1.2 計算機控制系統的概念

1.2.1 常規控制系統

工業生產過程中的自動控制系統因被控對象、控制算法及采用的控制器結構的不同而有所區別。從常規來看，控制系統為了獲得控制信號，要將被控量y與給定值r相比較，得到偏差信號e=r-y。然后，利用e直接進行控制，使系統的偏差減小直到消除偏差，被控量接近或等于給定值。對于這種控制，由于被控量是控制系統的輸出，被控量的變化值又反饋到控制系統的輸入端，與作為系統輸入量的給定值相減，所以稱為閉環負反饋系統。其結構如圖1-1所示。

圖1-1 閉環控制系統結構圖

測量元件和變送器：對系統輸出量進行檢測。

比較元件：對系統的給定值和被控量進行比較，給出偏差信號，送往控制器。

執行機構：根據控制器輸出的信號，對被控對象執行控制任務，使被控量與給定值保持一致。

被控對象：系統需要進行控制的機器、設備或生產過程，被控對象內要求實現自動控制的物理量稱為被控量或系統輸出量。

控制器：也稱校正裝置，用于改善閉環系統的動態品質和穩定精度，系統中的控制器可設計成各種形式。

從圖1-1可以看出，該系統通過測量傳感器對被控對象的被控量（如溫度、壓力、流量、成分、位移等物理量）進行測量，再由變送器將測量元件的輸出信號變換成一定形式的電信號，反饋給控制器。控制器將反饋信號對應的工程量與系統的給定值進行比較，根據誤差產生控制信號來驅動執行機構進行工作，使被控參數的值與系統給定值相一致。該類負反饋控制是自動控制的基本形式，大多數控制系統具備這種結構。

控制系統的另一種結構如圖1-2所示，該系統為開環控制系統。

圖1-2 開環控制系統結構圖

該系統與閉環控制系統的區別在于它不需要被控對象的反饋信號，而是直接根據給定信號去控制被控對象工作的，這種系統本質上不會自動消除被控參數偏差給定值帶來的誤差，控制系統中產生的誤差全部反映在被控參數上，它與閉環控制系統相比，控制結構簡單，但性能較差，常用在某些特殊的控制領域。