控制系統(tǒng)是由集成元素組成的系統(tǒng)，其功能是維持過(guò)程變量在期望值或期望值范圍內(nèi)。控制系統(tǒng)監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，然后采取一些措施來(lái)保持期望的系統(tǒng)參數(shù)。一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的好例子是通過(guò)使用恒溫器監(jiān)控房屋溫度的中央供暖裝置。當(dāng)房屋溫度降到預(yù)設(shè)值時(shí)，爐子會(huì)打開(kāi)提供熱源。房屋溫度升高直到恒溫器上的開(kāi)關(guān)導(dǎo)致?tīng)t子關(guān)閉。

一、控制系統(tǒng)輸入輸出

控制系統(tǒng)輸入是從外部源施加到控制系統(tǒng)的刺激，以產(chǎn)生控制系統(tǒng)的指定響應(yīng)。在上述討論的中央供暖裝置示例中，控制系統(tǒng)輸入是由恒溫器監(jiān)控的房屋溫度。

控制系統(tǒng)輸出是從控制系統(tǒng)獲得的實(shí)際響應(yīng)。在上述中央供暖裝置示例中，恒溫器上的溫度降到預(yù)設(shè)值會(huì)導(dǎo)致?tīng)t子打開(kāi)，提供熱量以提高房屋溫度。控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)責(zé)激活控制系統(tǒng)以產(chǎn)生輸出的數(shù)量進(jìn)行分類。兩個(gè)一般分類是開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

二、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是控制行為與輸出無(wú)關(guān)的系統(tǒng)。化工應(yīng)用中的一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)示例是帶有可變速控制的化學(xué)添加泵。維持系統(tǒng)化學(xué)正確性的化學(xué)品投加速率由操作員確定，操作員不是系統(tǒng)的一部分，泵不能在沒(méi)有操作員行動(dòng)的情況下通過(guò)調(diào)整其投加速率(速度)做出響應(yīng)。

三、閉環(huán)控制系統(tǒng)

一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)是指其控制動(dòng)作取決于輸出的系統(tǒng)。反饋是閉環(huán)控制系統(tǒng)中有關(guān)過(guò)程變量狀態(tài)的信息。該變量與期望的狀態(tài)進(jìn)行比較，以在過(guò)程上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂苿?dòng)作。這些信息不斷地通過(guò)反饋傳遞給控制電路，響應(yīng)于控制動(dòng)作。

閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型例子是儲(chǔ)罐中的液位控制，如下所示：該控制系統(tǒng)通過(guò)持續(xù)感知儲(chǔ)罐中的液位并調(diào)整供水閥來(lái)增加或減少水量，以維持水位。所需水位由不屬于控制系統(tǒng)的操作員預(yù)設(shè)。由液位傳感器感知的實(shí)際儲(chǔ)罐液位是液位控制器的反饋。將此反饋與期望的水位進(jìn)行比較，以產(chǎn)生所需的控制動(dòng)作，從而將液位控制調(diào)整到維持期望水位所需的位置。

四、自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)是一種預(yù)設(shè)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，無(wú)需操作員操作。這假設(shè)過(guò)程保持在控制系統(tǒng)的正常范圍內(nèi)。自動(dòng)控制有兩個(gè)與之相關(guān)的過(guò)程變量：被控變量和操縱變量。

五、被控變量與操縱變量

被控變量是在指定值或指定范圍內(nèi)維持的過(guò)程變量，例如上述示例中的儲(chǔ)罐液位。

操縱變量是被控制系統(tǒng)作用于其上，以維持被控變量在指定值或指定范圍內(nèi)的過(guò)程變量。在前面討論的例子中，供水到儲(chǔ)罐的流速就是操縱變量。

六、自動(dòng)控制功能

自動(dòng)控制具有四個(gè)基本功能，即：測(cè)量、比較、計(jì)算、修正。

在上述水箱水位控制系統(tǒng)中，水位傳感器測(cè)量水箱內(nèi)的水位。水位傳感器將代表水箱水位的信號(hào)發(fā)送到水位控制設(shè)備，該設(shè)備將其與期望的水箱水位進(jìn)行比較，然后計(jì)算需要打開(kāi)供水閥的程度，以糾正實(shí)際水位與期望水位之間的差異。

七、自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能元素

執(zhí)行自動(dòng)控制系統(tǒng)功能所需的三個(gè)功能元件是：測(cè)量元素、誤差檢測(cè)元素、最終控制元素。

測(cè)量元素通過(guò)感知和評(píng)估受控變量來(lái)執(zhí)行測(cè)量功能。誤差檢測(cè)元素首先將受控變量的值與期望值進(jìn)行比較，然后在實(shí)際值與期望值之間存在偏差時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。最終控制元素通過(guò)校正過(guò)程的操縱變量來(lái)響應(yīng)錯(cuò)誤信號(hào)。

自動(dòng)控制器是一種對(duì)誤差敏感的自調(diào)節(jié)設(shè)備。它從過(guò)程中獲取信號(hào)并將其反饋到過(guò)程中。因此，閉環(huán)控制被稱為反饋控制。

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