1.2.2 闭环控制

系统输出信号通过反馈通道（或反馈环节）对输入信号实施影响的控制称为闭环控制，这类控制系统称为闭环控制系统，其框图如图1.5所示。显然，反馈控制属于闭环控制。

在图1.5中，输入信号r（t）与系统的期望输出信号呈一定关系，有时也认为它就是系统的期望输出信号。反馈环节的作用是将输出信号y（t）转换成与输入信号r（t）量纲相同的反馈信号b（t），并把该反馈信号引入输入端，与输入信号r（t）进行比较。比较得到的结果为偏差信号e（t），用该偏差信号检验系统输出信号是否达到期望要求。信号d（t）是外界对系统的扰动输入信号，它一般使系统输出信号偏离期望要求。

图1.5 闭环控制系统的框图

系统在各种扰动输入信号和内部参数变化等因素的影响下，其输出信号将偏离原来的状态，经过反馈环节产生偏差信号e（t）。该偏差信号通过控制器的运算、变换形成控制对象的控制信号u（t）。在这种控制信号的作用下，控制对象的输出信号逼近期望输出信号，从而减小或消除系统的偏差信号。这表明闭环控制系统具有抵抗外部各种干扰和内部变化的能力，即具有自动纠正偏差的能力。因此，闭环控制系统的主要优点是控制精度高。但是，这种控制是利用偏差信号来纠正偏差的，在整个控制过程中偏差信号始终存在，从而使系统有时产生振荡等不稳定现象。

应当指出的是，在实际控制工程中，系统反馈信号有时不是取自系统的对外输出信号，而是取自系统内部，反馈点也不是系统的给定信号输入端而是系统内。例如，目前在大多数数控机床的进给控制系统中，位置测量光栅往往安装于传动丝杆机构上，通过对传动丝杆位置的检测反馈，实现对数控机床工作台位置的控制。这类控制系统称为半闭环控制系统（也称为局部反馈控制系统），如图1.6所示。

图1.6 半闭环控制系统的框图

有的控制系统中既有开环控制又有闭环控制，这类控制系统称为复合控制系统。理论上，复合控制系统可以使被控制量的误差为0，也就是说，复合控制可以提高控制精度。