1.2 計算機控制系統(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，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

測量元件和變送器：對系統(tǒng)輸出量進(jìn)行檢測。

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。

執(zhí)行機構(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。

被控對象：系統(tǒng)需要進(jìn)行控制的機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程，被控對象內(nèi)要求實現(xiàn)自動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(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)生控制信號來驅(qū)動執(zhí)行機構(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象的反饋信號，而是直接根據(jù)給定信號去控制被控對象工作的，這種系統(tǒng)本質(zhì)上不會自動消除被控參數(shù)偏差給定值帶來的誤差，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)簡單，但性能較差，常用在某些特殊的控制領(lǐng)域。