控制系统简介

控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。

控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。例如，假设有一个汽车的驱动系统，汽车的速度是其加速器位置的函数。通过控制加速器踏板的压力可以保持所希望的速度(或可以达到所希望的速度变化)。这个汽车驱动系统(加速器、汽化器和发动机车辆)便组成一个控制系统。

按照有无反馈分类无反馈称为开环控制系统(open-loop control system)，这种系统的输入直接供给控制器，并通过控制器对受控对象产生控制作用。其主要优点是结构简单、价格便宜、容易维修;缺点是精度低，容易受环境变化(例如电源波动、温度变化等)的干扰。有反馈称为闭环控制系统(closed-loop control system)，输入与反馈信号比较后的差值(即偏差信号)加给控制器，然后再调节受控对象的输出，从而形成闭环控制回路。所以，闭环系统又称为反馈控制系统，这种反馈称为负反馈。与开环系统相比，闭环系统具有突出的优点，包括精度高、动态性能好、抗干扰能力强等。它的缺点是结构比较复杂，价格比较贵，对维修人员要求较高。

根据采用的信号处理技术不同分类模拟控制系统，采用模拟技术处理信号的控制系统称为模拟控制系统。数字控制系统，采用数字技术处理信号的控制系统称为数字控制系统。

根据输入量是否恒定分类输入量是恒定的，这种控制系统我们一般称之为恒值控制系统，如恒速电机、恒温热炉等。输出量随着输入量的变化而变化，这种控制系统称为随动系统。例如导弹自动瞄准系统等。

检测输出量(被控制量)的实际值;将输出量的实际值与给定值(输入量)进行比较得出偏差;用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。

为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对控制系统的基本要求，通常是通过系统对特定输入信号的响应来满足的。例如，用单位阶跃信号的过渡过程及稳态的一些特征值来表示。在确保稳定性的前提下，要求系 统的动态性能和稳态性能好，即：动态过程平稳(稳定性);响应动作要快(快速性);跟踪值要准确(准确性)。控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。