实际工程中，尽管控制系统的控制有其基本规律，但因其工作环境、组成结构、被控对象的不同，其分类的方法也有很多。了解控制系统的类型，从而分门别类地掌握不同类型的控制系统的具体规律，对于控制系统的分析和设计很有必要。

1.按照系统的结构分类

(1)开环控制系统:系统中无反馈环节，输入量不受输出量的影响。其结构简单、成本低、调整方便；抗干扰能力差，控制精度不高。

(2)闭环控制系统:系统中含有反馈环节，输入量受到实际输出量的影响。其结构复杂、成本高、适应性强；抗干扰能力强，控制精度高。

(3)复合系统:由开环和闭环控制系统结合而成，兼有开环控制系统和闭环控制系统的特点。

2.按照输入量与输出量的关系分类

(1)线性控制系统:由线性微分、差分、代数方程等线性函数描述的控制系统称为线性控制系统。如下式所示:

在该方程中，输出量y(t)和输入量x(t)及其各阶导数都是一次的，并且各系数与输入量(自变量)无关。线性微分方程的各项系数为常数的系统称为线性定常系统。这是一种简单而重要的系统，有关这种系统已有较为成熟的研究成果和分析设计的方法。

线性控制系统的主要特点是具有叠加性和齐次性，即当输入量为x1(t)和x2(t)时，如果输出量分别为y1(t)和y2(t)，则当输入量为x(t)＝ax1(t)＋bx2(t)时，输出量为y(t)＝ay1(t)＋by2(t)。

(2)非线性控制系统:由非线性函数描述的控制系统称为非线性控制系统。非线性控制系统不满足齐次叠加原理。

非线性函数是指函数的系数与变量有关，或含有变量及其导数的高次幂或乘积项的函数。如y(t)＋y2(t)＝x(t)就是非线性函数。

线性系统理论是控制理论中历史最为悠久、体系最完善、技术较成熟且应用最为广泛的理论；而非线性系统理论虽然近年来有很大发展，但还没有形成统一的理论体系，而且，现有的非线性理论也多以线性理论体系为基础进行分析研究。虽然实际中，每个元件或系统都或多或少地存在非线性特性，但如果非线性程度不重，则完全可以用线性控制系统来代替非线性控制系统进行系统分析，所以本书以线性控制系统为主要研究对象。

3.按照系统传输信号不同分类

(1)连续控制系统:所有传输信号都是随时间连续变化的系统。如模拟量控制系统。

(2)离散控制系统:指某处或多处传输信号随时间是离散变化的系统。它包括采样控制系统和数字控制系统等。

连续控制系统和离散控制系统虽然是两类性质差异较大的控制系统，但它们所讨论的问题以及分析与综合的基本理论、方法具有平行的相似性。本书讨论以连续控制系统为主，通过对比再介绍离散控制系统的相关内容。图1-6示意了连续信号和离散信号波形。

(www.daowen.com)

图1-6　连续信号和离散信号

(a)连续信号；(b)离散信号

4.按照系统参数是否随时间变化分类

(1)定常控制系统:又称时不变系统，指结构和参数都不随时间变化的系统。定常控制系统响应特性只取决于输入信号的形式和特性，与输入信号的作用时刻无关。

(2)时变控制系统:指结构和参数随时间变化的系统。时变控制系统的响应特性取决于输入信号的形式及信号作用的时刻。如火箭控制系统，随着燃料的消耗，系统的质量和惯性都在随时变化，其控制方式也必然发生变化。

定常控制系统理论体系完整，便于实用，时变控制系统理论尚不成熟。严格来说，在运行过程中，由于各种因素的作用，要使实际系统的参数完全不变是不可能的，定常控制系统只是时变控制系统的一种理想化模型。但是，只要参数的时变过程比系统的运动过程慢很多，用定常控制系统来描述实际系统所造成的误差就很小，可以满足工程需要。而大多数实际系统的参数随时间变化并不明显，所以本书以定常控制系统的分析设计为主。

5.按照参考输入量的变化规律分类

(1)恒值系统:又称自动调节系统，系统的参考输入量在工作过程中保持不变或变化很小，要求输出量保持恒值的系统。例如:电压、温度、转速、液位控制系统等。

(2)随动系统:又称伺服系统、跟踪系统。系统参考输入量随机变化，要求输出量以一定精度跟踪输入量变化的系统。例如:雷达高射炮炮身位置随动控制系统、火炮群跟踪雷达天线方位角位置控制系统、轧钢机压下装置位置控制系统、液压仿形刀架控制系统、轮舵位置控制系统等。

(3)程序控制系统:参考输入量是预定的时间函数，要求输出量能够准确而自动地按事先给定的规律变化的系统。例如:数控机床、数控加工中心、自动化生产线等控制系统。

恒值系统和随动系统是两类典型的自动控制系统，在工程中得到了广泛的应用。而程序控制系统现在在工业领域中应用越来越普遍。

6.按照系统输入输出端口关系分类

(1)单入单出控制系统:简称SISO系统，即只有一个输入量和一个输出量端口关系的系统，如图1-7(a)所示。

(2)多入多出控制系统:简称MIMO系统，即具有多个输入量和多个输出量端口关系的系统，如图1-7(b)所示。

图1-7　控制系统端口关系示意图

(a)SISO系统；(b)MIMO系统

单入单出控制系统是最简单的控制系统，是多入多出控制系统的基础。单入单出控制系统是经典控制理论的主要研究对象，多入多出控制系统是现代控制理论的主要研究对象。