MATLAB/SIMULINK不稳定过程的智能控制及其应用仿真(3)
2 控制系统的分类
2.1 反馈控制系统
能对输出量与参考输入量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。室温控制系统就是反馈系统的例子。通过实际室温，并且将其与参考温度（希望的室温）进行比较，温室调机器就会按照某种方式，加温或冷却设备打开或关闭，从而将室温保持在使人们感到舒适的水平上，且与外界条件无关。反馈系统并不限于工程系统，在各种不同的非工程领域，同样存在着反馈控制系统[10]。
2.2 闭环控制系统
闭环控制系统是在开环控制系统的基础上利用反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理就是把系统的输出信息和系统的输入进行比较，计算出与期望值的偏差并且采用适当的方法消除这种误差系使系统达到预期的性能。在闭环系统中不仅存在输入到输出的信号的正向通路，同时也包含由输出到输入的端的反馈信号通路组成的闭合回路。
2.3 开环控制系统
开环控制系统由控制器和被控对象组成，由输入端通过输入信号控制被控对象得输出，系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称开环，与闭环系统相对。
在控制系统中，如果系统的控制输入不受输出影响的控制系统，则一般采用开环控制系统。在开环控制系统中，没有由输出端到输入端的反馈通路。开环控制系统由控制器与被控对象组成，控制器通常具有功率放大的功能。开环控制系统和闭环控制系统相比，其结构更简单也更容易控制。，并且也更经济。开环控制系统主要是用于增强型的系统。
2.4 自动控制器简介
自动控制器将被控对象输出量的实际值与参考输入量（要求的值）进行比较，确定出偏差，并产生控制信号，以便使偏差减小到零或很小的值。自动控制器产生控制信号的方式，称为控制作用。
图1 工业控制系统框图
图1是一种工业控制系统方块图，它是由自动控制器、执行器、被控对象和传感器（测量元件）组成的。控制器检测出功率通常很低的作用误差信号，并且将其放大到足够高的水平。自动控制器的输出传送至执行器，例如传送至电动机、液压马达、气动马达或阀。（执行器是一种动力装置，它根据控制信号的要求，产生被控对象的输入量，从而使输出信号趋于参考输入信号[11]。
传感器或测量元件，是一种将输出变量转变为另一种适当变量的装置，这里所说的适当变量如位移、压力或电压，可以用来将输出量与参考输入信号进行比较。这种元件位于闭环系统的反馈通达上，控制器的设定值必须转变为参考输入量，并且应具有与来自传感器或测量元件的反馈信号相同的单位。
3 不稳定过程智能控制器的设计
3.1 二自由度控制器的简介
目标跟踪特性和对系统的干扰抑制特性是在现代控制系统中两个重要的技术问题。在以前的控制系统中，同时要求达到系统的干扰抑制特性和目标跟踪特性的场合不常见，但随着科学技术的发展，对自动控制系统的要求也越来越高，要求同时达到这两个技术指标的的系统越来越多[12]。传统的PID控制方法按照系统的跟踪特性设计的控制器则对外界的干扰抑制特性就比较差，当根据对干扰抑制特性设计控制器则对目标的跟踪特性比较差，很难同时达到对目标跟踪特性和干扰抑制特性。针对这一问题，国内外学者提出二自由度控制的思想[13]，其控制结构如图3所示。
图2 一自由度控制器结构图