闭环系统主要由以下四个核心装置构成,这些装置共同协作实现精确控制:
一、控制器(Controller)
作为闭环系统的核心部件,负责接收来自反馈环节的信号,并与预设的设定值进行比较。通过运算放大器等设备计算出偏差信号,再生成相应的控制指令发送给执行器。
二、执行器(Actuator)
执行器将控制器的指令转化为具体的物理动作,直接作用于被控对象。例如,在数控机床中,执行器可能是伺服电动机,负责驱动工作台移动;在汽车巡航控制系统中,执行器则是油门和刹车系统。
三、被控对象(Plant)
被控对象是系统中需要控制的目标设备或过程,其状态(如温度、位置、速度等)是系统控制的对象。
四、反馈装置(Feedback)
反馈装置用于实时检测被控对象的状态,并将检测结果以信号形式反馈给控制器。典型的反馈装置包括传感器(如温度传感器、位置传感器)和测量电路,用于将物理量转换为电信号。
具体应用示例
以数控机床为例,其闭环控制进给系统包含:
位置比较和放大单元:检测工作台实际位移,并与指令值比较后放大偏差信号;
驱动单元:将放大后的信号传递给伺服电动机,驱动工作台移动;
检测反馈元件:如位置传感器,实时监测工作台位置并反馈给控制器。
补充说明
闭环系统通过反馈机制不断调整控制策略,以减小输出与期望值之间的偏差,从而实现高精度控制。与开环系统相比,闭环系统具有抗干扰能力强、稳定性高的特点,但结构复杂度较高。