析神经网络结构——信号传递路径分析

（1）开环控制系统

指系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统。如工业上使用的数字程序控制机床，参见图1-3。

图1-3 微型计算机控制机床（开环系统）

其工作过程是根据加工图纸的要求，确定加工过程，编制程序指令，输入到微型计算机，微机完成对控制脉冲的寄存、交换和计算，并输出控制脉冲给执行机构，驱动机床运动，完成程序指令的要求。这里用的执行机构一般是步进电机。这样的系统每一个输入信号，必有一个固定的工作状态和一个系统的输出量与之相对应，但是不具有修正由于扰动而出现的被控量希望值与实际值之间误差的能力。例如，执行机构步进电机出现失步，机床某部分未能准确地执行程序指令的要求，切削刀具偏离了希望值，控制指令并不会相应地改变。

开环系统结构简单，成本低廉，工作稳定。在输入和扰动已知情况下，开环控制仍可取得比较满意的结果。但是，由于开环控制不能自动修正被控量的误差、系统元件参数的变化以及外来未知干扰对系统精度的影响，所以为了获得高质量的输出，就必须选用高质量的元件，其结果必须导致投资大、成本高。

开环控制的实例还有很多，如交通系统的传统红绿灯切换控制，洗衣机控制等。

（2）闭环控制系统

凡是系统输出信号与输入端之间存在反馈回路的系统，叫闭环控制系统。闭环控制系统也叫反馈控制系统。“闭环”这个术语的含义，就是应用反馈作用来减小系统误差。现在将图1-3稍加改进就构成了一个闭环控制系统，如图1-4所示。(www.xing528.com)

图1-4 微型计算机控制机床（闭环系统）

在图1-4中，引入了反馈测量元件，它把切削刀具的实际位置不停地送给计算机，与根据图纸编制的程序指令相比较。经计算机处理后发出控制信号，再经放大后驱动执行机构，带动机床上的刀具按计算机给出的信号运行，从而实现自动控制的目的。

闭环控制系统由于有“反馈”作用的存在，具有自动修正被控量出现偏差的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起的误差，所以其控制效果好，精度高。其实，只有按负反馈原理组成的闭环控制系统才能真正实现自动控制的任务。闭环控制系统也有不足之处，除了结构复杂，成本较高外，一个主要的问题是由于反馈的存在，控制系统可能出现“振荡”。严重时，会使系统失去稳定而无法工作。在自动控制系统的研究中，一个很重要的问题是如何解决好“振荡”或“发散”问题。

（3）复合控制系统

复合控制是闭环控制和开环控制相结合的一种方式。它是在闭环控制的基础上增加一个干扰信号的补偿控制，以提高控制系统的抗干扰能力。复合控制的系统框图见图1-5a

图1-5 复合控制系统框图

增加干扰信号的补偿控制作用，可以在干扰对被控量产生不利影响的同时及时提供控制作用以抵消此不利影响。纯闭环控制则要等待该不利影响反映到被控量之后才引起控制作用，对干扰的反应较慢；但如果没有反馈信号回路，只按干扰进行补偿控制时，则只有顺馈控制作用，控制方式相当于开环控制，被控量又不能得到精确控制。两者的结合既能得到高精度控制，又能提高抗干扰能力。因此获得广泛的应用。当然，采用这种复合控制的前提是干扰信号可以测量到。