1.2 計算機(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)過程中的自動控制系統(tǒng)因被控對象、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)來看，控制系統(tǒng)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(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。對于這種控制，由于被控量是控制系統(tǒng)的輸出，其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。

1）測量元件和變送器：對系統(tǒng)輸出量進(jìn)行檢測。

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

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

4）被控對象：系統(tǒng)需要進(jìn)行控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。被控對象內(nèi)要求實(shí)現(xiàn)自動控制的物理量稱為被控量或系統(tǒng)輸出量。

5）控制器：也稱為校正裝置，用于改善閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)定精度。系統(tǒng)中的控制器可設(shè)計成各種形式。

從圖1-1可以看出，該系統(tǒng)通過測量元件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(jìn)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(yīng)的物理量與系統(tǒng)的給定值比較，控制器根據(jù)誤差產(chǎn)生控制信號來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，使被控量與系統(tǒng)給定值相一致。該類負(fù)反饋控制是自動控制的基本形式，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)。

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象的反饋信號，它是直接根據(jù)給定信號去控制被控對象工作的。這種系統(tǒng)本質(zhì)上不具備自動消除被控量與給定值間偏差的功能，而是將控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的偏差全部反映在被控量上。它與閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，控制結(jié)構(gòu)簡單，但性能較差，常用在某些特殊的控制領(lǐng)域。