输入变量和控制变量

一个系统可以被描述为一个MIMO系统，具有多个输入和输出，因此需要一个以上的控制器；或SISO系统，包含一个单输入单输出，因此只有一个控制器。这取决于物理设置（或非物理的）系统、调节系统的输入变量（假设它是SISO）会影响操作参数，否则称为控制输出变量。在收到错误信号，标志着期望值之间的差距（设定值）和实际输出值，控制器将试图调节控制输出行为。该控制器通过衰减或放大输入信号的装置，输出恢复到设定值。例如，一个简单的反馈控制系统，如右边的图所示，将产生一个错误信号的数学描述的设定值和输出值之间的差异，r-y.

这个信号描述的大小由输出值偏离设定值。信号随后被发送到控制器，然后解释和调整的差异。如果植物是身体上的，对系统的输入是通过调节执行器。

在加热器温控器是开环控制，打开或关闭一个例子。温度传感器将热源如果温度低于设定点和曲折的热源时，达到设定点。没有测量点的设置和测量的温度之间的差异（如没有误差的测量）和没有调整的速度，热量比其他全或无。

反馈控制是一个熟悉的例子在汽车巡航控制系统。这里的速度是测量变量。操作者（司机）调整所需的速度设置点（100 公里/小时）的速度传感器和控制器监控和比较测量的速度设定点。任何偏差，如等级、阻力的变化，风速甚至使用不同等级的燃料（如乙醇混合）是由控制器进行补偿调整的燃料阀开位置的修正，这是操纵变量。控制器使信息只对误差的调整（改变或累积误差的大小，调整率）虽然被称为调谐用于实现稳定控制。这种控制器的操作主体控制理论。

系统	控制输出包括	控制器	所需的性能包括
飞机	当然，俯仰，滚动，偏航	自动驾驶仪	保持飞行路径上的安全平稳的轨迹
炉	温度	温度控制器	遵循预热温度剖面，然后保持温度
水处理	出水的pH值	pH值控制器	中和废水到指定的精度
汽车	速度	巡航控制	达到，然后保持选定的速度没有不适当的燃油消耗

控制器的概念可以扩展到更复杂的系统。在自然界中，生物个体也要配备控制器，保证平衡对于每一个人生存的必要。人类和自然系统表现出集体行为的个体在控制器之间寻求某种形式的平衡

控制系统的类型【编辑]

进入控制理论有控制的两个基本类型：反馈和前馈。

反馈

一个反馈控制器的输入是一样的所要控制的控制变量是“反馈”到控制器。一个房子的恒温器是一个反馈控制器的一个例子。该控制器依赖于控制变量的测量，在这种情况下，房子的温度，然后调整输出，是否是在加热器。然而，在控制变量不在所需要的设定点中间周期反馈控制的结果通常。与温控器的例子，如果房子的门是在一个寒冷的天开了，房子就冷静下来。在低于所需温度（设定值），热水器会启动，但会有一个时期的房子比预期的。

前馈

前馈控制可以避免反馈控制的缓慢。与前馈控制，干扰测量和占在他们有时间对系统的影响。在房子的例子，一个前馈系统可测量的事实，门打开了，自动打开暖气的房子前可以很冷。前馈控制的难点在于干扰对系统的影响必须准确预测，而且不能有任何的不可测扰动。例如，如果一个窗口被打开，没有被测量，前馈控制的恒温器可能仍然让房子降温。

实现效益的反馈控制（控制未知干扰和不知道如何将一个系统响应扰动前馈控制）和效益（响应的干扰才可以影响系统），有组合的反馈和前馈，可以使用。

实例

一些例子，反馈和前馈控制可以一起进行死区补偿，逆响应补偿。死区补偿用于控制设备，需要很长的时间来显示任何变化来改变输入，例如，通过长管组成的流量变化。死区补偿控制使用一个元素（也叫Smith预估器）如何改变现在由控制器将在未来影响控制变量。控制变量是测量和用于反馈控制。逆响应补偿包括控制系统，首先一个变化影响测量变量的方法之一但后来的影响是相反的。一个例子是吃糖果。首先，它会给你很多能量，但是之后你会很累。可以想象，很难与反馈这一系统的控制，因此预测前馈元素要预测的变化在未来会有相反的效果。”

类型的控制器【编辑]

利用机械系统或固体电子实现了在过去的大多数控制阀系统。气动常被用来传递信息和控制使用压力。然而，大多数的现代工业控制系统现在依靠电脑进行的工业控制器。很明显的是在计算机上实现复杂的控制算法比机械系统更容易使用。

反馈控制器有几个简单的类型。最简单的是像恒温器，刚刚转热如果温度低于一定值就超过一定值（开关控制）。

控制器的另一个简单的类型是比例控制器。这种类型的控制器，控制器的输出（控制作用）是成比例的误差在测量变量。

在反馈控制，它是标准定义的错误的期望值之间的差异（设定）而当前值（测量）。如果误差较大，则控制作用大。数学：

在哪儿

代表控制动作（控制器输出），代表误差，代表控制器的增益，和表示的稳态控制行动（偏置）保持必要的变量在稳态时没有错误。

它是重要的控制作用抵消被控变量的变化（负反馈）。然后根据过程增益符号两例。

在第一种情况下的处理增益是正的，所以增加了控制变量（测量）需要在控制作用降低（反向控制）。在这种情况下，控制器的增益是积极的，因为错误的标准定义中已经包含了一个消极的迹象。

在第二种情况下，处理增益是负的，所以增加了控制变量（测量）需要在控制作用增加（直接控制）。在这种情况下，控制器的增益是消极的。

一个反向代理系统的一个典型的例子是控制温度（利用蒸汽（））。在这种情况下，处理增益是积极的，所以如果温度升高，蒸汽流量必须降低，以保持所需的温度。相反，一个直接作用的系统的一个典型的例子是使用冷却水温度控制。在这种情况下，处理增益是负的，所以如果温度升高，冷却水流量必须增加，以维持所需的温度。

虽然比例控制是简单的理解，它也有它的缺点。最大的问题是，大多数系统不会完全消除误差。这是因为当误差为0的控制器只提供稳态的控制作用使系统会回到原来的稳定状态的解决（这可能不是我们想要的系统将在新的设定点）。获取系统操作在新的稳定状态，控制器的增益，KC，必须非常大，控制器将产生所需的输出只有一个很小的错误的时候。有大的涨幅可能导致系统不稳定或需要身体不可能像无限大的阀门。

在比例控制比例积分（PI）控制比例积分微分（PID）控制。PID控制是常用的实现闭环控制。

开环控制可用于系统充分表征为预测输出一定会达到预期的状态。例如，一个旋转速度电动马达可能是不够好的特点提供电压使反馈不必要。

的缺点开环控制是制度完善的知识（即一个完全知道输入给为了获得期望的输出），并假定没有干扰对系统。

重锤料位计http://www.lyhxet.com/News/ShowNews.asp?id=17