眾所周知(zhi)，系統(tong)被(bei)定義為連接在(zai)一起以執(zhi)行(xing)流(liu)程（或(huo)(huo)服務(wu)或(huo)(huo)執(zhi)行(xing)目標）的(de)塊(kuai)（或(huo)(huo)組件或(huo)(huo)對象）的(de)集合(he)。系統(tong)的(de)另一個簡單定義是它是一組組件（或(huo)(huo)元素(su)），它們按順序連接以執(zhi)行(xing)指定的(de)功能（或(huo)(huo)任(ren)務(wu)）。

　　系統不僅僅意味著物理(li)實(shi)體，它也(ye)可以(yi)是(shi)抽象(xiang)的或現(xian)象(xiang)或概念。其中，物理(li)系統是(shi)由連(lian)接在一(yi)起(qi)以(yi)執行功能(neng)的物理(li)對象(xiang)組成。

　　例如，以一(yi)臺電動機為例，它(ta)是一(yi)個物理系統(tong)，具有轉(zhuan)子(zi)、定(ding)子(zi)、轉(zhuan)軸、接線(xian)等組(zu)件，它(ta)接受電能作(zuo)為輸入并產(chan)生機械能作(zuo)為輸出。

　　基于上述(shu)示例，可以將系統的概念重新(xin)定義為邊(bian)界內的組件排列，它們(men)通過接受(shou)輸(shu)入（或多個輸(shu)入）并(bing)提供輸(shu)出來(lai)協同工作。

　　什么是控制系(xi)統？

　　控制系(xi)統是通過(guo)(guo)改變/調(diao)整輸入來控制輸出(chu)的系(xi)統。控制系(xi)統的另(ling)一(yi)個定義是它是子(zi)系(xi)統和過(guo)(guo)程的組合，它們一(yi)起(qi)工作(zuo)以獲得期望的輸出(chu)和具(ju)有(you)指定輸入的性能(neng)。

　　通過考慮下(xia)面的一個(ge)示例，可以輕松理解控(kong)制系統的定義。

　　想(xiang)象一(yi)下你進入電(dian)梯(ti)并(bing)按(an)下鍵(jian)“4”（因為你想(xiang)去4樓）。電(dian)梯(ti)控制系統(tong)接受此輸入并(bing)相應地(di)操作電(dian)機(ji)和門（輸出）。電(dian)機(ji)運行的持續時間取決(jue)于按(an)下的輸入鍵(jian)，即(ji)，它根據按(an)下的鍵(jian)而變(bian)化(hua)。

　　控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統還有兩個定義可能(neng)很有趣。控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統是一(yi)組相互連(lian)接的(de)設備，其中每個設備都有自己的(de)輸入(ru)-輸出量(liang)，并通過連(lian)接其輸出來(lai)控(kong)制(zhi)(zhi)下一(yi)個系(xi)統。

　　此外(wai)，控(kong)制(zhi)系統也可以定(ding)義為(wei)用(yong)于(yu)控(kong)制(zhi)或調節其他系統功能的一組(zu)設(she)備。例如，為(wei)了控(kong)制(zhi)生(sheng)產機械，在重工業中使用(yong)生(sheng)產控(kong)制(zhi)系統。

　　目前(qian)有幾種方法(fa)可以對控制(zhi)系統進行分(fen)類(lei)，一些常見的控制(zhi)系統分(fen)類(lei)是：

　　開(kai)環系統和閉環系統——基于反饋(kui)信號(hao)。

　　線(xian)性和非線(xian)性系統——基于它們的微分方程。

　　連續和離(li)散系(xi)統——基于系(xi)統中的信(xin)號類型。

　　時(shi)變和時(shi)不(bu)變系(xi)統——基于它們的(de)時(shi)間依賴性。

　　在本文中(zhong)，小編將簡單介紹(shao)其(qi)中(zhong)的一個(ge)系統，即開環系統的特(te)點、應用(yong)和優缺點。

　　什(shen)么是開環系統(tong)？

　　沒有任何(he)反饋連接的控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統稱為開(kai)環系(xi)(xi)統，也(ye)就(jiu)是這些(xie)類型的系(xi)(xi)統不依賴(lai)于其輸(shu)(shu)出，即在開(kai)環系(xi)(xi)統中，輸(shu)(shu)出不用作系(xi)(xi)統的控(kong)制(zhi)變量，并且對(dui)輸(shu)(shu)入(ru)沒有影(ying)響。

　　開環(huan)系統(tong)是一種(zhong)單(dan)向信(xin)號流系統(tong)，由于(yu)這些系統(tong)不(bu)包含任何(he)反饋(kui)(kui)，即輸出不(bu)反饋(kui)(kui)到輸入，因此這些系統(tong)也稱(cheng)為(wei)無反饋(kui)(kui)系統(tong)。下圖顯示(shi)了開環(huan)系統(tong)的簡單(dan)框圖：

　　在(zai)開(kai)環系(xi)統(tong)中，可以通過改變(bian)輸入(ru)來調整/改變(bian)輸出，但輸出對(dui)輸入(ru)沒有影(ying)響。開(kai)環系(xi)統(tong)的輸出只能由(you)其當前狀態輸入(ru)來確定。如果輸出因某些(xie)外部噪聲/干(gan)擾而(er)受到(dao)影(ying)響，開(kai)環系(xi)統(tong)無法對(dui)其進(jin)行糾正(zheng)。

　　此外，沒(mei)有機會糾(jiu)正開環(huan)系統中(zhong)的轉(zhuan)換(huan)錯誤(wu)，因此有更(geng)多機會發生錯誤(wu)。

　　主要應用

　　在(zai)日常生活中(zhong)(zhong)，有許多應用(yong)中(zhong)(zhong)使用(yong)開環(huan)控(kong)制系統。一(yi)些基于開環(huan)控(kong)制系統概(gai)念設計的流行系統如(ru)下：

　　洗衣機

　　電燈泡

　　電動干手器

　　基(ji)于時間的面包(bao)烤面包(bao)機

　　自動水龍頭

　　電視遙控器

　　電動干衣機

　　步進(jin)電(dian)機或伺服電(dian)機

　　噴墨打印機

　　門鎖系統

　　交通控制系統

　　電干衣機

　　根據(ju)要烘干的(de)衣(yi)物量來(lai)操作(zuo)(zuo)干衣(yi)機。可以在系統(tong)中設置(zhi)了一個計(ji)時(shi)器來(lai)執行此操作(zuo)(zuo)，比(bi)如說20分(fen)鐘。由(you)于它是一個自(zi)動開環(huan)系統(tong)，機器在20分(fen)鐘后自(zi)動停止(zhi)工作(zuo)(zuo)，無論衣(yi)服(fu)的(de)性質(zhi)如何，無論它們是干的(de)還是濕的(de)。

　　干衣(yi)機是一個(ge)開(kai)環系(xi)統(tong)，因(yin)為(wei)它在停(ting)止工作之(zhi)前不考慮衣(yi)服的(de)狀況。用(yong)戶可(ke)以根據自(zi)己的(de)需要(yao)通過設置(zhi)定時器控(kong)件來調整系(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)時間。觀察下面的(de)開(kai)環控(kong)制系(xi)統(tong)框圖，電(dian)動干燥機。

　　在(zai)這里，電(dian)吹風系統有三個模塊，定(ding)(ding)時器、加(jia)熱元(yuan)件(jian)和衣服(fu)(fu)。首先，用(yong)戶(hu)在(zai)定(ding)(ding)時器中設置烘干衣服(fu)(fu)的(de)時間，定(ding)(ding)時器控制(zhi)與加(jia)熱元(yuan)件(jian)結(jie)合工(gong)作，產生(sheng)熱量并烘干衣服(fu)(fu)。

　　由于沒(mei)有衣(yi)服(fu)、濕度的反饋，系(xi)統(tong)在(zai)預設時間后停(ting)止工作(zuo)，不考慮衣(yi)服(fu)的狀態(tai)。即使衣(yi)服(fu)干(gan)了，系(xi)統(tong)也會在(zai)規定的時間后關閉。

　　由于(yu)(yu)系統(tong)沒有(you)反饋，因此也稱為(wei)“無反饋系統(tong)”，系統(tong)的(de)輸出僅(jin)取決于(yu)(yu)輸入信(xin)號，不提供基(ji)于(yu)(yu)輸出的(de)輸入信(xin)號的(de)控制動作。

　　開環(huan)控制系(xi)統(tong)的(de)輸(shu)(shu)出(chu)不(bu)與系(xi)統(tong)的(de)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)進行比較，以檢查輸(shu)(shu)出(chu)中的(de)錯誤。無反(fan)饋信號的(de)輸(shu)(shu)出(chu)“完全(quan)地(di)”依賴于其(qi)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)，而不(bu)依賴于系(xi)統(tong)外(wai)部的(de)任(ren)何(he)其(qi)他環(huan)境或參數。當系(xi)統(tong)的(de)預設(she)值偏離時，這些系(xi)統(tong)可(ke)能會受到輸(shu)(shu)出(chu)偏差大的(de)影(ying)響(xiang)。由于開環(huan)系(xi)統(tong)對(dui)輸(shu)(shu)出(chu)沒(mei)有任(ren)何(he)了(le)解(jie)，因此它本身無法糾正錯誤。這是開環(huan)控制系(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要缺點。

　　另一個缺點(dian)是這些系(xi)統不能處理外部(bu)干擾，并(bing)且反對采用改變外部(bu)系(xi)統參數的能力(li)很差。下(xia)圖(tu)是有干擾的電(dian)動(dong)干衣機：

　　因此(ci)會(hui)遇到這(zhe)樣(yang)的(de)一個問題，即開環系(xi)統(tong)中發生的(de)錯誤會(hui)干擾干燥過程，為了保持(chi)這(zhe)些系(xi)統(tong)的(de)穩定性(xing)，這(zhe)些系(xi)統(tong)需要用戶定期（持(chi)續）關(guan)注。這(zhe)意味著用戶需要經常檢(jian)查衣服(fu)的(de)過程和(he)溫度，并在機(ji)器(qi)(qi)偏離所需條件時控制機(ji)器(qi)(qi)。

　　交通控制系統

　　大多數自動交通控制系(xi)統是基于時間的開環控制系(xi)統，即，每個(ge)信(xin)號都分配有一個(ge)特(te)定的時隙，在(zai)該(gai)時隙中它的運行(xing)與交通量(liang)無關。

　　洗衣機

　　在日常生(sheng)活中使用的開環控制(zhi)系統(tong)的另一(yi)個例子是洗(xi)衣機。浸泡(pao)、洗(xi)滌、漂洗(xi)和烘干(gan)的操作(zuo)是基于時間的，不(bu)取(qu)決于衣服的清潔度(du)或(huo)衣服是否干(gan)燥。

　　電燈泡

　　眾所周(zhou)知，當電(dian)流(liu)通過(guo)電(dian)燈泡時，它就會發光。當供電(dian)可(ke)用(yong)時，通過(guo)打開燈泡，可(ke)以使其工作。而(er)且(qie)這個過(guo)程不依賴于燈泡的溫度(du)或任何(he)其他參(can)數。

　　電動干手器

　　干(gan)手(shou)(shou)器使用(yong)電(dian)源工作，當將手(shou)(shou)放在它(ta)前面(mian)時，它(ta)會通過吹熱空氣自動干(gan)燥手(shou)(shou)掌，無論手(shou)(shou)掌干(gan)了(le)多少。

　　面包烤面包機

　　面包烤面包機是開環控制(zhi)系統的(de)另一個(ge)簡(jian)單示例，因為機器根(gen)據預設的(de)時間段運行(xing)，而不管面包烘(hong)烤是否完成。

　　其實，在日常生(sheng)活(huo)中，使用開環系統的設備還有很(hen)(hen)多很(hen)(hen)多。。。

　　主要優缺點

　　開環(huan)控制系統(tong)的優(you)點(dian)包括(kuo)以(yi)下幾(ji)點(dian)內容：

　　非常簡(jian)單(dan)且易于設(she)計(ji)。

　　比其它(ta)類型的(de)控制系(xi)統便(bian)宜得多。

　　維護非常簡單。

　　一般來說，開環(huan)系(xi)統(tong)在某種程度上(shang)是穩定的。

　　易于構(gou)建且(qie)使用(yong)方(fang)便。

　　開環控(kong)制系統(tong)的缺點包括以下幾點內容：

　　帶寬較小。

　　無反饋系統不利于(yu)自動化過程。

　　開(kai)環系統本質(zhi)上是不(bu)準(zhun)確的并(bing)且也不(bu)可靠。

　　如果它們(men)的輸出受(shou)到一些外部干(gan)擾的影響，則(ze)無法自動糾正它們(men)，因為這些是(shi)無反饋(kui)系(xi)統(tong)。

　　開(kai)環(huan)系(xi)(xi)統是控制(zhi)系(xi)(xi)統中的(de)一個重要概(gai)念，其(qi)應用也是非常的(de)廣泛。由(you)于開(kai)環(huan)系(xi)(xi)統的(de)輸入影響輸出(chu)而不受輸出(chu)影響的(de)系(xi)(xi)統，因此該系(xi)(xi)統又叫做(zuo)無(wu)反饋系(xi)(xi)統。

　　需要注意的是，由(you)(you)于開環(huan)控制(zhi)系統只按照給定的輸入信(xin)號對(dui)被控對(dui)象(xiang)進(jin)行單(dan)向控制(zhi)，而不對(dui)被控量(liang)進(jin)行測量(liang)并反向影響(xiang)控制(zhi)作用，所以(yi)這種系統不具有自動修正(zheng)由(you)(you)于擾動而引起的使(shi)被控制(zhi)量(liang)偏離希望(wang)值的能力(li)。