1.3 自動控制系統(tǒng)的類型

自動控制系統(tǒng)的種類很多，其結(jié)構(gòu)性能和完成的任務(wù)各不相同，因此有多種分類方法，下面介紹幾種常見的分類。

1.3.1 按信號流向劃分

1.開環(huán)控制系統(tǒng)

開環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖如圖1-8所示。信號由輸入端到輸出端單向流動。

2.閉環(huán)控制系統(tǒng)

若控制系統(tǒng)中信號除從輸入端到輸出端外，還有從輸出到輸入的反饋信號，則構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，也稱反饋控制系統(tǒng)，方框圖如圖1-9所示。

1.3.2 按系統(tǒng)輸入信號劃分

1.恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)（自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)）

這種系統(tǒng)的特征是輸入量為一恒值，通常稱為系統(tǒng)的給定值。控制系統(tǒng)的任務(wù)是盡量排除各種干擾因素的影響，使輸出量維持在給定值（期望值）上。如工業(yè)過程中恒溫、恒壓、恒速等控制系統(tǒng)。

2.隨動系統(tǒng)（跟蹤系統(tǒng)）

該系統(tǒng)的控制輸入量是一個事先無法確定的任意變化的量，要求系統(tǒng)的輸出量能迅速平穩(wěn)地復(fù)現(xiàn)或跟蹤輸入信號的變化。如雷達(dá)天線的自動跟蹤系統(tǒng)和高炮自動瞄準(zhǔn)系統(tǒng)就是典型的隨動系統(tǒng)。

3.程序控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的控制輸入信號不是常值，而是事先確定的運動規(guī)律，編成程序裝在輸入裝置中，即控制輸入信號是事先確定的程序信號，控制的目的是使被控對象的被控量按照要求的程序動作。如數(shù)控車床就屬此類系統(tǒng)。

1.3.3 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)

1.線性系統(tǒng)

組成系統(tǒng)元器件的特性均為線性的，可用一個或一組線性微分方程來描述系統(tǒng)輸入和輸出之間的關(guān)系。線性系統(tǒng)的主要特征是具有齊次性和疊加性。

2.非線性系統(tǒng)

在系統(tǒng)中只要有一個元器件的特性不能用線性微分方程描述其輸入和輸出關(guān)系，則稱為非線性系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)還沒有一種完整、成熟、統(tǒng)一的分析法。通常對于非線性程度不很嚴(yán)重或做近似分析時，均可用線性系統(tǒng)理論和方法來處理。非線性系統(tǒng)分析將在第7章專門討論。

1.3.4 定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng)

1.定常系統(tǒng)

如果描述系統(tǒng)特性的微分方程中各項系數(shù)都是與時間無關(guān)的常數(shù)，則稱為定常系統(tǒng)。該類系統(tǒng)只要輸入信號的形式不變，在不同時間輸入下的輸出響應(yīng)形式是相同的。

2.時變系統(tǒng)

如果描述系統(tǒng)特性的微分方程中只要有一項系數(shù)是時間的函數(shù)，此系統(tǒng)稱為時變系統(tǒng)。

1.3.5 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)

1.連續(xù)系統(tǒng)

系統(tǒng)中所有元件的信號都是隨時間連續(xù)變化的，信號的大小均是可任意取值的模擬量，稱為連續(xù)系統(tǒng)。

2.離散系統(tǒng)

離散系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有一處或數(shù)處的信號是脈沖序列或數(shù)碼。若系統(tǒng)中采用了采樣開關(guān)，將連續(xù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的脈沖形式的信號，此類系統(tǒng)稱為采樣控制系統(tǒng)或脈沖控制系統(tǒng)。若采用數(shù)字計算機或數(shù)字控制器，其離散信號是以數(shù)碼形式傳遞的，此類系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)。在這種控制系統(tǒng)中，一般被控對象的輸入/輸出是連續(xù)變化的信號，控制裝置中的執(zhí)行部件也常常是模擬式的，但控制器是用數(shù)字計算機實現(xiàn)的，所以系統(tǒng)中必須有信號變換裝置，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A轉(zhuǎn)換器）。計算機控制系統(tǒng)將是今后控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

1.3.6 單輸入單輸出系統(tǒng)與多輸入多輸出系統(tǒng)

1.單輸入單輸出系統(tǒng)（單變量系統(tǒng)）

系統(tǒng)的輸入量和輸出量各為一個，稱為單輸入單輸出系統(tǒng)。

2.多輸入多輸出系統(tǒng)（多變量系統(tǒng)）

若系統(tǒng)的輸入量和輸出量多于一個，稱為多輸入多輸出系統(tǒng)。對于線性多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)的任何一個輸出等于數(shù)個輸入單獨作用下輸出的疊加。

自動控制系統(tǒng)還可以按系統(tǒng)的其他特征來分類，本書將不再一一討論，有興趣的讀者可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。