1 控制系统的工作原理及其组成

1.1 工作原理

控制系统中，给定量又称为系统的输入量，被控制量又称为系统的输出量。

输出量的返回过程称为反馈，它表示输出量通过测量装置将信号的全部或一部分返回输入端，并与输入量进行比较，比较结果称为偏差。

控制系统的工作原理归纳如下：

这种基于反馈原理，通过“检测偏差再纠正偏差”的系统称为反馈控制系统。

可见反馈控制系统至少应具备测量、比较（或计算）和执行三个基本功能。

实际的控制系统，根据有无反馈作用可以分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统三类。

1. 开环控制系统

系统只根据输入量和干扰量进行控制，而输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响。

如果由于某种干扰作用使输出量偏离原始值，它没有自动纠偏能力，要进行补偿，必须再借助人工改变输入量。

开环系统的控制精度较低，优点是系统简单。

2. 闭环控制系统

系统输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生直接影响。

闭环的作用是应用反馈来减少偏差，因此，反馈控制系统必是闭环控制系统。

优点是控制精度高，但由于整个控制过程中始终存在着偏差，由于元件的惯性，若参数配置不当，很容易引起震荡，使系统不稳定，无法工作，即必须协调好精度与稳定性。

3. 半闭环控制系统

反馈信号不是直接从系统的输出端引出，而是间接地取自中间的测量元件。

控制精度位于前面两种控制系统之间，比闭环系统更易于实现系统的稳定。

连续控制系统以微分方程来描述系统的运动状态，并以拉氏变换法求解微分方程；

离散控制系统以差分方程来描述系统的运动状态，用Z变换法引出脉冲传递函数来研究系统的动态特性。