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1.你签到了吗？
大学生到课率对于任课老师一直都是一个麻烦的问题。
其实上课前老师进行点名/签到，就是属于一种闭环控制方式。
开环控制：
如果老师没有发起签到，也就无法验证学生是否到课。老师假设学生会按时到场，但没有主动检查出勤情况。即便老师课前有提醒或安排，由于缺少反馈机制，无法确认学生的实际出席情况。
- 输入：预设的上课时间，学生应该出现在教室。
- 过程：没有发起签到，学生自行决定是否出席，老师没有跟踪检查。
- 输出：无法得知学生的实际出席情况。
闭环控制：
相对而言，闭环控制的方式是老师主动发起签到，学生完成签到后，系统会对每位学生的出勤情况进行记录。通过发起签到并获取学生反馈（签到成功或失败）。如果有学生未签到，老师也可以据此采取措施（如提醒未签到的学生）。
- 输入：老师发起签到请求，学生的签到状态（出席或未出席）。
- 反馈：学生通过电子设备完成签到，签到系统反馈出勤情况。
- 调整：老师可以根据反馈，查看哪些学生没有签到，并进一步采取行动（如通知未签到的学生或手动调整记录）。
- 输出：最终的签到结果，可以准确反映学生的出勤情况。
总结：
- 开环控制：老师不发起签到，不可绘制学生是否出席。
- 闭环控制：老师发起签到并收到学生反馈，签到完成即闭环，确保能够准确知道学生的到课情况并根据反馈调整。
2. 闭环控制（Closed-Loop Control）
闭环控制是一种控制系统，它通过反馈机制来调节系统输出。
简单来说，系统的输出会被监控，然后与目标值进行比较，基于这种比较结果调整输入以实现预期效果。
更简单来说，闭环控制，即根据实际情况进行反馈和修改。
工作原理：（由图示可知，该控制过程形成了一个闭环）
闭环控制系统的核心特征是反馈机制，即系统输出会被测量并反馈给输入端，形成闭环结构。系统的工作步骤如下：
- 设定目标值：控制系统的目标值（期望的输出）。
- 测量实际输出：系统运行过程中，通过传感器等设备对输出进行测量。
- 比较输出与目标值：实际输出与目标值之间的差异（误差）通过控制器来分析。
- 调整输入：控制器根据误差来调整输入，使系统输出逐步趋近目标值。
优点：
- 自我校正：系统可以自动调整，纠正误差。
- 适应性强：即使外界环境或系统本身发生变化（如负载波动），系统也能通过反馈来稳定输出。
- 精度高：可以精确控制系统的行为，特别适用于要求高精度的场景。
缺点：
- 复杂性：设计和实现更为复杂，需要传感器、控制器等更多组件。
实例：
- 家用空调系统：空调会根据当前房间温度（输出）和设定温度（目标值）的差异，通过调整压缩机的运行来实现恒温。
- 自动驾驶：车辆根据道路、速度、障碍物等信息实时调整驾驶行为，确保安全。
3. 开环控制（Open-Loop Control）
开环控制是一种不依赖反馈的控制系统。系统输入与输出之间没有直接的反馈关系，一旦输入设定，系统将按照预先设定的逻辑或程序执行，而不会根据输出进行调整。
工作原理：
开环控制系统的工作步骤较为简单，主要包括以下步骤：
- 输入：根据预定的程序或逻辑设置输入。
- 执行过程：系统按照既定流程运行，并产生输出。
- 输出生成：系统根据输入直接生成输出，但没有监控和反馈调整机制。
优点：
- 简单：设计和实现相对简单，不需要额外的反馈组件，如传感器。
- 成本低：由于没有反馈回路，系统成本较低，适合简单、稳定的控制场景。
- 速度快：没有反馈调节过程，响应速度通常较快。
缺点：
- 缺乏调整能力：系统无法根据实际输出进行修正，容易受到外界干扰或系统内部变化的影响。
- 精度低：一旦输入设定，系统输出固定，无法动态纠正误差。
实例：
- 洗衣机：传统洗衣机通常按照设定的时间和程序工作，水位、时间等参数一旦设定，就不会再根据实际情况做调整。
- 电饭煲：在设定时间到达后自动关闭，无论米是否煮熟。
对比：
| 控制系统 | 闭环控制 | 开环控制 |
|---|---|---|
| 反馈机制 | 有反馈 | 无反馈 |
| 调节能力 | 能根据误差自我调整 | 无法自动调整 |
| 复杂性 | 复杂，成本高 | 简单，成本低 |
| 精度 | 精度高，适应性强 | 精度低，容易受干扰 |
| 响应速度 | 可能较慢 | 通常较快 |
4.闭环控制与开环控制在智能小车中的简单应用：
先来粗浅重述一遍，若为闭环控制，则电机转动的过程：
1. 给电机供电，使其产生转动。
2. 通过PWM（脉宽调制）调节电压大小，从而控制电机的转速。
3. 通过编码器来实时测量电机的实际转速。
4. 通过测量到的转速，利用控制算法对电压进行调整，使电机的转速精确达到预定要求。
目标值：期望的转速。
实际输出：编码器实际测到的转速值。
通过PWM修改电压，从而使得实际输出达到目标值。
图示如下：
若为开环控制，则：
输入：电压。输出：转速（无法测量）。
图示如下：
—————————闭环控制在小车中最简单的应用：走直线—————————
解决两个常见误区，结合上面的讲解，为什么走直线也要闭环控制自然迎刃而解。
误区1：我给两个电机设置一模一样的PWM，那小车不就走直线了吗？
即使对两个电机施加相同的电压，由于电机本身的差异，它们的转速也不可能完全一致。
误区2：编码器对电机存在控制作用吗？
编码器仅作测量比例转速作用。
最常用的调节算法即PID调节。
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