闭环《反馈)控制系统的基本组成和术语

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第130页（1590字）

(1)闭环控制的基本原理

把输出量测量出来，经物理量的转换，再反馈到输入端与由希望值所确定的参考输入信号进行比较，并依比较后的偏差，通过控制器产生控制作用来对被控对象进行控制，该控制应能减小系统的偏差，使系统的输出量趋于所希望的值。参考图5．1－1。

图5．1－1 典型闭环(反馈)控制系统方框图

(2)闭环控制系统的基本组成

根据反馈控制的基本原理，一个闭环控制系统的基本组成如图5．1－1。其中的基本元件有：

被控对象 闭环控制系统中所要求控制的装置或生产过程。

反馈测量元件 是用来测量被控量且将其转换成能与参考输入信号进行比较并反馈到输入端的元件。它通常为一比例元件。

给定元件 是将给定值转换成能和主反馈信号进行比较的信号(即参考输入信号)的元件(若给定值能直接和主反馈信号比较，则给定元件就省去了)。

比较元件 它的职能是将主反馈信号与参考输入信号进行比较，产生偏差信号。比较元件往往不是一个专门的物理元件，多数情况是和测量元件或线路结合在一起的。

放大元件 它的职能是对微弱的偏差信号进行变换放大，以满足执行元件对能量形式和功率大小的需要。

执行元件 它的职能是直接对被控对象进行操作，使被控量趋向希望值。

校正元件 或称校正装置，它用以稳定控制系统、改善和提高系统性能。有反馈校正和串联校正两种形式。它们是根据对系统性能的要求，在系统设计时选定加入的。

(3)反馈控制系统中常用的名词和术语

输出量(被控制量)y(t) 被控对象中要求按一定规律实现控制的物理量。控制的目的就在于使它维持在希望值给定的数值上。

希望值(指令、给定值)v(t) 由控制者确定的对系统预定的指令性量值。

参考输入信号r(t) 是直接输入到反馈系统比较元件上的信号。它一般正比于希望值，是系统的实际输入量。

主反馈信号b(t) 是被控量经反馈测量元件变换处理后再送到比较元件中的反馈量。主反馈信号b(t)与参考输入信号r(t)比较后产生偏差信号e(t)。因为只有量纲相同的物理量才能进行比较，所以b(t)与r(t)有相同的量纲。

偏差信号e(t) 它是输入信号与主反馈信号之差，即e(t)=r(t)－b(t)。是使反馈系统动作的最原始控制信号，通常很微弱，但却是闭环系统产生控制动作的基础。

控制量u(t) 执行元件作用于被控对象的控制信号，通常具有一定的功率，并且是能够为被控对象接受的一种物理量。

干扰(扰动)n(t) 是系统不需要而又难避免的输入，它可来自系统之外，也可能来自系统内部。

输入量 是指对系统输出量有直接影响的输入，包括希望值v(t)及干扰n(t)两种。