控制系统-根源

控制系统是一种能够接受输入信号，经过处理后输出控制信号的系统。控制系统可以应用于很多领域，如机电控制、自动化控制、生产线控制等等。

基本构成

控制系统主要由四个部分组成：输入、输出、过程和控制器。其中，输入是指通过传感器将被控对象的信息转化成电信号；输出是指通过执行机构将控制器的控制信号转化成机械运动；过程是指在输入和输出之间的待控制的物理系统；控制器是指用于对输入信息进行处理，并生成相应的控制信号的计算机软件或硬件。

在控制系统中，控制器包括三个部分：测量、比较与计算，即：

• 测量部分：对输入信息进行测量。
• 比较部分：将测量所得信息与期望值进行比较。
• 计算部分：生成修正控制信号并输出。

控制系统的分类

控制系统可分为开环控制和闭环控制两大类。

开环控制

开环控制只考虑输出的结果，不对输出结果进行反馈，无法对系统的内在变化进行调节和补偿。开环控制常常用于简单的机械和电气控制系统。

闭环控制

闭环控制是在开环控制的基础上，通过对输出信息与期望值进行比较，将误差信号反馈到控制器进行调整，从而达到高精度的控制效果。闭环控制通常用于要求较高的控制系统中，如导弹控制、火箭控制、飞机控制等。

控制系统的根源

控制系统的根源可以追溯到数学的控制理论。控制理论涉及的主要内容包括控制系统的设计、稳定性分析、性能分析、优化设计等。

控制系统的设计和分析需要运用信号与系统、微积分、矩阵论等数学原理。常用的控制算法包括PID控制、模型预测控制、神经网络控制等。

在现代控制系统中，控制器通常采用数字信号处理方式实现，控制算法以及控制逻辑的实现也采用计算机程序进行。因此，控制系统的发展与计算机技术密不可分。

结论

控制系统是一个复杂的系统，可以用开环控制或闭环控制的方式进行控制。控制系统的根源在于数学的控制理论，现代控制系统采用数字信号处理方式实现，控制算法以及控制逻辑的实现也采用计算机程序进行。