1.3 自動控制系統的類型

自動控制系統的種類很多，其結構性能和完成的任務各不相同，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.開環控制系統

開環控制系統原理框圖如圖1-8所示。信號由輸入端到輸出端單向流動。

2.閉環控制系統

若控制系統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，則構成閉環控制系統，也稱反饋控制系統，方框圖如圖1-9所示。

1.3.2 按系統輸入信號劃分

1.恒值調節系統（自動調節系統）

這種系統的特征是輸入量為一恒值，通常稱為系統的給定值。控制系統的任務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。如工業過程中恒溫、恒壓、恒速等控制系統。

2.隨動系統（跟蹤系統）

該系統的控制輸入量是一個事先無法確定的任意變化的量，要求系統的輸出量能迅速平穩地復現或跟蹤輸入信號的變化。如雷達天線的自動跟蹤系統和高炮自動瞄準系統就是典型的隨動系統。

3.程序控制系統

系統的控制輸入信號不是常值，而是事先確定的運動規律，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。如數控車床就屬此類系統。

1.3.3 線性系統和非線性系統

1.線性系統

組成系統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輸入和輸出之間的關系。線性系統的主要特征是具有齊次性和疊加性。

2.非線性系統

在系統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系，則稱為非線性系統。非線性系統還沒有一種完整、成熟、統一的分析法。通常對于非線性程度不很嚴重或做近似分析時，均可用線性系統理論和方法來處理。非線性系統分析將在第7章專門討論。

1.3.4 定常系統和時變系統

1.定常系統

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

2.時變系統

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

1.3.5 連續系統和離散系統

1.連續系統

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

2.離散系統

離散系統是指系統中有一處或數處的信號是脈沖序列或數碼。若系統中采用了采樣開關，將連續信號轉變為離散的脈沖形式的信號，此類系統稱為采樣控制系統或脈沖控制系統。若采用數字計算機或數字控制器，其離散信號是以數碼形式傳遞的，此類系統稱為數字控制系統。在這種控制系統中，一般被控對象的輸入/輸出是連續變化的信號，控制裝置中的執行部件也常常是模擬式的，但控制器是用數字計算機實現的，所以系統中必須有信號變換裝置，如模數轉換器（A/D轉換器）和數模轉換器（D/A轉換器）。計算機控制系統將是今后控制系統的主要發展方向。

1.3.6 單輸入單輸出系統與多輸入多輸出系統

1.單輸入單輸出系統（單變量系統）

系統的輸入量和輸出量各為一個，稱為單輸入單輸出系統。

2.多輸入多輸出系統（多變量系統）

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

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