闭环反馈控制

闭环反馈控制是基于反馈原理建立的自动控制。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在闭环反馈控制中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。闭环反馈控制是自动控制的主要形式。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的闭环反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。

负反馈（negative feedback）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正作用的，称为负反馈。意义是维持稳态，缺点是滞后、波动。

正反馈（positive feedback ）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对控制部分的活动起增强作用的，称为正反馈。意义：加速生理过程，使机体活动发挥最大效应^[1]。

闭环反馈控制把取出的输出量回送到输入端，并与指令信号比较产生偏差的过程。指令信号与被控量相减为负反馈，相加则为正反馈。不做特别说明，一般指负反馈。闭环反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，是自动控制系统中最基本的控制方式。

当受控客体受干扰的影响，其实现状态与期望状态出现偏差时，控制主体将根据这种偏差发出新的指令，以纠正偏差，抵消干扰的作用。在闭环反馈控制中，由于控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运行的偏差，所以有较强的抗干扰能力，能进行有效的控制，从而保证预定目标的实现。管理中所实行的控制大多是闭环控制，所用的控制原理主要是反馈原理。这种控制如果我们把输入值用x表示，输出值用y表示，客体的功能用s表示，控制系统也即反馈系统的作用用R表示，偏差信息用△x表示，

则有：y=S(X+△X)=S(X+Ry)=SX+SRy

式中R称反馈因子或控制参数，它反映闭环控制系统的反馈功能或控制功能。

闭环反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成，比较环节是指将输入与输出相减，给出偏差信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。

采用闭环反馈控制，可以有效地抑制被反馈通道(由输出到输入)所包围的前向通道(由输入到输出)中各种干扰对系统输入量的影响，改善了系统的静态准确度。同时，因负反馈的存在,对应于一定输出量的输入量必然加大，使控制器受到强激信号作用，可加快被控对象的输出量对输入量的跟踪速度, 获得快速响应的效果, 改善了系统的动态特性。缺点是如果控制器的强激信号作用与被控对象惯性之间匹配不当，负反馈控制系统内可能产生振荡，甚至不能稳定工作；使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦；比较被动。

控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节，是个单程的控制流向。这种控制，称为开环控制。闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高。

开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长，精确度不高，试用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。

闭环反馈控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高，响应时间缩短，适合于对系统的响应时间、稳定性要求高的系统。

开环控制系统的特点是：按时序控制的系统 ，控制过程始终是随时间的前进而前进的，没有回头。比如说，我们设定了一个洗衣模式，实际上就是输入了一个确定的洗衣机的运行程序。洗衣机启动后，就按设定的时序进行运转，如注水—洗涤—放水—脱水—注水—漂洗—放水—脱水—发出完成信号—自动关机。

闭环反馈控制系统的特点是实时的、连续的，反馈环节必须对控制作用产生影响 。比如空调房间温度的控制，只要房间实际温度和设定的温度有误差，它就要实施控制，直到实际温度和设定的温度相等，控制过程就结束。

开环系统是指没有反馈的系统，只是根据给定值来调节，但是是否能达到给定值，能否稳定不得而知，适合一些成熟的要求不高的工程项目。

闭环系统简单地说就是能有一个或多个反馈，无论正反馈负反馈都可以，作用就是能让系统稳定在给定值或偏差很小，适合绝大多数的自动控制系统，也是我们必须要掌握的。