1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念

1.2.1 常規(guī)控制系統(tǒng)

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)因被控對(duì)象、控制算法及采用的控制器結(jié)構(gòu)的不同而有所區(qū)別。從常規(guī)來(lái)看，控制系統(tǒng)為了獲得控制信號(hào)，要將被控量y與給定值r相比較，得到偏差信號(hào)e=r-y。然后，利用e直接進(jìn)行控制，使系統(tǒng)的偏差減小直到消除偏差，被控量接近或等于給定值。對(duì)于這種控制，由于被控量是控制系統(tǒng)的輸出，被控量的變化值又反饋到控制系統(tǒng)的輸入端，與作為系統(tǒng)輸入量的給定值相減，所以稱為閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

圖1-1 閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

測(cè)量元件和變送器：對(duì)系統(tǒng)輸出量進(jìn)行檢測(cè)。

比較元件：對(duì)系統(tǒng)的給定值和被控量進(jìn)行比較，給出偏差信號(hào)，送往控制器。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：根據(jù)控制器輸出的信號(hào)，對(duì)被控對(duì)象執(zhí)行控制任務(wù)，使被控量與給定值保持一致。

被控對(duì)象：系統(tǒng)需要進(jìn)行控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程，被控對(duì)象內(nèi)要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的物理量稱為被控量或系統(tǒng)輸出量。

控制器：也稱校正裝置，用于改善閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)定精度，系統(tǒng)中的控制器可設(shè)計(jì)成各種形式。

從圖1-1可以看出，該系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量傳感器對(duì)被控對(duì)象的被控量（如溫度、壓力、流量、成分、位移等物理量）進(jìn)行測(cè)量，再由變送器將測(cè)量元件的輸出信號(hào)變換成一定形式的電信號(hào)，反饋給控制器。控制器將反饋信號(hào)對(duì)應(yīng)的工程量與系統(tǒng)的給定值進(jìn)行比較，根據(jù)誤差產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，使被控參數(shù)的值與系統(tǒng)給定值相一致。該類負(fù)反饋控制是自動(dòng)控制的基本形式，大多數(shù)控制系統(tǒng)具備這種結(jié)構(gòu)。

控制系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，該系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。

圖1-2 開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別在于它不需要被控對(duì)象的反饋信號(hào)，而是直接根據(jù)給定信號(hào)去控制被控對(duì)象工作的，這種系統(tǒng)本質(zhì)上不會(huì)自動(dòng)消除被控參數(shù)偏差給定值帶來(lái)的誤差，控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的誤差全部反映在被控參數(shù)上，它與閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但性能較差，常用在某些特殊的控制領(lǐng)域。