1.4 自动控制系统的分类

自动控制系统可以从不同的角度进行分类。

1.4.1 按输入量变化的规律分类

按输入量变化的规律可将自动控制系统分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

（1）恒值控制系统。恒值控制系统的特点是系统的输入量是恒定值，并且要求系统的输出量相应地保持恒定。该系统是一类常见的自动控制系统，如生产或生活中的恒温、恒速、恒压、恒张力等的自动控制系统都属于此类。

（2）随动控制系统。随动控制系统，又称伺服系统，其特点是输入量是变化的（有的是随机的、任意的）并且要求系统的输出量能跟随输入量的变化而做出相应的变化。

随动控制系统在工业和国防上有着极为广泛的应用，例如火炮控制系统、雷达引导系统和机器人控制系统等。

（3）程序控制系统。程序控制系统的特点是系统的输入量是按预定规律随时间变化的函数，要求输出量也按照相应的规律变化，以复现输入函数。程序控制系统大多应用在自动化生产线或大型化工生产过程，如数控机床、石油炼制生产过程等。程序控制系统与随动控制系统的输入量都是时间的函数，所不同的是程序控制系统的输入量是已知的时间函数，而随动控制系统的输入量可以是未知的时间函数。

1.4.2 按系统传输信号对时间的关系分类

按系统传输信号对时间的关系可将自动控制系统分为连续控制系统和离散控制系统。

（1）连续控制系统。连续控制系统（又称模拟控制系统）的特点是构成系统的各环节的输入量和输出量都是时间的连续函数，其运动规律可用微分方程描述。

（2）离散控制系统。离散控制系统（又称模拟控制系统）的特点是构成系统的某一个环节或多个环节的输入量或输出量为时间上离散的脉冲序列，其运动规律可用差分方程描述。

1.4.3 按系统的输出量和输入量的关系分类

按系统的输出量和输入量的关系可将自动控制系统分为线性系统和非线性系统。

（1）线性系统。线性系统的特点是系统全部由线性元件组成，其输出量和输入量的关系用线性微分方程（或线性差分方程）来描述。线性系统可使用叠加定理，即若系统有多个外作用量同时作用于系统所引起的输出响应，等于每个外作用量单独作用于系统所引起的输出响应分量的叠加。实际的物理系统都不是严格的线性系统，在分析时，当系统运行在各元件的线性范围内，就可以认定系统是线性的。

（2）非线性系统。非线性系统的特点是系统的构成元件中不全是线性的，其输出量和输入量的关系不能用线性微分方程（或线性差分方程）来描述，非线性系统不能使用叠加定理。

1.4.4 按系统中的参数对时间是否变化分类

按系统中的参数对时间是否变化可将自动控制系统分为定常系统和时变系统。

（1）定常系统。定常系统（又称时不变系统）的特点是系统全部参数不随时间变化，可用定常微分方程（定常差分方程）来描述，大多数物理系统在所观察的时间范围内可以认定参数是定常的，一些微小变化可以忽略。

（2）时变系统。时变系统的特点是系统的一个或几个参数是时间t的函数，不能用定常微分方程（定常差分方程）来描述。

除了以上的分类方法外，还可以根据其他条件进行分类，例如，按照系统的输入量、输出量的数量将系统分为单输入单输出系统和多输入多输出系统，按系统功能将系统分为温度控制系统、速度控制系统、压力控制系统等，按组成系统的元部件将系统分为机械系统、电力系统等。本书主要介绍单输入单输出线性定常连续反馈控制系统的分析和设计。