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笨蛋，开环和闭环的区别你都不知道？

科技 2024-11-12 18:30 湖南

“开环”与“闭环”，这两个概念对于初学者来说可能稍显抽象。

但别担心，让我们通过一个生活中的简单例子来揭开它们的神秘面纱，再逐步引入到电机控制的领域中，相信这样能让你更容易理解。

一、什么开环系统？

开环就像你被派去邮局寄一个包裹，你按照指示去寄了，但寄完后没有告诉任何人，别人也不确认包裹是否寄出，这种情况下，系统没有反馈机制，无法验证任务是否成功完成。

这种情况下，整个流程就像是一个单向的通道，没有回头路，也没有确认环节，系统缺乏一个关键的反馈机制来验证任务是否真的成功完成。这就像是在黑暗中摸索，你不知道前方是否有障碍，也不知道包裹是否真的能够安全送达目的地。

二、什么闭环系统？

而“闭环”的方式则截然不同。当你完成寄送包裹后，你还会主动给朋友发一条信息，告诉他包裹已经成功寄出，并且朋友收到信息后会回复你，确认收到了这条消息，这样你们双方都对任务的完成情况有了明确的了解。

这种机制引入了反馈，形成了一个完整的循环，确保了任务的每一步都能被准确追踪和验证，大大提高了任务执行的可靠性和准确性。

三、开环与闭环的比较与选择

1、开环系统结构简单、成本低廉，适用于对控制精度要求不高、环境变化较小或系统动态性能不敏感的场合。

例如，在一些简单的自动化生产线上，步进电机驱动的传送带或分拣机构可能足以满足生产需求，无需复杂的闭环控制。

2、在需要高精度、高稳定性和强抗干扰能力的场合，闭环系统则是更好的选择。

例如，在精密加工、机器人控制、航空航天等领域，伺服电机的闭环控制能够确保系统的运动精度和动态性能满足严苛的要求。

此外，随着传感器技术、微处理器技术和控制算法的不断发展，闭环系统的成本正在逐渐降低，使得其应用范围不断扩大。

四、开环和闭环在电机控制领域的应用

1、步进电机类似于开环系统。

步进电机接收到指令后，会按照预设的步骤逐步转动，但它并不具备自我检测或反馈的能力，无法验证每一步是否都精确无误地完成了。

比如说PLC和步进驱动器，要给步进电机发出指令，让它转1000转，但是步进电机究竟有没有达到指定的圈数，误差在不在允许的范围内，我们都不知道，就是因为没有反馈。

2、伺服电机则更像是一个闭环控制系统。

伺服电机不仅能够接收指令并执行，更重要的是，它还能通过内置的编码器或其他反馈装置，实时监测自己的运行状态，并将这些信息反馈给控制系统。

比如说PLC和伺服驱动器，给伺服电机发出指令，让他转1000转，那么伺服电机有没有转到位，精不精准，就有人管和有人查了。他是谁呢？

就是伺服电机后面的编码器，作为一个反馈检测装置，编码器不仅可以测量位置，还能测速度，它把检测到的信息反馈给伺服系统，让其作出相应调整，达到允许的误差范围内。

五、应用案例

假设你正在使用一个恒温器来控制房间的温度，你设定的目标温度是25°C，这就是你的期望输出值。

恒温器开始工作，但开始时房间的温度可能不是25°C，这就是实际输出与期望输出之间的差异。此时，恒温器会检测房间的实际温度，这是反馈环节，并将这个温度与设定的目标温度进行比较。

如果实际温度低于25°C，恒温器就会调整其输出，比如加大加热功率，以提高房间的温度。

反之，如果实际温度高于25°C，恒温器就会减小加热功率或开启制冷功能。这个过程会一直持续下去，恒温器会根据房间的实际温度与目标温度的差异，不断调整其输出，直至房间的温度稳定在25°C左右。这就是一个全闭环的控制过程。

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