閉環控制是指控制論的一個基本概念。指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，並對輸入端施加控制影響的一種控制關係。帶有反饋信息的系統控制方式。當操作者啟動系統後，通過系統運行將控制信息輸向受控對象，並將受控對象的狀態信息反饋到輸入中，以修正操作過程，使系統的輸出符合預期要求。閉環控制是一種比較靈活、工作績效較高的控制方式，工業生產中的多數控制方式採用閉環控制的設計。
基本介紹
- 中文名：閉環控制
- 外文名：closed-loop control
- 所屬類別：控制論
- 定義：輸出端反饋輸入端，參與再控制
- 實現方式：反饋
- 基本形式：正反饋與負反饋
- 開閉環區別：有無反饋；是否對當前控制作用
閉環控制簡介,原理,套用,基本表現形式,評價,控制擴展,對照,相關書籍,
閉環控制簡介
閉環控制是根據控制對象輸出反饋來進行校正的控制方式，它是在測量出實際與計畫發生偏差時，按定額或標準來進行糾正的。閉環控制，從輸出量變化取出控制信號作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個取出量和輸入量相位相反，所以叫負反饋控制，自動控制通常是閉環控制。比如家用空調溫度的控制。
原理
當受控客體受干擾的影響，其實現狀態與期望狀態出現偏差時，控制主體將根據這種偏差發出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。在閉環控制中，由於控制主體能根據反饋信息發現和糾正受控客體運行的偏差，所以有較強的抗干擾能力，能進行有效的控制，從而保證預定目標的實現。管理中所實行的控制大多是閉環控制，所用的控制原理主要是反饋原理。這種控制如果我們把輸入值用x表示，輸出值用y表示，客體的功能用s表示，控制系統也即反饋系統的作用用R表示，偏差信息用△x表示，
則有：y=S(X+△X)=S(X+Ry)=SX+SRy
式中R稱反饋因子或控制參數，它反映閉環控制系統的反饋功能或控制功能。
套用
發動機電噴系統的閉環控制是一個實時的氧感測器、計算機和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關係。氧感測器“告訴”計算機混合氣的空燃比情況，計算機發出命令給燃油量控制裝置，向理論值的方向調整空燃比(14.7:1)。這一調整經常會超過一點理論值，氧感測器察覺出來，並報告計算機，計算機再發出命令調回到14.7:1。因為每一個調整的循環都很快，所以空燃比不會偏離14.7:1，一旦運行，這種閉環調整就連續不斷。採用閉環控制的電噴發動機，由於能使發動機始終在較理想的工況下運行(空燃比偏離理論值不會太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動力性能，還能省油。
基本表現形式
閉環控制在各種控制實例中有具體的表現方式：
正反饋與負反饋是閉環控制常見的兩種基本形式。其中負反饋與正反饋從達到目的的角度講具有相同的意義。從反饋實現具體方式來看，正反饋與負反饋屬於代數或者算術意義上的“加減”反饋方式，即輸出量回饋至輸入端後，和輸入量進行加減的統一性整合後，作為新控制輸出，去進一步控制輸出量。實際上，輸出量對輸入量回饋遠不止這些方式。這表現為：運算上，不僅僅是加減運算，還包括了更廣域的數學運算；回饋方式上，輸出量對輸入量回饋，也不一定採取和輸入量進行綜合運算形成統一的控制輸出，輸出量能通過控制鏈直接施控於輸入量等等。
評價
在閉環控制系統里，即使有干擾，也能通過自己的調節保持原來的狀態。實施閉環控制的抗干擾能力來自於反饋作用。因為在組織形式上增設了一個反饋機構，能把造成偏離目標的原因以及一貫干擾的因素及時地反饋給控制者，使決策控制層作出正確的決策，隨時修正目標。
閉環控制的優點是充分發揮了反饋的重要作用，排除了難以預料或不確定的因素，使校正行動更準確，更有力。但它缺乏開環控制的那種預防性。如在控制過程中造成不利的後果才採取糾正措施。
控制擴展
開環控制沒有反饋環節，系統的穩定性不高,回響時間相對來說很長,精確度不高，使用於對系統穩定性精確度要求不高的簡單的系統，開環控制是指控制裝置與被控對象之間只有按順序工作，沒有反向聯繫的控制過程,按這種方式組成的系統稱為開環控制系統,其特點是系統的輸出量不會對系統的控制作用發生影響，沒有自動修正或補償的能力。
閉環控制有反饋環節，通過反饋系統使系統的精確度提高,回響時間縮短,適合於對系統的回響時間,穩定性要求高的系統。
半閉環控制系統是在開環控制系統的伺服機構中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機構的滾珠絲槓轉角間接檢測移動部件的位移，然後反饋到數控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進行比較，用比較後的差值進行控制，使移動部件補充位移，直到差值消除為止的控制系統。這種伺服機構所能達到的精度、速度和動態特性優於開環伺服機構，為大多數中小型數控工具機所採用。
對照
開環控制系統：不將控制的結果反饋回來影響當前控制的系統
舉例：打開燈的開關——按下開關後的一瞬間，控制活動已經結束，燈是否亮起已對按開關的這個活動沒有影響；投籃——籃球出手後就無法再繼續對其控制，無論球進與否，球出手的一瞬間控制活動即結束。
閉環控制系統：可以將控制的結果反饋回來與希望值比較，並根據它們的誤差調整控制作用的系統
舉例：調節水龍頭——首先在頭腦中對水流有一個期望的流量，水龍頭打開後由眼睛觀察現有的流量大小與期望值進行比較，並不斷的用手進行調節形成一個反饋閉環控制；騎腳踏車——同理，不斷的修正行進的方向與速度形成閉環控制。
開環閉環的區別：1、有無反饋；2、是否對當前控制起作用。開環控制一般是在瞬間就完成的控制活動，閉環控制一定會持續一定的時間，可以藉此判斷。
投籃第一次投籃投近了第二次投的時候用力一些，這也是一種反饋但不會對第一次產生影響了，所以是開環控制。
相關書籍
《自動控制理論》、《現代控制理論》、《數控技術》等。
