开环/闭环系统(Open/Closed Loop System)
从一个简单的例子开始:比如说你想喝一杯热水,那么在从前,你可能需要燃气来烧水,并通过一个旋钮的开关来调整燃气的大小。如果我们将水壶与水看作是一个系统(System),那么这个系统的输入就是热量Q,而Q是由旋钮进行调整。而这个系统的输出,我们可以看作是水温Tw。
在这个系统中,当我们打开旋钮而不再做调整,那么它的输入就是一个恒定的量,如果不在干预的话,他就会一直烧下去,哪怕水壶里的水全烧干了,甚至着火了,他也不会停止。
而当我们使用比较智能的电热水壶,就不会发生这种情况。
现在比较智能的电水壶,都是可以设定目标温度并保温的,比如我们将目标温度设定为95°C,那么我们称这个值为参考值(reference value) 或者目标值(target value) ,在示例中我们称他为Tr。而水浒在工作中时,他会通过一个传感器来实时测量水的温度,而测量值会与参考值进行比较比较的结果Tr-Tw=e
,这个e即为误差(error) 。而误差呢会进入控制器(controller) 当中,而控制器就会根据误差的大小来调节他的输入Q。对于这两个系统,第一个系统,我们称它为开环系统(Open Loop System) ,第二个系统就是闭环系统(Closed Loop System) 。
开闭环系统的区别
对比上面的两个系统,在两个系统中,他们的输入输出都是热量Q与水温Tw。在开环系统中,他的输入与输出是没有关系的;而在闭环系统中,输入则是输出的一个函数,在控制器中,控制器会根据不同的误差而进行响应。对于在闭环系统中输出作用于输出的现象,我们叫做反馈(Feedback) 。开环系统与闭环系统最大的区别,就是是否存在着反馈。在生活中开闭环系统的例子有很多,比如电扇就是一个开环系统,只要一直通电,他就会一直工作;而空调则是闭环的,它会根据室内温度来调整工作状态。
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