閉環(huán)過程自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

（1）控制器：是指在自動控制系統(tǒng)中為了保持輸出量的恒定所采用的控制方法。例如：家電系列產(chǎn)品中最多用到的開關(guān)控制方法，但在許多工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中采用的還有比例積分微分控制方法，前者是斷續(xù)控制，也叫兩點調(diào)節(jié)器或位式調(diào)節(jié)器，后者是隨時間連續(xù)的調(diào)節(jié)方法，它可以用數(shù)學(xué)公式表達它們的輸入和輸出關(guān)系，通過電阻、電容和運算放大器等元件模擬它們的數(shù)學(xué)關(guān)系以達到控制的更好效果。

（2）被控對象：它指的是加熱器、電機、水泵和閥門等，包括與它們配合使用的設(shè)備、儀器、裝置等，還包括與之匹配的功率轉(zhuǎn)換電路，不同的被控設(shè)備需要不同的功率轉(zhuǎn)換。

（3）反饋環(huán)節(jié)：也叫測量變送。不同的被控量需要不同的傳感器，相同的是經(jīng)過傳感器后需要對應(yīng)轉(zhuǎn)換出與輸入量相同的關(guān)系量，例如電壓量、電流量。

（4）給定值：即輸入量，也叫目標值、設(shè)定值或理想值。例如用0V~10V表示0度~100度，當(dāng)輸入量是5V時就表示希望輸出量要恒定在50度，也可以用0V~10V表示0~10000轉(zhuǎn)/分鐘，等等。有些設(shè)備也用0mA~10mA或4mA~20mA作為設(shè)定目標值。在智能化的設(shè)備儀器中很多直接用數(shù)字設(shè)定目標值。

（5）偏差量△U：它是輸入量與反饋量相減。當(dāng)偏差量為正偏差時說明輸出量還沒有達到目標值，反之表示輸出量超過了目標值。控制器就是根據(jù)偏差量計算出控制量決定下一步的控制量大小，以調(diào)節(jié)輸出量達到目標值或保持輸出量的恒定。

（6）控制量Uk：它是控制器經(jīng)過運算之后輸出的量。一般這個量為0V~10V，所以它不能直接去驅(qū)動被控裝置，需要功率轉(zhuǎn)換。也有輸出0mA~10mA或4mA~20mA，它可以直接提供給電流輸入型的電動閥門。

（7）輸出量Uo：也叫被控制量、測量值或?qū)嶋H值。不同的系統(tǒng)有不同的被控量，例如：溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量和水位等。

（8）反饋量Uf：是通過傳感器測量后轉(zhuǎn)換給輸入端的量。例如將0度~100度通過溫度傳感器和與其對應(yīng)的電路轉(zhuǎn)換成0V~10V。

（9）干擾量Z：它是隨機的外來作用，會對系統(tǒng)有不良影響的影響 。

閉環(huán)過程自動控制系統(tǒng)是基于反饋原理建立的自動控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，即通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

反饋控制是自動控制的主要形式。自動控制系統(tǒng)多數(shù)是反饋控制系統(tǒng)。在工程上常把在運行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統(tǒng)稱自為動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而把用來精確地跟隨或?qū)崿F(xiàn)某種過程的反饋控制系統(tǒng)稱伺為服系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。

反饋控制系統(tǒng)由控制器、被控對象和反饋通路組成（圖1）。圖中帶叉號的圓圈為比較環(huán)節(jié)，用來將輸入與輸出相減，給出偏差信號。這一環(huán)節(jié)在具體系統(tǒng)中可能與控制器一起統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)器。以爐溫控制為例，受控對象為爐子；輸出變量為實際的爐子；輸溫入度變量為給定常值溫度，一般用電壓表示。爐溫用熱電偶測量，代表爐溫的熱電動勢與給定電壓相比較，兩者的差值電壓經(jīng)過功率放大后用來驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)進行控制。

自動控制技術(shù)幾乎滲透到國民經(jīng)濟的各個應(yīng)用領(lǐng)域及社會生活的各個方面，如在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、航空航天、家用電器等許多領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度、流量、液位、或壓力等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于開、閉環(huán)控制的自動控制技術(shù)。

系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制作用不產(chǎn)生任何影響，即系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間不存在反饋，這種系統(tǒng)稱開環(huán)控制系統(tǒng)。

把輸出量直接或間接地反饋到輸入端構(gòu)成閉環(huán)，實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。它是指由信號正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路的自動控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)不能檢測誤差，也不能校正誤差。控制精度和抑制干擾的性能都比較差，而且對系統(tǒng)參數(shù)的變動很敏感。而閉環(huán)控制系統(tǒng)不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。控制精度和抑制干擾的性能都比較差，而且對系統(tǒng)參數(shù)的變動很敏感。因此，一般僅用于可以不考慮外界影響，或慣性小，或精度要求不高的一些場合。

（2）開環(huán)系統(tǒng)沒有檢測設(shè)備，組成簡單，但選用的元器件要嚴格保證質(zhì)量要求。閉環(huán)系統(tǒng)具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。

（3）開環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較容易解決。閉環(huán)系統(tǒng)中反饋回路的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

主要從三方面比較：

（1）工作原理：開環(huán)控制系統(tǒng)不能檢測誤差，也不能校正誤差。控制精度和抑制干擾的性能都比較差， 而且對系統(tǒng)參數(shù)的變動很敏感。 因此，一般僅用于可以不考慮外界影響，或慣性小，或精度要求不高的一些場合。 閉環(huán)控制的優(yōu)點是充分發(fā)揮了反饋的重要作用，排除了難以預(yù)料或不確定的因素，使校正行動更準確，更有力。但它缺乏開環(huán)控制的那種預(yù)防性。如在控制過程中造成不利的后果才采取糾正措施。因此，一般廣泛應(yīng)用于對外界環(huán)境要求比較高、高精度場合。

（2）結(jié)構(gòu)組成：開環(huán)系統(tǒng)沒有檢測設(shè)備，組成簡單，但選用的元器件要嚴格保證質(zhì)量要求。閉環(huán)系統(tǒng)具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。

（3）穩(wěn)定性：開環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較容易解決。閉環(huán)系統(tǒng)中反饋回路的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。2100433B

《自動控制系統(tǒng):工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)(修訂版)》根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的特點，結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，以自動控制理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地介紹工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計和參數(shù)整定方法，以及在工業(yè)應(yīng)用中必須注意的有關(guān)問題。《自動控制系統(tǒng):工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)(修訂版)》內(nèi)容十分豐富，并選編了較多的工程實例、思考題和習(xí)題，有利于讀者掌握和應(yīng)用。《自動控制系統(tǒng):工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)(修訂版)》是中央廣播電視大學(xué)電氣類及有關(guān)專業(yè)的教材。可供電力、冶金、石油化工、機械、輕紡、食品、建材、輕工和環(huán)保等部門從事工業(yè)生產(chǎn)過程自動化方面的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考，也可作為大專院校有關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。

在模擬電路學(xué)中，對于放大電路，所謂閉環(huán)是指存在反饋回路。比如筆記本的電源適配器，它對輸出電壓（以DC19V居多）進行了偵測反饋至前端并以此作為調(diào)節(jié)電壓，使其輸出恒定電壓。

閉環(huán)與開環(huán)的主要區(qū)別在于，閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，通過反饋系統(tǒng)使系統(tǒng)的精確度提高，響應(yīng)時間縮短，適合于對系統(tǒng)的響應(yīng)時間，穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，響應(yīng)時間相對來說很長，精確度不高，適用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng)。

閉環(huán)控制是應(yīng)用輸出與輸入信號之差來作用于控制器，進而來減少系統(tǒng)誤差。而開環(huán)系統(tǒng)則沒有這個功能。當(dāng)系統(tǒng)的輸入量已知，并且不存在任何干擾時，采用開環(huán)系統(tǒng)是完全能夠達到穩(wěn)定化的生產(chǎn)的，此時并不需要閉環(huán)控制。但是這個情況幾乎無法實現(xiàn)。當(dāng)存在著無法預(yù)知的干擾或系統(tǒng)中元件參數(shù)存在著無法預(yù)計的變化時，閉環(huán)系統(tǒng)才能充分發(fā)揮作用。