了解控制系统,第2部分:反馈控制系统
从系列:了解控制系统
探索入门例子来学习基本的反馈控制闭环控制系统。学习如何使用反馈控制自动化过程和发现它如何处理系统变化和意想不到的环境变化。
利用日常器具的例子,如烤面包机和一个淋浴,帮助您了解基本结构和反馈控制回路的工作原理。第一个例子展示了如何烤面包机可以控制烹饪面包完全通过持续监控面包的颜色。它还表明,闭环控制系统处理系统的变化(例如,不同类型的面包)。
第二个例子指出了反馈控制可以帮助调节淋浴的水温。它演示了如何闭环控制系统可以弥补意想不到的环境变化作用于系统,比如有人跑步洗碗机的同时洗澡。
总之,系统的实际输出反馈控制措施(烤面包在第一个例子或水温在第二)通过使用一个传感器(眼睛在这两个例子)。基于期望之间的差异和测量输出,控制器(人类在这两个例子)发出信号设备(烤面包机或淋浴)。使设备的输出信号达到所需的值,尽管系统变化或意想不到的环境事件。
记录:2016年11月22日
今天我们将讨论反馈控制。让我们去厨房看看如何使用反馈控制吐司面包。
你把一片面包放在烤面包机,设置定时器的水平,然后打开。取决于你多长时间烤面包,你可以得到不同的颜色。但是你不想要任何颜色,你想要开始你的早晨这脆,美味的面包。
这可能很难有两个原因:如果这是你第一次使用烤面包机,你不知道多久吐司面包。或者,假设你知道多长时间烤面包,下次你可以打开冰箱,发现一个面包圈或冰冻的面包圈。这些变化,你的脸,但是无论这些变化,你仍然想要完美的烤面包。如果,而不是基于一个定时器设置的烤面包,烤它基于它的颜色。“可是什么?“你可能不知道。
如果你持续监测面包的颜色,你会知道什么时候关掉烤箱。这是一个反馈控制系统的基本思想。让我们试试一片面包和一个冰冻的百吉饼。你打开烤箱,开始监测你的面包。当面包达到你想要的颜色,你关掉烤箱。注意,之前你没有多久吐司面包的信息。监控他们允许你告诉他们已经达到你想要的颜色和什么时候关掉烤箱。
现在我们将读懂你的心。别担心,这不是攻击你的账户或任何东西,但为了显示完整的反馈控制结构。当你监控的面包,你画一个阴谋在你的心里。在y轴上有面包的颜色,你看,和你有时间在x轴上。这是你想要的。然后,你开始敬酒,这是你所看到的。在每一次瞬间,你计算错误你所看到的和你想要的。如果这个错误不是零,你一直敬酒。当“所见”与“你想要什么”,错误变成了零。你的美味的面包已经准备好了,所以你关掉烤箱。 If we now project what you think in your mind onto the closed-loop structure here, we get the complete feedback loop. This part represents the comparison you make between “what you see” and “what you want”. You compute the difference between monitored and desired bread color, and this gives you the error. Then, based on the error, you decide whether to keep the toaster on or turn it off.
接下来,我们将换房间看到的另一个例子反馈控制以及它如何补偿意想不到的事件。吃完美味的烤面包,你准备采取一个温暖的淋浴。与前面的示例类似,你有一个理想的水温。通过试验和错误,你找到合适的淋浴位置处理。你打算用这个处理未来的淋浴位置,。但是当有人经营洗碗机下次你洗澡吗?在这种情况下,使用热水,因此洗澡变得寒冷。让我们回到洗碗机还没有运行的时间,看看反馈控制可以弥补这个意外事件。水温在你期望的价值;有人经营洗碗机。 Through your skin you sense that the water temperature drops. The error is now greater than zero. To compensate, you turn the shower handle towards the hot side and, as the temperature increases to the desired value, the error gets smaller. And the smaller the error gets, the smaller adjustments you make to the shower handle. If you now want to fully automate this process, you can use a thermocouple that measures the water temperature and then, based on the error, a controller can adjust the shower handle.
总而言之,在这段视频中我们看到反馈控制是如何工作的,如何处理系统中的变化,以及它如何补偿意想不到的事件。接下来的视频,别忘了系好安全带,因为你将开车去一个聚会。您将了解术语的基本组成的反馈控制系统。
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