​用一个例子说明什么叫反馈控制

用一个例子说明什么叫反馈控制

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为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机整体，这就是一个自动控制系统。

在自动控制系统中，被控对象的输出量是要求严格加以控制的物理量，它可以是某一恒定值，如温度、压力、位移等，也可以要求按照某个给定规律运行，如飞行航迹等连续动作。控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，其中，最基本的一种是基于反馈控制原理组成的反馈控制系统。

在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务，这就是反馈控制的基本原理。

反馈控制示例：人开车

其实，人本身就是一个具有高度复杂控制能力的反馈控制系统，人的一切活动都体现出了反馈控制的原理。比如人拿起水杯喝水、用筷子夹饭吃、穿衣服、跑步动作等日常活动，以及驾驶员操纵汽车的方向盘、油门和制动踏板来控制汽车的转向和速度，这些行为都渗透着的反馈控制的奇妙原理。

下面我们通过解剖人用手从桌上拿书这个动作过程，来分析一下它所包含的反馈控制原理。

这里，书的位置是输入信号，取书时，人要用眼睛不断观察手相对于书的位置（位置偏差），并将这个信息送入大脑（控制器），大脑根据手与书的位置偏差信号，控制手臂的移动（控制量），逐渐使手和书的距离减小（减小偏差）。只要这个偏差还存在，上述过程就会反复进行，直到偏差为零，这时候手就取到了书。

伸手拿书

可以看出，大脑控制手取书的过程，就是一个利用位置偏差（手与书之间的距离），产生控制作用，不断使偏差减小的运动过程。为了取得偏差信号，不仅需要书的位置，还需要知道手的反馈位置，两者结合起来，就构成了反馈控制。

人取物视为一个反馈控制系统时，手是被控对象，手的位置是被控量，人的眼睛相当于传感器，不断检测手的位置，大脑是控制器，不断根据偏差信号产生控制量，即控制手臂的移动。这就是反馈控制系统的基本组成和工作原理。

通常，把系统的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，称为负反馈；反之，则成为正反馈。反馈控制就是采用负反馈进行控制的过程，由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合过程，因此也称为闭环反馈控制。

闭环反馈控制系统

基于闭环反馈的控制器设计，最经典的莫过于PID控制器。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量，从而进行控制的。

PID控制器

PID控制介绍：比例、积分、微分