一、控制的手段与应用

1.控制的手段

（1）控制：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。

理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。

（2）控制的手段：实现控制需要的过程和方法。

从控制过程的人工干预的情形来分：控制有人工控制和自动控制。

人工控制是在人的直接干预或全程干预下进行的。人工控制又称手动控制；自动控制是指在无人直接参与的情况下，事物的变化准确地按照期望的方向进行。

按执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。有时，控制手段又可以综合的。

2.控制的应用

控制应用到生活中，可以提高了人们的生活质量。（空调对房间温度的控制使房间温度适宜、自动取款机缩短取款时间等。）

生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制，控制在生产中得到了极为广泛的应用。比如我们可以提高生产质量和生产效率，减轻工作人员劳动强度。

二、控制系统的工作过程与方式

控制系统：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。

一般的控制过程都有一个输入和一个输出，控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。

控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。

输入量即控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间；输出量（被控量）即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位；被控对象即控制系统中所要求的装置或生产过程，如游泳池；执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门；控制器即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路；控制量即执行器的输出信号，如流过阀门的水量。

三、闭环控制系统的干扰与反馈

1.干扰因素

在控制系统中，除输入量（给定值）以外，能引起被控量变化的各种要素称为干扰因素。

有的干扰因素是环境造成的，如影响自行车行驶速度变化的自然风等。

有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。

在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。

控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。

有些情况可以利用干扰因素实现某种目的。如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。(www.daowen.com)

2.反馈

（1）什么是反馈

控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端，并与输入量进行比较，这个返回数据信号就是反馈。

利用反馈来分析和处理被控制对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。

（2）闭环控制系统的工作过程

从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。

闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的偏差。

一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。

（3）闭环控制系统与开环控制系统的比较

开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合，而且外界的干扰相对较小。

闭环控制系统的结构相对复杂，构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。

闭环控制系统都是自动控制系统。自动控制系统不一定是闭环控制系统。

3.功能模拟方法

以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功能模拟法。

4.黑箱方法

把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法，就是黑箱方法。

黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。

四、控制系统的设计与实施

设计一个控制系统，应该明确这个系统要达到的目的，所要控制的对象是什么，被控制对象有哪些重要的特性，被控量和控制量分别是什么，外界的主要干扰因素有哪些，选择怎样的设计方案既能达到目的，又经济、易于实现，方便选择设备和元件。

设计一个控制系统，是选择开环控制还是闭环控制，应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定。能达到控制目的，采用易于实现的控制方式，降低控制成本，减少对环境的负面影响等，是我们进行控制系统设计必须考虑的基本问题。

控制系统的设计方案，还包括画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计）和实施图纸、撰写说明书等。

开环控制系统的设计相对比较简单，在明确设计要求、被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。