控制系統 - 簡介

控制系統是一個透過控制輸出以提供所需響應的系統。下圖顯示了一個簡單的控制系統方框圖。

在這裡，控制系統由單個方塊表示。由於輸出是透過改變輸入來控制的，所以控制系統因此得名。我們將透過某種機制來改變這個輸入。在接下來的關於開環和閉環控制系統的章節中，我們將詳細研究控制系統內部的各個方塊以及如何改變這個輸入以獲得所需的響應。

示例 - 交通燈控制系統，洗衣機

交通燈控制系統是控制系統的一個例子。在這裡，一個輸入訊號序列被應用於這個控制系統，輸出是三個燈中的一個，每個燈將亮一段時間。在此期間，其他兩個燈將關閉。根據特定路口的交通研究，可以確定燈的開和關時間。相應地，輸入訊號控制輸出。因此，交通燈控制系統基於時間執行。

控制系統的分類

基於某些引數，我們可以將控制系統分類如下。

連續時間和離散時間控制系統

• 基於所使用的訊號型別，控制系統可以分為連續時間控制系統和離散時間控制系統。

• 在連續時間控制系統中，所有訊號都是時間上連續的。但是，在離散時間控制系統中，存在一個或多個離散時間訊號。

單輸入單輸出（SISO）和多輸入多輸出（MIMO）控制系統

• 基於存在的輸入和輸出數量，控制系統可以分為單輸入單輸出控制系統和多輸入多輸出控制系統。

• 單輸入單輸出 (SISO) 控制系統有一個輸入和一個輸出。而多輸入多輸出 (MIMO) 控制系統則具有多個輸入和多個輸出。

開環和閉環控制系統

基於反饋路徑，控制系統可以分為開環控制系統和閉環控制系統。

在開環控制系統中，輸出不會反饋到輸入。因此，控制作用與期望輸出無關。

下圖顯示了開環控制系統的方框圖。

在這裡，輸入被應用於控制器，它產生一個執行訊號或控制訊號。該訊號作為輸入提供給需要控制的工廠或過程。因此，工廠產生一個受控的輸出。我們前面討論的交通燈控制系統就是一個開環控制系統的例子。

在閉環控制系統中，輸出被反饋到輸入。因此，控制作用取決於期望輸出。

下圖顯示了負反饋閉環控制系統的方框圖。

誤差檢測器產生一個誤差訊號，它是輸入訊號和反饋訊號之間的差值。這個反饋訊號是從（反饋元件）方塊中獲得的，將整個系統的輸出作為這個方塊的輸入。代替直接輸入，誤差訊號被用作控制器的輸入。

因此，控制器產生一個控制工廠的執行訊號。在這個組合中，控制系統的輸出會自動調整，直到我們得到所需的響應。因此，閉環控制系統也稱為自動控制系統。在輸入端帶有感測器的交通燈控制系統就是一個閉環控制系統的例子。

開環和閉環控制系統的區別在下表中列出。