1.3 自动控制系统的类型

自动控制系统的种类很多，其结构性能和完成的任务各不相同，因此有多种分类方法，下面介绍几种常见的分类。

1.3.1 按信号流向划分

1.开环控制系统

开环控制系统原理框图如图1-8所示。信号由输入端到输出端单向流动。

2.闭环控制系统

若控制系统中信号除从输入端到输出端外，还有从输出到输入的反馈信号，则构成闭环控制系统，也称反馈控制系统，方框图如图1-9所示。

1.3.2 按系统输入信号划分

1.恒值调节系统（自动调节系统）

这种系统的特征是输入量为一恒值，通常称为系统的给定值。控制系统的任务是尽量排除各种干扰因素的影响，使输出量维持在给定值（期望值）上。如工业过程中恒温、恒压、恒速等控制系统。

2.随动系统（跟踪系统）

该系统的控制输入量是一个事先无法确定的任意变化的量，要求系统的输出量能迅速平稳地复现或跟踪输入信号的变化。如雷达天线的自动跟踪系统和高炮自动瞄准系统就是典型的随动系统。

3.程序控制系统

系统的控制输入信号不是常值，而是事先确定的运动规律，编成程序装在输入装置中，即控制输入信号是事先确定的程序信号，控制的目的是使被控对象的被控量按照要求的程序动作。如数控车床就属此类系统。

1.3.3 线性系统和非线性系统

1.线性系统

组成系统元器件的特性均为线性的，可用一个或一组线性微分方程来描述系统输入和输出之间的关系。线性系统的主要特征是具有齐次性和叠加性。

2.非线性系统

在系统中只要有一个元器件的特性不能用线性微分方程描述其输入和输出关系，则称为非线性系统。非线性系统还没有一种完整、成熟、统一的分析法。通常对于非线性程度不很严重或做近似分析时，均可用线性系统理论和方法来处理。非线性系统分析将在第7章专门讨论。

1.3.4 定常系统和时变系统

1.定常系统

如果描述系统特性的微分方程中各项系数都是与时间无关的常数，则称为定常系统。该类系统只要输入信号的形式不变，在不同时间输入下的输出响应形式是相同的。

2.时变系统

如果描述系统特性的微分方程中只要有一项系数是时间的函数，此系统称为时变系统。

1.3.5 连续系统和离散系统

1.连续系统

系统中所有元件的信号都是随时间连续变化的，信号的大小均是可任意取值的模拟量，称为连续系统。

2.离散系统

离散系统是指系统中有一处或数处的信号是脉冲序列或数码。若系统中采用了采样开关，将连续信号转变为离散的脉冲形式的信号，此类系统称为采样控制系统或脉冲控制系统。若采用数字计算机或数字控制器，其离散信号是以数码形式传递的，此类系统称为数字控制系统。在这种控制系统中，一般被控对象的输入/输出是连续变化的信号，控制装置中的执行部件也常常是模拟式的，但控制器是用数字计算机实现的，所以系统中必须有信号变换装置，如模数转换器（A/D转换器）和数模转换器（D/A转换器）。计算机控制系统将是今后控制系统的主要发展方向。

1.3.6 单输入单输出系统与多输入多输出系统

1.单输入单输出系统（单变量系统）

系统的输入量和输出量各为一个，称为单输入单输出系统。

2.多输入多输出系统（多变量系统）

若系统的输入量和输出量多于一个，称为多输入多输出系统。对于线性多输入多输出系统，系统的任何一个输出等于数个输入单独作用下输出的叠加。

自动控制系统还可以按系统的其他特征来分类，本书将不再一一讨论，有兴趣的读者可参阅有关文献。