1.2 开环控制和闭环控制

1.2.1 开环控制

在图1.1所示的恒温箱的控制系统中，如果没有使用温度传感器，仅使用电位器设定输入信号u1，通过控制装置及驱动/传动装置来调节恒温箱内加热器上的电压，仍可实现恒温箱的温度自动控制。当然，在这种情况下，要实现高精度的温度恒定控制有一定难度，需要确定设定的输入信号u1与恒温箱内实际温度的关系等条件。同样，对于图1.2所示的水箱的水位控制系统，如果没有浮球和反馈电位器的检测，仅依据输入电位器的设定输入信号u1，也可实现水箱的水位自动控制。在准确地建立设定的输入信号u1与水箱水位的关系和其他相关条件后，可以有效实现水箱的水位控制。显然，这两种控制的共同特点是没有将系统输出信号反馈引入输入端，其控制效果完全取决于系统中各个装置的性能及其对应关系和条件。

这种对系统输出信号没有进行测量和反馈的控制称为开环控制，这类控制系统就称为开环控制系统，开环控制系统的框图如图1.4所示。可见，开环控制就是没有输出反馈作用的控制，即系统输出信号对输入信号没有任何反馈影响的控制。因此，当控制系统受到外界干扰和某些变化因素的影响，导致系统输出信号偏离原始状态时，开环控制不具备自动纠正误差的能力。在这种情况下，若要实现误差补偿或误差纠正，则只能改变系统的输入信号。但是，当控制系统中各个装置的性能充分稳定，并且外界干扰很小时，使用开环控制可以达到高质量的控制效果，如打印机的打印控制、数控机床进给系统的控制等。

图1.4 开环控制系统的框图

由于开环控制系统是由给定的输入信号直接实施控制作用的，一定的输入量对应一定的输出量，没有对系统输出进行测量和反馈的过程，因此，开环控制系统的结构较简单，控制过程稳定和反应迅速。