第二節 開環與閉環控制系統
一、開環電子控制系統
當電子控制系統的輸出結果對系統的控制沒有影響，也就是被控量的變化不會引起控制量的改變，即沒有反饋時，這種電子控制系統稱為開環電子控制系統。
開環電子控制系統組成框圖如圖2-5所示。
圖2-5 開環電子控制系統組成框圖
如圖 2-5 所示，開環電子控制系統由輸入、控制（處理）和輸出三個部分組成，對控制系統的輸出沒有任何檢測。下面以電子門鈴為例，分析開環電子控制系統的工作過程。
如圖 2-6 所示，把電子門鈴裝置作為一個電子控制系統，則揚聲器是被控對象，門鈴發出的音樂聲是被控量，控制器是一個電子集成電路裝置。
圖2-6 電子門鈴的開環電子控制系統
（1）輸入：用手按動按鈕，輸入一個觸發信號。
（2）控制（處理）：音樂集成電路經過觸發后工作，產生一組載有“音樂”的電信號。
（3）輸出：揚聲器將電信號轉變為音樂聲。
從分析電子門鈴的工作過程中可知，它的輸出量（音樂聲）的變化對系統的控制狀態并不產生影響，即不存在反饋。所以，電子門鈴裝置是一個開環電子控制系統。
開環電子控制系統一般結構簡單、造價較低，適用于被控對象的狀態變化較為簡單、被控量的控制精度要求不高的情形，如上文中所提的電子門鈴只存在音樂聲有、無兩種狀態。
二、閉環電子控制系統
閉環電子控制系統與開環電子控制系統不同，它能對輸出結果進行檢測，并將檢測信號反饋到控制處理部分，從而對系統的控制產生影響。它的組成框圖如圖2-7所示。
圖2-7 閉環電子控制系統組成框圖
現在常見的家用電冰箱由電動機、壓縮機、冷卻器和蒸發器組成。它們之間用一根管道相連接。管道里裝著一種沸點很低的制冷劑。管道的底部安裝著壓縮機，使制冷劑不停地在管道里循環，如圖2-8所示。
圖2-8 電冰箱制冷系統組成
由于管道中有一小段十分狹窄的毛細管，從而限制了管道內制冷劑的流動速度，并使氣態的制冷劑受到強大的壓力，使之由氣態變成液態，對外釋放熱量。當液態制冷劑通過毛細管進入電冰箱的內部由較粗管道組成的冷卻器時，由于壓力突然降低，制冷劑便由液態立即轉變為氣態，從而吸收電冰箱內的熱量，使電冰箱內的溫度降低，達到制冷的效果。
圖2-9用框圖分析電子控制系統是如何利用反饋的方法實現冰箱恒溫控制的。
圖2-9 電冰箱恒溫控制系統框圖
（1）輸入：根據冰箱內放置食物的保存要求，預先設置一個恰當的冷藏溫度。
（2）控制（處理）：它由電子電路組成，其核心部件是一個微處理器，實際上是一個微型電腦裝置。它能夠對預置設定和輸出中檢測到的電信號進行比較、分析和判斷，并發出命令。
（3）輸出：它由電磁繼電器等組成。當它接到“接通”壓縮機電路的操作指令時，電磁繼電器接通壓縮機的工作電路；當它接到“停止”的操作指令時，繼電器便斷開壓縮機的工作電路。
（4）檢測與反饋：它主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器放置在家用電冰箱的冷藏室內。它將檢測到的冰箱冷藏溫度轉變為電信號并反饋到電子控制系統的控制（處理）部分。當接通電冰箱的電源后，控制電路命令執行器接通壓縮機工作電路，制冷劑不斷地在管道中循環，并吸收電冰箱內的熱量，使電冰箱內的溫度下降。同時，電冰箱冷藏室內的溫度傳感器不斷檢測電冰箱內的溫度，并把溫度變化的電信號反饋到控制（處理）部分。控制（處理）部分不斷地對預置溫度和反饋的溫度變化進行比較、分析和處理。當電冰箱內溫度達到預先設定的溫度時，控制（處理）部分即發出指令給電磁繼電器，電磁繼電器立即切斷壓縮機工作電路，電冰箱內制冷工作停止，使電冰箱內溫度不再下降。
由于存在電冰箱外面的溫度較高、經常開門等干擾因素，電冰箱冷藏室不能一直保持預置溫度，當電冰箱內溫度回升并超過預置溫度時，電子控制電路再次發出指令，使電磁繼電器接通壓縮機工作電路，壓縮機重新工作并進行制冷。如此循環往復，使電冰箱內能始終保持恒溫。
從分析家用電冰箱的制冷工作過程可以知道，智能冰箱的電子控制系統是一個閉環電子控制系統。
在家用電冰箱的工作過程中，電子控制系統是運用反饋的方法實現溫度控制自動化的。目前反饋被廣泛用于自動控制中。從簡單的水位控制、恒溫控制，到復雜的導彈、人造衛星和宇宙飛船，都離不開反饋。