1.2 计算机控制系统的概念

1.2.1 常规控制系统

工业生产过程中的自动控制系统因被控对象、控制算法及采用的控制器结构的不同而有所区别。从常规来看，控制系统为了获得控制信号，要将被控量y与给定值r相比较，得到偏差信号e=r-y。然后，利用e直接进行控制，使系统的偏差减小直到消除偏差，被控量接近或等于给定值。对于这种控制，由于被控量是控制系统的输出，被控量的变化值又反馈到控制系统的输入端，与作为系统输入量的给定值相减，所以称为闭环负反馈系统。其结构如图1-1所示。

图1-1 闭环控制系统结构图

测量元件和变送器：对系统输出量进行检测。

比较元件：对系统的给定值和被控量进行比较，给出偏差信号，送往控制器。

执行机构：根据控制器输出的信号，对被控对象执行控制任务，使被控量与给定值保持一致。

被控对象：系统需要进行控制的机器、设备或生产过程，被控对象内要求实现自动控制的物理量称为被控量或系统输出量。

控制器：也称校正装置，用于改善闭环系统的动态品质和稳定精度，系统中的控制器可设计成各种形式。

从图1-1可以看出，该系统通过测量传感器对被控对象的被控量（如温度、压力、流量、成分、位移等物理量）进行测量，再由变送器将测量元件的输出信号变换成一定形式的电信号，反馈给控制器。控制器将反馈信号对应的工程量与系统的给定值进行比较，根据误差产生控制信号来驱动执行机构进行工作，使被控参数的值与系统给定值相一致。该类负反馈控制是自动控制的基本形式，大多数控制系统具备这种结构。

控制系统的另一种结构如图1-2所示，该系统为开环控制系统。

图1-2 开环控制系统结构图

该系统与闭环控制系统的区别在于它不需要被控对象的反馈信号，而是直接根据给定信号去控制被控对象工作的，这种系统本质上不会自动消除被控参数偏差给定值带来的误差，控制系统中产生的误差全部反映在被控参数上，它与闭环控制系统相比，控制结构简单，但性能较差，常用在某些特殊的控制领域。