自動控制系統(tǒng)分類

◆ 對各種各樣控制系統(tǒng)進行分類，從不同的觀點出發(fā)可以有不同的分類方法：通常按下列方法進行劃分。

一、線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)

若組成控制系統(tǒng)的元件都具有線性特性，則稱這種系統(tǒng)為線性控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的輸入與輸出間的關(guān)系，一般用微分方程,傳遞函數(shù)來描述，也可以用狀態(tài)空間表達式來表示。線性系統(tǒng)的主要特點是具有齊次性和適用疊加原理。如果線性系統(tǒng)中的參數(shù)不隨時間而變化，則稱為線性定常系統(tǒng)；反之，則稱為線性時變系統(tǒng)。本書主要討論線性定常系統(tǒng)。

在控制系統(tǒng)中，至少要一個元件具有非線性特性，則稱該系統(tǒng)為非線性控制系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)一般不具有齊次性，也不適用疊加原理，而且它的輸出響應(yīng)和穩(wěn)定性與其初始態(tài)有很大關(guān)系。

嚴(yán)格地說，絕對的線性控制系統(tǒng)(或元件)是不存在的，因為所用的物理系統(tǒng)和元件在不同的程度上都具有非線性特性。為了簡化對系統(tǒng)的分析和設(shè)計，在一定的條件下，可以用分析線性系統(tǒng)的理論和方法對它進行研究。

工程上有時為了改善控制系統(tǒng)的性能，常常人為地引入某種非線性元件。例如為了實現(xiàn)最短時間控制,采用開關(guān)型(Bang-Bang)的控制方式；又如在由晶閘管組成的整流裝置的直流調(diào)速系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動態(tài)特性和限制電動機的最大電流，人們有意識地把速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器設(shè)計成具有飽和非線性的特性。

二、恒值控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)

恒值控制系統(tǒng)的參考輸入為常量，要求它的被控制量在任何擾動的作用下能盡快地恢復(fù)(或接近)到原有的穩(wěn)態(tài)值。由于這類系統(tǒng)能自動地消除各種擾動對被控制量的影響，故它又名為自鎮(zhèn)定系統(tǒng)。隨動系統(tǒng)的參考輸入是一個變化的量，一般是隨機的，要求系統(tǒng)的被控制量能快速、準(zhǔn)確地跟蹤參考輸入信號的變化而變化。

三.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)中各部分的信號若都是時間t的連續(xù)函數(shù)，則稱這類系統(tǒng)為連續(xù)控制系統(tǒng)。前面所舉的液面控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)都屬于這類控制系統(tǒng)。

在控制系統(tǒng)各部分的信號中只要有一個是時間t的離散信號，則稱這種系統(tǒng)為離散控制系統(tǒng)。

應(yīng)當(dāng)指出，上述分類只是按常見分類法進行劃分，此外還有其它分類方法：如集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)；單輸入輸出系統(tǒng)和多輸入輸出系統(tǒng)；時變系統(tǒng)和非時變系統(tǒng)；有靜差系統(tǒng)和無靜差系統(tǒng)；最優(yōu)控制和次最優(yōu)控制系統(tǒng)；自適應(yīng)系統(tǒng)和自鎮(zhèn)定控制系統(tǒng)，等等。