控制系统

控制系统使用控制循环管理、指挥、指导或规范其他设备或系统的行为。它可以从使用恒温器控制家用锅炉的单个家庭供暖控制器到用于控制过程或机器的大型工业控制系统。

对于连续调制控制，反馈控制器用于自动控制过程或操作。控制系统将被控制的工艺变量（PV）的值或状态与所需的值或设置点（SP）进行比较，并将差异用作控制信号，使工厂的工艺变量输出与设置点相同。

工业和商业机械的逻辑控制系统历来是由使用梯子逻辑的互连电继电器和凸轮计时器实现的。今天，大多数此类系统都是用单片机或更专业的可编程逻辑控制器（PLC）构建的。梯子逻辑符号仍然用作PLC的编程方法。

逻辑控制器可能对开关和传感器做出反应，并可能通过使用致动器使机器启动和停止各种操作。在许多应用中，逻辑控制器用于对机械操作进行排序。例子包括电梯、洗衣机和其他具有相互关联操作的系统。自动顺序控制系统可以触发一系列按正确顺序执行任务的机械执行器。例如，各种电动和气动传感器可能会折叠并粘合纸板箱，将其装满产品，然后密封在自动包装机中。

PLC软件可以用许多不同的方式编写——阶梯图、SFC（顺序函数图）或语句列表。

开关控制使用反馈控制器，在两种状态之间突然切换。一个简单的双金属家用恒温器可以称为开关控制器。当房间里的温度（PV）低于用户设置（SP）时，加热器就会打开。另一个例子是空气压缩机上的压力开关。当压力（PV）低于设定点（SP）时，压缩机就通电了。冰箱和真空泵包含类似的机制。像这样简单的开关控制系统既便宜又有效。

线性控制系统使用负反馈产生控制信号，将受控光伏保持在所需的SP。线性控制系统有几种类型，具有不同的能力。

可以过滤PV或错误信号。这样做可以通过减少系统对不希望频率的反应来帮助减少不稳定或振荡。许多系统都有共振频率。通过过滤掉该频率，可以在振荡发生之前应用更强的整体反馈，使系统响应更快，而不会抖动自己。

反馈系统可以组合。在级联控制中，一个控制循环将控制算法应用于针对设置点的测量变量，然后为另一个控制循环提供不同的设置点，而不是直接影响过程变量。如果一个系统有几个不同的测量变量需要控制，那么每个变量将存在单独的控制系统。

在许多应用中，控制工程产生的控制系统比PID控制更复杂。此类领域应用的示例 线控机控制系统、化工厂和炼油厂。模型预测控制系统是使用专门的计算机辅助设计软件和待控制系统的经验数学模型设计的。

模糊逻辑是试图将逻辑控制器的简单设计应用于复杂连续变化系统的控制。基本上，模糊逻辑系统中的测量可以部分正确。

系统的规则是用自然语言编写的，并翻译成模糊逻辑。例如，炉子的设计将从：“如果温度过高，减少炉子的燃料。如果温度太低，增加燃料到炉子。”

与布尔逻辑相反，来自现实世界的测量（如炉子温度）被模糊化，逻辑被计算为算术，输出被解模糊以控制设备。

当一个健壮的模糊设计简化为单一的快速计算时，它开始类似于传统的反馈循环解决方案，并且似乎没有必要进行模糊设计。然而，模糊逻辑范式可能会为大型控制系统提供可伸缩性，因为传统方法变得笨重或推导成本高昂。

模糊电子学是一种使用模糊逻辑而不是数字电子学中更常用的双值逻辑的电子技术。