开环控制方法的应用和优缺点

自动控制系统有三种基本控制方式，除了上面提到的反馈控制外，还有开环控制和复合控制。

开环控制系统是没有反馈回路的，即在形成控制作用时没有用到系统的被控量信息。开环控制系统可以分为按参考输入的开环控制和按扰动的开环控制两种方式。按参考输入的开环控制系统，其控制作用直接由系统的参考输入量产生，给定一个输入量，就有一个输出量与之相对应，控制精度完全取决于系统所用的元件及校准的精度。图1.3.1所示为按参考输入的开环控制系统，系统利用控制器和执行机构去改变被控对象的输出，获得预期的响应。常见的按参考输入的开环控制系统有自动售货机、自动洗衣机、自动流水线、包装机、厨房里的面包电烤炉等。

图1.3.1　按参考输入的开环控制系统

按扰动的开环控制系统，是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，来减小或抵消扰动对输出量的影响。这种按扰动的开环补偿控制方式是直接获得扰动信息，并据此改变被控量，因此，系统的抗扰性能比较好，但它只适用于扰动可测量的场合。(www.xing528.com)

下面我们以房间温度控制系统为例，阐述开环控制的特点。

房间（被控对象）这个动态系统的输出量是房间温度，控制的目的是保持室温在预定值。采用开环控制的方案如图1.3.2所示。我们可根据一天中室外气温变化的大概规律，通过预定程序控制器控制燃气阀门的开、关，从而控制进入炉子的燃气，达到调节房间温度的目的。

图1.3.2　房间温度开环控制系统

该房间温度开环控制系统的缺点是不能有效对付干扰，如门窗的开关、室外风速引起的温度变化，另外人的流动、房屋模型建模不准确等使得预定程序不准确，从而导致室温很难保持在预期温度附近。但是当干扰可测时，我们可以充分利用扰动信息，设计按扰动的开环控制对系统进行补偿，以完全或部分抵消干扰对被控量的影响。例如，在这个房间温度控制系统中，若室外温度可测，则可据此设计顺馈补偿通道，即按扰动的开环控制，减小干扰对室温的影响。