自动控制系统的基本控制方式有两种：开环控制和闭环控制。

开环控制是指在控制装置和被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系的控制过程。因此，这种控制系统的输出量对系统的作用没有影响，如前面讲过的交流异步电动机的启动控制就属于开环控制系统。当控制信号发出后，被控对象（电动机）便开始工作，至于电动机是否按要求工作，控制系统无法检测。图7-1所示为开环控制系统示意。开环控制系统的特点是结构简单、成本低，但其输出量精度差，可以用在对输出量要求不高的各种场合。

闭环控制是指控制装置和控制对象之间既有顺向联系，又有反向联系的控制过程。闭环控制系统能够对其输出量进行检测，并回送到输入端（即反馈），对输入量进行调节，从而提高输出量的精度。

图7-1　开环控制系统示意

下面通过一个例子分析闭环控制系统，图7-2所示为浮选机液位人工控制示意。浮选工艺要求浮选机中煤浆液位应保持稳定，当浮选入料流量波动引起煤浆超过规定的液位高度时，操作员可开大泄放阀门增加泄放量，使液位下降；反之，当液位低于规定高度时，减小泄放阀门开度，使液位升高，以达到稳定液位的目的。

在这个例子中，操作员本身就是一个闭环控制系统，操作员通过眼睛观察液位，并送入大脑进行判断、比较，然后由大脑发出“指令”，人工调节泄放阀门的开度。

图7-3所示为浮选机液位自动控制系统，可用以代替操作员完成上述动作。图中的液位计用来测量浮选机液位，代替上例中的操作员用眼观察液位；调节器代替操作员的大脑对液位的高低进行比较、判断，根据实际液位与液位给定值的偏差输出相应的信号，指挥电动执行机构改变阀门的开度，以代替操作员的操作。由液位计、调节器、电动执行机构以及浮选机组成了一个闭环控制系统。

图7-2　浮选机液位人工控制示意

图7-3 浮选机液位自动控制系统

①—液位计；②—调节器；③—电动执行器

由浮选机液位自动控制系统的实例，可以得出一个简单的闭环控制系统的结构，如图7-4所示。它由被控对象、执行机构、调节器、检测机构、给定装置及比较环节等部分组成。各种自动控制系统尽管控制目的的不同，但结构形式基本相同，它们都是由图7-4所示的基本环节组成。下面简单分析自动控制系统的各组成部分。

1.被控对象(www.daowen.com)

被控对象是指自动控制系统需要控制和调节的装置或设备，如图7-2中的浮选机。

2.检测机构

检测机构是用来检测被控量（如液位）的大小，并将其转换成相应的电信号的装置，如图7-3中的液位计。

3.调节器

调节器的作用是把给定量与被控量（由检测装置检测并反馈回输入端）之间的偏差信号变换成相应的控制信号，使执行机构完成相应的动作调节被控量，以符合给定量。

4.执行机构

执行机构是具体完成控制任务、改变被控量的机构或装置，如图7-2中的电动调节阀。

5.给定装置和比较环节

给定装置的作用是提供一个与被控量要求值相对应的电信号（称为给定值）。自动控制系统的给定可以分为内部给定和外部给定两种。内部给定是由调节器内部产生相应的电信号；外部给定则是由上级控制装置输送来的电信号或手动给定信号。

比较环节的作用是将给定值与检测机构检测的被控量进行比较，并将两者的偏差送入调节器，以便利用偏差值调节被控量。

从图7-4可以看出，系统的输出量（即被控量）Xsc经检测机构变换成Xf后返回输入端，通过比较环节与给定值Xsr比较，将偏差信号X0=Xsr-Xf送入调节器进行运算，然后输出与偏差信号X0对应的控制信号，驱动执行机构动作，相应地调节被控量，直至与给定量相符。当被控量因某种原因小于给定值时，偏差X0=Xsr-Xf大于零，则调节器就输出一定的控制信号，促使执行机构调大被控量，直到被控制量与给定值相符，此时偏差X0=Xsr-Xf为零，执行机构不再动作。当被控量大于给定值时，通过调节器的调节，同样能够使被控量与给定值相符，以满足工艺要求。

将被控量由检测机构回送至输入端的过程称为反馈。图7-4中的“-”和“ + ”表示反馈信号Xf与给定信号Xsr极性相反，故这种反馈称为负反馈。负反馈能够减小偏差信号，稳定控制过程，因此在自动控制系统中被普遍采用。

在图7-4中，除被控量随偏差信号变化，外界因素也可能引起被控量的波动。所有引起被控量波动的外界因素统称为扰动，用d表示。扰动可以看成作用于被控对象且破坏自动控制系统平衡状态的一种输入信号，通常用指向被控对象的箭头表示。自动控制系统应具有克服扰动影响使系统保持稳定的能力。

图7-4　闭环控制系统结构