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控制系统

Part 1 : 控制系统的含义

生活中,控制系统的例子随处可举,只是我们并没意识到我们举手投足间的自然行为竟然也无意中也成为了控制系统的一部分。

炎炎夏日,室内高达33°C高温,你穿着背心拖鞋仍汗流浃背,于是你打开了电风扇,仍不解热,于是你又打开了空调,终于室内温度达到了恒定的26°C,你感觉到了凉意,欣慰地笑了。

好了,上述一系列过程,说白了其实就是让你的体表温度降低,从而感到凉爽。

用控制理论中较为学术化的语言来说,太阳、风扇、空调,这三者都是输入,而你自身作为系统接收输入,产生的响应就是你体表的温度。三者共同作用于你这个系统,使得响应满足你的预期,即体表温度下降,感到凉爽。

Part 2 : 开环控制和闭环控制

上述只是我们泛泛地进行分析,如果要继续深入的话那么就将涉及控制系统中极为重要的概念:开环控制和闭环控制

风扇与空调,从物理上来说两者作用的方式本就不同,风扇是通过加快液体表面的流动速度从而蒸发吸热使得人的体表温度下降的,而空调是通过控制室内温度下降,从而进一步影响人的体表温度下降的。

而从控制理论的角度来说,风扇属于开环控制,即它虽然能够使人的体表温度下降,但它得不到反馈,也就是说,究竟有没有下降,下降多少,它不得而知。

空调属于闭环控制,它内置的传感器能够读取室内的实际温度,当实际温度与它被设的温度相对较高时,它继续加大力度工作,而实际温度相对较低时,便休息一段时间再工作。它就是通过这样的方式使得室内温度保持在恒定的。

用控制理论中学术化的方式来讲,风扇这种输出不能影响输入的控制方式称为“开环控制”,而空调这种能够根据输出调整输入的控制方式称为“闭环控制”。

开环控制结构简单,但无法使得响应符合我们的预期,所以往往采取闭环的方式进行控制。

比如风扇吹的力度太小了,你仍感觉到汗流浃背,于是你手动地去提高风扇的档位,那么这时,你自身的行为就形成闭环反馈。

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