第二节 开环与闭环控制系统
一、开环电子控制系统
当电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈时，这种电子控制系统称为开环电子控制系统。
开环电子控制系统组成框图如图2-5所示。
图2-5 开环电子控制系统组成框图
如图 2-5 所示，开环电子控制系统由输入、控制（处理）和输出三个部分组成，对控制系统的输出没有任何检测。下面以电子门铃为例，分析开环电子控制系统的工作过程。
如图 2-6 所示，把电子门铃装置作为一个电子控制系统，则扬声器是被控对象，门铃发出的音乐声是被控量，控制器是一个电子集成电路装置。
图2-6 电子门铃的开环电子控制系统
（1）输入：用手按动按钮，输入一个触发信号。
（2）控制（处理）：音乐集成电路经过触发后工作，产生一组载有“音乐”的电信号。
（3）输出：扬声器将电信号转变为音乐声。
从分析电子门铃的工作过程中可知，它的输出量（音乐声）的变化对系统的控制状态并不产生影响，即不存在反馈。所以，电子门铃装置是一个开环电子控制系统。
开环电子控制系统一般结构简单、造价较低，适用于被控对象的状态变化较为简单、被控量的控制精度要求不高的情形，如上文中所提的电子门铃只存在音乐声有、无两种状态。
二、闭环电子控制系统
闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同，它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。它的组成框图如图2-7所示。
图2-7 闭环电子控制系统组成框图
现在常见的家用电冰箱由电动机、压缩机、冷却器和蒸发器组成。它们之间用一根管道相连接。管道里装着一种沸点很低的制冷剂。管道的底部安装着压缩机，使制冷剂不停地在管道里循环，如图2-8所示。
图2-8 电冰箱制冷系统组成
由于管道中有一小段十分狭窄的毛细管，从而限制了管道内制冷剂的流动速度，并使气态的制冷剂受到强大的压力，使之由气态变成液态，对外释放热量。当液态制冷剂通过毛细管进入电冰箱的内部由较粗管道组成的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂便由液态立即转变为气态，从而吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效果。
图2-9用框图分析电子控制系统是如何利用反馈的方法实现冰箱恒温控制的。
图2-9 电冰箱恒温控制系统框图
（1）输入：根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温度。
（2）控制（处理）：它由电子电路组成，其核心部件是一个微处理器，实际上是一个微型电脑装置。它能够对预置设定和输出中检测到的电信号进行比较、分析和判断，并发出命令。
（3）输出：它由电磁继电器等组成。当它接到“接通”压缩机电路的操作指令时，电磁继电器接通压缩机的工作电路；当它接到“停止”的操作指令时，继电器便断开压缩机的工作电路。
（4）检测与反馈：它主要由温度传感器组成。温度传感器放置在家用电冰箱的冷藏室内。它将检测到的冰箱冷藏温度转变为电信号并反馈到电子控制系统的控制（处理）部分。当接通电冰箱的电源后，控制电路命令执行器接通压缩机工作电路，制冷剂不断地在管道中循环，并吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度下降。同时，电冰箱冷藏室内的温度传感器不断检测电冰箱内的温度，并把温度变化的电信号反馈到控制（处理）部分。控制（处理）部分不断地对预置温度和反馈的温度变化进行比较、分析和处理。当电冰箱内温度达到预先设定的温度时，控制（处理）部分即发出指令给电磁继电器，电磁继电器立即切断压缩机工作电路，电冰箱内制冷工作停止，使电冰箱内温度不再下降。
由于存在电冰箱外面的温度较高、经常开门等干扰因素，电冰箱冷藏室不能一直保持预置温度，当电冰箱内温度回升并超过预置温度时，电子控制电路再次发出指令，使电磁继电器接通压缩机工作电路，压缩机重新工作并进行制冷。如此循环往复，使电冰箱内能始终保持恒温。
从分析家用电冰箱的制冷工作过程可以知道，智能冰箱的电子控制系统是一个闭环电子控制系统。
在家用电冰箱的工作过程中，电子控制系统是运用反馈的方法实现温度控制自动化的。目前反馈被广泛用于自动控制中。从简单的水位控制、恒温控制，到复杂的导弹、人造卫星和宇宙飞船，都离不开反馈。