閉環控制電路

閉環控制電路是指與控制對象存在反饋聯繫的控制電路。開環控制電路結構簡單，成本低，但控制精度較低。為在系統中保持轉速的恆定，可以加入一些測量比較元件組成閉環系統。

正文

與控制對象存在反饋聯繫的控制電路。開環控制電路結構簡單，成本低，但控制精度較低。為在系統中保持轉速的恆定，可以加入一些測量比較元件組成閉環系統（圖1）。

閉環控制電路

閉環控制　測速發電機SF（圖中TG）就是測量元件。將測速發電機的電壓取出一部分Uf與給定電壓Ug反向串聯,並將差值ΔU作為放大器的輸入信號,即ΔU＝Ug-Uf。自動調速過程如下：設電動機(M)原來穩定工作於額定轉速,若負載突然增大，主迴路電壓降增大，電動機轉速下降，反饋電壓Uf也隨之下降。由於給定電壓Ug沒有變，所以加到放大器輸入端的電壓ΔU 便自動升高,它使晶閘管整流電路輸出電壓Ud增加，補償了所增大的電壓降，於是電動機轉速又回升到接近原來的數值。反饋作用有兩種情況，若反饋信號和原輸入信號極性相同叫正反饋；反之，叫負反饋。正反饋使系統放大倍數增大，負反饋使系統放大倍數減小。在自動控制系統中主要套用的是負反饋。在單閉環調速系統中，忽略一些次要因數後，各環節的靜態（穩態）規律如下:電壓比較環節ΔU＝Ug-Uf；放大器Uk=KpΔU；觸發器及晶閘管整流裝置Ud=KsUk；晶閘管-電動機系統開環機械特性n=(Ud-IdR∑)/Ce;測速發電機Uf=αn。以上各式中,Kp是放大器的電壓放大倍數；Ks是晶閘管裝置的電壓放大倍數；α 是測速發電機的反饋係數。上述關係式中消去中間變數，可得轉速負反饋單閉環調速系統的靜特性方程式

式中K＝KpKsα/Ce,叫做閉環系統的開環放大倍數，它好象是在測速發電機輸出端把反饋迴路斷開，從放大器輸入一直到測速發電機輸出的總的電壓放大倍數，是各個環節單獨放大倍數的乘積。這裡是以1/Ce＝n/ED作為電動機環節的“放大倍數”的。

閉環控制電路

閉環調速系統的靜特性　根據調速系統各環節的靜態關係式可以畫出系統的靜態結構圖(圖2)。圖中各方塊中的符號是該環節的放大倍數，或稱傳遞函式。比較一下閉環系統靜特性和開環系統機械特性，就能清楚地看出閉環控制的優越性。如果斷開反饋迴路，則上述系統的開環機械特性是

而閉環時的靜特性可寫成

式中nok和nob 分別表示開環和閉環系統的理想空載轉速，Δnk和Δnb分別表示開環和閉環系統的靜態速降。閉環調速系統的靜特性有下列性質：①在同樣的負載擾動下,閉環系統的靜態速降減為開環系統速降的1/(1+K),K是閉環系統的開環放大倍數。②如果要維持理想空載轉速不變,閉環時的給定電壓須比開環時相應地提高(1+K)倍；給定電壓不能過分提高時,須增設電壓放大器。③在同樣的最高轉速和低速靜差率的條件下，閉環系統的調速範圍可以擴大到開環調速範圍的(1+ K)倍。如果將開環系統和閉環系統的理想空載轉速調到相等，比較上式可得Δnb=Δnk/(1+K)。這表明系統由轉速反饋構成閉環後，在同樣大小負載條件下，靜態轉速降比開環時減小了(1+K)倍，從而大大提高了機械特性硬度。圖3分別表示開環和閉環系統的機械特性。可見，只要系統的開環放大倍數K足夠大，總可以把閉環系統的靜態轉速降Δпb減小到允許的範圍，並把調速範圍提高到預定的要求。