开环控制和闭环控制的区别详解

开环控制与闭环控制是两种常见的控制方式，在工程、物理、生物等多个领域都有广泛的应用。

一、开环控制

开环控制的概念

开环控制(Open-loop control)是一种控制系统，其控制过程不依赖于系统的输出反馈。在开环控制系统中，控制器根据输入信号直接产生控制作用，而不考虑系统的输出状态。

开环控制的特点

(1)结构简单：开环控制系统的结构相对简单，主要由控制器、执行器和被控对象组成。

(2)成本较低：由于结构简单，开环控制系统的制造和维护成本相对较低。

(3)响应速度快：开环控制系统在输入信号发生变化时，可以迅速产生控制作用，响应速度快。

(4)抗干扰能力差：由于开环控制系统不依赖于输出反馈，对外部干扰的抵抗能力较差。

(5)控制精度有限：开环控制系统无法根据系统的输出状态进行调整，因此控制精度有限。

开环控制的应用场景

开环控制系统常用于对控制精度要求不高、成本敏感或者系统稳定性较好的场景。例如，简单的温度控制系统、简单的速度控制系统等。

二、闭环控制

闭环控制的概念

闭环控制(Closed-loop control)是一种控制系统，其控制过程依赖于系统的输出反馈。在闭环控制系统中，控制器根据输入信号和系统的输出状态产生控制作用，以实现对系统的精确控制。

闭环控制的特点

(1)结构复杂：闭环控制系统的结构相对复杂，除了控制器、执行器和被控对象外，还需要引入传感器和反馈回路。

(2)成本较高：由于结构复杂，闭环控制系统的制造和维护成本相对较高。

(3)抗干扰能力强：闭环控制系统可以根据输出反馈调整控制作用，具有较强的抗干扰能力。

(4)控制精度高：闭环控制系统可以根据系统的输出状态进行调整，实现高精度控制。

(5)响应速度较慢：由于需要处理反馈信号，闭环控制系统的响应速度相对较慢。

闭环控制的应用场景

闭环控制系统常用于对控制精度要求较高、系统稳定性较差或者外部干扰较大的场景。例如，高精度的温度控制系统、高精度的速度控制系统、机器人控制系统等。

三、开环控制与闭环控制的主要区别

控制方式不同

开环控制不依赖于系统的输出反馈，而闭环控制依赖于系统的输出反馈。

结构不同

开环控制系统的结构相对简单，主要由控制器、执行器和被控对象组成;而闭环控制系统的结构相对复杂，除了控制器、执行器和被控对象外，还需要引入传感器和反馈回路。

成本不同

开环控制系统的制造和维护成本相对较低，而闭环控制系统的制造和维护成本相对较高。

抗干扰能力不同

开环控制系统对外部干扰的抵抗能力较差，而闭环控制系统具有较强的抗干扰能力。

控制精度不同

开环控制系统的控制精度有限，而闭环控制系统可以实现高精度控制。

响应速度不同

开环控制系统的响应速度快，而闭环控制系统的响应速度相对较慢。

应用场景不同

开环控制系统常用于对控制精度要求不高、成本敏感或者系统稳定性较好的场景;而闭环控制系统常用于对控制精度要求较高、系统稳定性较差或者外部干扰较大的场景。

‌开环系统适用场景‌

‌简单重复任务‌：如流水线上的机械臂固定路径运动。

‌成本敏感型设备‌：家用电器(电饭煲定时煮饭)、基础输送带控制。

‌干扰可忽略环境‌：实验室恒温箱(环境温度稳定时)。

‌闭环系统适用场景‌

‌高精度需求‌：半导体制造中的晶圆传输、医疗设备(如胰岛素泵剂量控制)。

‌动态环境‌：无人机姿态控制、汽车巡航定速系统。

‌能源优化‌：风机变频调速系统通过闭环控制实现节能。

数控系统中我们总会听到什么开环控制、半闭环控制、闭环控制等名词，这几个控制系统的不同主要是由于伺服系统的控制原理不同。下面贤集网小编就给大家讲讲开环控制与闭环控制的区别、特点及开环控制系统生活举例。

什么是开环控制与闭环控制

开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，不具备自动修正的能力。其输入可分为给定值输入和干扰输入。

闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。若由于干扰的存在，使得系统实际输出偏离期望输出，系统自身便利用负反馈产生的偏差所取得的控制作用再去消除偏差，使系统输出量恢复到期望值上，这正是反馈工作原理。

开环控制与闭环控制的区别

自动控制原理中开环和闭环的区别：

1、工作原理

开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。 闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，更有力。但它缺乏开环控制的那种预防性。如在控制过程中造成不利的后果才采取纠正措施。因此，一般广泛应用于对外界环境要求比较高、高精度场合。

2、结构组成

开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。闭环系统具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。

3、稳定性

开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。

数控系统中开环，闭环，半闭环的区别：

1、开环控制的数控机床的速度和精度都较低，其结构简单，成本较低，调试维修方便;

2、闭环控制的数控机床的定位精度高，速度调节快，但工作台惯性大，系统的稳定性不易控制;

3、半闭环控制的数控机床的加工精度和速度较好，系统调节比闭环系统方便，稳定性好，成本比闭环系统低。

开环控制与闭环控制的特点

开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高，响应时间相对来说很长，精确度不高，使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。

开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作，没有反向联系的控制过程。按这种方式组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。

半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。

这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。

闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高，响应时间缩短，适合于对系统的响应时间，稳定性要求高的系统。

开环控制系统生活举例

开环控制是指无反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统，使之进入运行状态后，系统将操作者的指令一次性输向受控对象。此后，操作者对受控对象的变化便不能作进一步的控制。采用开环控制设计的人机系统，操作指令的设计十分重要，一旦出错，将产生无法挽回的损失。

不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。

举例：

1、打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起已对按开关的这个活动没有影响

2、投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束

闭环控制指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。带有反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。