那么我们的一个控制系统包含哪些东西？要完成检测偏差，纠正偏差这样一个效果，那么它要包含一些什么东西，大家就应该很清楚了。把这个弄清楚大家就可以知道以后碰到一个系统，你就可以知道这样一个系统，如果它是完成一个反馈控制作用的话，那么它实际系统当中的哪一块是完成反馈控制作用的，哪一个功能，就可以进行这样的分析。

所以我们来看看控制对象是发动机这一块，然后被控量我们要控制的量，大家很容易想到是什么？输出转速，发动机的输出转速，好，然后我们的目标值的设定，这是刚才大家实际上已经有同学回答出来了，我们的输出转速被控量，调正好处在我们设定的被控量的时候，怎么才能使这个状态是处于一个平衡状态，这个时候就是在设定里的输出，所以被控量的目标值设定是靠上面来设定的。好，然后这都设计好了，然后实际开始这个系统开始运作的时候，那么它就形成了这样一个过程。

(资料图)

转速如果有变化，就由离心机构来检测或者说来感知，然后感知出来和设定的位置，原来正好使它关闭的时候，套筒的位置实际上形成了一个比较，如果它有张大有缩小，实际上跟原来的位置形成了一个比较比较的结果产生一个偏差，这个偏差就通过杠杆，然后输出一个信号，输出一个偏差信号，这个偏差信号是输出到杠杆机构上面，杠杆机构作用在液压比例控制器上面，然后就去驱动油门再去，然后就去调节这个转速，就形成了这样一个由于负载的变化导致输出有偏离的时候，那么形成了这样一个反馈的过程。

好，然后这是这个过程。那么在实际系统当中，这个过程是通过这样一系列的物理上的环节，就这个系统当中实际的物理环节完成的这样一个信息的反馈的过程。那么理想是转速，比如说我们刚才说1000，设定理想转速，理想转速通过这个机构设定，好，这个地方就是实际最后设定的结果是在理想转速的时候，套筒是在一个确定的位置上面。所以我们以后在控制系统上面说的通常是说的量，而这个量并不一定在量纲上面，并不一定是你的被控量，我们说这个量本身是说是我要控制的量的目标值设定值，但是这个设定值我要控制量是转速，我要控制的值是1000转，那么这个地方是不是实际就是1000转，这个就不是了吧，对不对？只是这个值是对应着设定值，对不对？

理解到这个问题没有？实际在我们这个系统当中，这个值对应的是什么东西？是这个位置，所以这个地方的值通常在控制系统当中把它说成是目标值、期望值、设定值，而目标值也好，设定值也好，期定期在设定值期待值也好，是说的我期待的被控量输出是一个什么值，但是并不意味着他就必须他的量纲必须就是它那个值这个例子当中的过程，我刚才特别强调了设定值的问题，所以请大家一定要注意到设定值，它从量纲上面，从数字上面不一定就是我们要控制的量的目标值本身，而是它对应于目标值。

好，那么我们看这一个通过这个条件下的话，一旦设定了设定值，也就是说在设定值状况下所对应的位置我们已经调节好了，那么在这个位置上面输出转速肯定就是我们所期望的值，也就是说在阀口正好关闭套筒所处在这个位置上的时候，那么这个时候对应的输出转速一定就是我们设定的，比如说1000转设定值。

好，那么设定值这是我们的设定，然后实际的转速是多少，通过离心机构在检测，离心机构的输出是通过套筒的位置所反映出来的，套筒的位置偏离没有偏离它原来的位置，那么这就有一个比较，也是通过它本身在进行比较，完了以后通过杠杆机构反映出差值出来，差值通过液压比例控制器，然后作用在油缸的活塞上面，然后控制燃料供应的油门，然后作用在发动机上面，最后调节输出本身，调节转速本身，就形成了，这就是每一个功能在实际的物理环境上面所体现的，在这里检测和比较它都是离心机构所完成的，所以在这个图上，从控制系统的角度，这是两个环节，但是从物理上面这是一个环节在完成检测和比较这两个功能。

好，然后杠杆实际上就是输出偏差，首先通过杠杆作用在这个上面，然后相当于一个功率放大，就我们前面说了，然后作用在实际的作用器上面就是油缸，然后控制油门等等。

好，把框图如果我们归结在刚才我们已经分析过的，完成一个检测偏差和纠正偏差的话，这个框图就是在这个系统当中是通过这样一个框图来完成的，然后我们把宽度把它抽象化，抽象化，把它分成我们刚才说的任何一个完成反馈控制的这样一个系统框架上面所需要的这几个控制环节。那么我们看看这个系统当中的控制环节体现在哪几个方面，有检测、有对象、有检测、有比较有这里都相当于是在放大有运放，然后有执行，就这些一些基本的环节，然后当然还有一个设定环节没有特别来指出来，所以这个上面的字所标出来的环节是完成反馈控制所需要的功能环节。

那么黑框里头是实际的物理系统，完成控制当中的功能环节，具体是哪些东西在完成这个事？所以这是两个不一样的，一个是物理系统的环节，一个是控制系统当中的功能环节，所以一个反馈控制系统要完成检测偏差，纠正偏差这样的功能的话，需要有这样几个功能环节。那么这几个功能环节体现在具体的系统当中，是由不同的物理系统在进行完成，有可能不同的物理环节有可能是多个物理环节完成同一个功能，我完成某一个控制系统当中的功能，也可能是控制系统当中的几个环节，是由同一个物理环节在完成，这是两个不同层面上的问题。

好，然后通常在这个系统当中，通常把这样一块东西，有很多教科书上把这一块作为认为它就是控制器。大家以后如果涉及到计算机控制系统，你要设计一个控制算法，或者说或者说设计一个控制器或者设计一个控制算法，实际上就是很多时候像很多情况下是体现在这个地方。

好，那么这是一种，还有一种在以往还有一种更粗略的分法，就说一个反馈控制系统包括什么东西，包括两个部分，一个是被控部分，一个是控制部分，就包括两个部分，除了被控对象之外，所有的部分都认为是控制部分，有它一定的道理。

实际上以后在这个计算机控制系统当中，有哪些是实际的物理上的东西，有哪些是计算机里头要做的事情，这一个检测部分多半有一个传感器，传感器的信号直接进到计算机里头去了，设定值也在计算机里头设定，比较也在计算机里头进行比较，还有中间如果要有什么运算，有什么算法，以后大家要学到各种各样的控制算法，那么有什么算法也都在计算机里头已经算好，然后计算机输出一个量，这个量作用在一个实际的执行系统当中，当然很可能实际系统和计算机的输出量之间还有一个放大器，放大器和执行器然后作用出来。所以有很多东西如果在控制系统当中的话都在计算机里头在完成，这是这是作为一个控制部分，包括被控对象和控制部分。

那么这是通过刚才的一个具体的例子，我们把它抽象出这样几块，那么实际上作为一个反馈控制系统来说，那么几个基本的环节我们刚才已经归纳出来了，所以就是这样一些环节，设定环节或者给定环节，然后放大环节、执行环节、被控对象、测量环节，还有一个比较环节等等，这样就构成了一个能够完成反馈控制功能的反馈控制系统的一个基本的功能组成。所以这也就体现了反馈控制系统的基本的一个组成框图。

那么这个框图里头有一些东西需要提醒大家注意，一个是这里头有哪些量，或者说哪些信号是大家要特别关注的，在这个系统当中有哪些量是大家特别要关注的，哪些哪些量是大家特别要关注，刚才说了几个环节，几个功能环节，那么这里头还有哪些量，线上标出来的都是信号，也就是说我们说的量，一些变量，系统当中的一些变量或者一些状态的，这里头哪些东西是我们特别要关注的，输出量绝对是要关注的，我们要控制它，要使得它按照我达到我们的期望，所以这个点是特别要关注的。还有目标在这里，所以在这个控制系统框图当中，一般的目标值或者设定值设置是作为控制的输入，是我们要达到的目标是作为控制的这个输入，刚才跟输出是什么关系，我刚才已经介绍过了，刚才已经提醒大家注意到了，还有什么要使要达到反馈控制的效果，它真正里头刚才说的检测偏差纠正偏差，那么偏差量显然是一个重要的东西，对不对？好，这几个量应该是很关键的，至于说这个量叫反馈量，是一个变量放在这里，但是没有，因为一般最主要的量就是设定值、被控量还有控制量，还有偏差，在这个系统当中如果有偏差，那么它通过这些环节作用在被控对象上面来调整输出，使得降低偏差，这是我们反馈控制的基本的原理。

现在问大家，如果这个偏差为0，会发生什么状况？如果偏差为零会发生什么状态？什么都不工作，不用调整了。对，偏差为零意味着什么？意味着现在已经达到了目标状态，当然这个前提是你这个系统本身不存在误差，系统设计的比较好，我能够让它调整达到我的期望值，实际上要是达不到了，你也调整不了了，对不对？如果这个偏差为0的时候意味着什么？意味着整个系统所有的状态量都不再发生改变，它没有再没有调节余地了，对不对？这个地方偏差为0以后，这个地方也都原来是什么状态，它就维持什么状态，它不可没有进一步的调节能力了，它不会产生更进一步的调节效果，明白了这个意思没有？

偏差为0，不等于这些量都为0，这是第一条。第二条偏差为0，系统已经达到了它的所能调节的最好的结果，最好的结果是不是达到了我们期望的结果，不一定。偏差为0，是不是一定就是我们的输出值跟设定值就完全达到了？不一定，这取决于你的控制系统的特性，

只是在这个时候系统已经再也没有调节能力了，明白了，这个概念没有偏差为0的时候已经再也没有调节能力了，偏差为0不等于系统的误差为0。我们在第三站的时候，我们专门会谈到这个问题。

好，然后在这样一个系统当中，我们刚才说了要注意到几个量，一个是被控量，一个是给定量，也就是刚才说的设定值替换值，还有一个是控制量。控制量实际上我们刚才说的偏差本身可以认为它就是控制量，它不为0的时候就要驱动这些东西来产生动作，为0的时候就维持不变。但是这个控制量究竟什么东西才算控制量也有不同的说法，不同的教材上面有不同的说法。

然后我们看看所谓的被控量，就是表征被控对象运动规律或者状态的物理量，这个说法好像不太准确，请大家注意，它肯定是表征被控对象的某一种状态的物理量，这是肯定的，但是一个对象他可能有多个量，然后被控对象可能只是根据你的控制目标所选定的一个量好，这是被控量，然后这个给定量希望的被控量所达到的一个设定值一个期望值，那么这是给的量还有控制量。

这里上面说的是直接作用于被控对象的物理量，是即被控对象的输入量，这是一种说法。这个量实际上在我们控制框图当中指的是哪个量，指的是哪个地方的量，再按照这个说法指的是哪个量这个地方指的是这个地方，这个点没有标上去，

实际上在不同的教科书里头控制量是说法是很不一样的，有的说偏差就是控制量，有的说做一个执行环节上面这个就是控制量，有的说这个是控制量，都是从不同的角度，我们也不去细抠这个东西，反正空着就是要根据偏差，要去调节输出的量，要根据偏差去调节输出的量。

还有一个是要扰动量，在我们前面这个例子当中，比如说发动机的离心调速系统例子当中，扰动量是什么？扰动量是什么？这样的扰动量是什么？或者这样说负载扰动量实际上是指的什么意思？我们希望速度是这个速度，如果假设我们现在这个系统的输出已经达到了我们所设定的值，这个时候我们其他的方面，我们人为想改变的东西肯定都是不动了，对不对？那么这个时候在这种状态下，另外有哪些量能够改变输出的都是扰动量，明白了这个意思没有？发动机现在我油燃料开过开度在哪一个开度下面，这个时候输出比如说是1000转我们的设定值，好这个时候我们都维持不动了，其他还有哪些不是我们设定的，或者我们加上去哪些其他任何使得输出发生偏离的，都是扰动量，那么在我们前面例子当中负载就是一个最典型的劳动量，所有使被控对象偏离给定值的作用都是扰动量。除了在在我们设定好的状态下面，那么其他的量只要影响到输出的都是扰动量。

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