控制系統(tǒng)是由集成元素組成的系統(tǒng)，其功能是維持過程變量在期望值或期望值范圍內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)視一個或多個過程變量，然后采取一些措施來保持期望的系統(tǒng)參數(shù)。一個實際應(yīng)用的好例子是通過使用恒溫器監(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，爐子會打開提供熱源。房屋溫度升高直到恒溫器上的開關(guān)導(dǎo)致爐子關(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)值會導(dǎo)致爐子打開，提供熱量以提高房屋溫度?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)負責(zé)激活控制系統(tǒng)以產(chǎn)生輸出的數(shù)量進行分類。兩個一般分類是開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

二、開環(huán)控制系統(tǒng)

開環(huán)控制系統(tǒng)是控制行為與輸出無關(guān)的系統(tǒng)?；?yīng)用中的一個開環(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，泵不能在沒有操作員行動的情況下通過調(diào)整其投加速率(速度)做出響應(yīng)。

三、閉環(huán)控制系統(tǒng)

一個閉環(huán)控制系統(tǒng)是指其控制動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)過程變量狀態(tài)的信息。該變量與期望的狀態(tài)進行比較，以在過程上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂苿幼?。這些信息不斷地通過反饋傳遞給控制電路，響應(yīng)于控制動作。

閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型例子是儲罐中的液位控制，如下所示：該控制系統(tǒng)通過持續(xù)感知儲罐中的液位并調(diào)整供水閥來增加或減少水量，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際儲罐液位是液位控制器的反饋。將此反饋與期望的水位進行比較，以產(chǎn)生所需的控制動作，從而將液位控制調(diào)整到維持期望水位所需的位置。

四、自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)是一種預(yù)設(shè)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，無需操作員操作。這假設(shè)過程保持在控制系統(tǒng)的正常范圍內(nèi)。自動控制有兩個與之相關(guān)的過程變量：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)維持的過程變量，例如上述示例中的儲罐液位。

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)的過程變量。在前面討論的例子中，供水到儲罐的流速就是操縱變量。

六、自動控制功能

自動控制具有四個基本功能，即：測量、比較、計算、修正。

在上述水箱水位控制系統(tǒng)中，水位傳感器測量水箱內(nèi)的水位。水位傳感器將代表水箱水位的信號發(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行比較，然后計算需要打開供水閥的程度，以糾正實際水位與期望水位之間的差異。

七、自動控制系統(tǒng)的功能元素

執(zhí)行自動控制系統(tǒng)功能所需的三個功能元件是：測量元素、誤差檢測元素、最終控制元素。

測量元素通過感知和評估受控變量來執(zhí)行測量功能。誤差檢測元素首先將受控變量的值與期望值進行比較，然后在實際值與期望值之間存在偏差時發(fā)出錯誤信號。最終控制元素通過校正過程的操縱變量來響應(yīng)錯誤信號。

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

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