1.2 反馈控制的基本原理
分析上节中的水箱水位自动控制的例子，被控制的物理量是水位，加在进水阀上的控制作用是由控制器产生的，而控制器则是按实际水位和给定水位的偏差产生控制作用的;这种从被控量中取得控制信息又用来控制被控制量的控制方法，称为反馈控制。反馈控制系统的原理如图1.4所示。
图1.4 反馈控制系统原理图
在图1.4中，y(t)称为被控量或输出变量，它是被控对象需要被控制的量；
r(t)称为输入变量或给定值，是输出变量的希望值。f(t)称为反馈量，它是输出变量的一部分或全部，反映了输出变量的变化；
e(t)称为偏差变量；u（t）称为控制变量，它是根据偏差变量由控制器按一定的函数关系产生的，u(t)对输出变量y(t)有直接的影响。
控制器、反馈装置等都是自动控制装置。在多数情况下，反馈装置就是输出变量的测谋渌妥爸谩１豢亓坑胱远控制装置的组合，就构成了一个自动控制系统。图1.4所示的控制系统称为反馈控制系统。由于信息的传递可以构成一个闭合回路，所以又称闭环控制系统。从输入端到输出端的信号传递途径称为前向通道，从输出端到输入端的信号传递途径称为反馈通道。
反馈控制的原理是将输出变量经反馈装置传送到输入端并且与给定值比较，产生偏差变量
e(t)=r(t)-f(t)
这种反馈称为负反馈。控制器根据偏差产生相应的控制变量u(t)，从而把控制作用加在被控量上，使输出变量向消除偏差的方向变
。因此，反馈控制是按偏差进行控制的，即输入变量与输出变量共同参与了控制过程。
图1.4中还有一个变量d(t)，称为扰动变量。凡作用在控制系统中，可以引起输出变量变化的除了控制变量u(t)以外的其他因素，都可以称为扰动。扰动变量可以分为内扰和外扰两类。有反馈控制系统内部产生的扰动，如元件的参数的变化，成为内扰。而由于反馈控制系统外部引起的扰动，如负载变化，能源变化等，称为外扰。扰动对控制系统的影响是反馈控制系统的主要任务之一。扰动变量d(t)对整个反馈控制系统来说也是一种输入变量。为了区别，把给椭党莆控制输入变量，把扰动值称为扰动输入变量。
