控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成 1-2
控制系統之分類 控制系統之分類 控制系統之分類 控制系統之分類 1-3
控制系統之分類 控制系統之分類 控制系統之分類 控制系統之分類 1-4
1-1 控制系統之發展與展望 控制系統之發展與展望 控制系統之發展與展望 控制系統之發展與展望
控制理論起源於十八世紀詹姆士‧瓦特發明了離 心調速器，用於蒸汽引擎之轉速控制；至今，各項控 制理論更趨完備，而其實際應用於日常生活中、產業 上、軍事上等也日趨重要。
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在工業上，例如：產業自動化控制、化工程序控 制、機器人定位控制、CNC工具機之數值控制等；在 軍事上的用途，例如：飛機之導航系統、飛彈之射控 系統、雷達偵測系統等；日常生活中的應用更是不勝 枚舉，例如：電冰箱的恒溫控制系統、水塔的水位控 制系統及最新穎的模糊控制(Fuzzy control)。
控制理論依其發展的時代背景，可分為古典控制 理論與近代控制理論。古典控制理論之核心，在於利 用頻域響應法與根軌跡法設計出符合性能要求之穩定 系統。但自1960年以後，近代控制理論開始發展，其 要能處理多輸入多輸出(MIMO)系統，且能滿足一些 較嚴格的控制目的；所以狀態方程式(State equation)的 描 述 方 式 與 矩 陣 的 運 算 被 用 於 求 最 佳 控 制(Optimal control)、適應控制(Adaptive control)等課題。
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1-2 控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成
控制系統(Control system)至少應包括三個部分：
輸 入 信 號 (Input signal) 、 受 控 體 (Plant) 、 輸 出 信 號 (Output signal)，如圖1-1所示。
1-3 控制系統之分類 控制系統之分類 控制系統之分類 控制系統之分類
1-3.1開迴路與閉迴路控制系統(Open-loopand closed-loop control system)
開迴路控制系統(Open-loop control system)。如圖 1-2所示為開迴路控制系統之基本構造。
傳統的洗衣機就是一個開迴路控制系統的例子。另一 個開迴路控制系統的例子是射箭。
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圖 1-3 為 閉 迴 路 控 制 系 統 (Closed-loop control system)。
閉迴路控制系統的優點是：由於回授的加入使得 系統對外來的雜訊干擾及內部元件參數的變動影響顯 得較不敏感，亦即可增進系統控制的準確度。圖1-4(a) 為開迴路的情況。
如圖1-5(a)所示為一閉迴路自動水位控制系統。
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兩種水位控制系統，圖1-4(a)為開迴路的情況。
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如 圖 1-5(a)所示為 一閉迴 路自動水位控制系統。
1-3.2線性與非線性控制系統(Linear and non- linear control system)
所謂線性系統(Linear system)，是指其輸入與輸出 之 間 成 比 例 關 係 的 系 統 ， 且 符 合 疊 加 定 理 (Superposition theorem)。反之便是非線性系統(Non- linear system)。非線性，例如：飽和(Saturation)、死 帶(Dead zone)、齒隙(Backlash)、遲滯(Hyteresis)等。
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1-3.3時變與非時變控制系統(Time-varyingand time-invariant control system)
當系統在工作時，其內部元件的參數是固定不變 的 ， 則 稱 此 系 統 為 非 時 變 控 制 系 統 (Time-invariant control system)；反之，如果參數會隨著使用時間而改 變 的 ， 則 稱 為 時 變 控 制 系 統 (Time-varying control system)。
1-3.4連續時間控制系統與離散時間控制系統 (Continuous-time and Discrete-time control system)
若系統各部份所處理的信號都是時間之連續函 數，則稱此系統為連續時間控制系統(Continuous-time control system) 或 類 比 控 制 系 統 (Analog control system)；若系統某些部份所處理的信號是脈波或數位 碼型式，則稱此系統為離散時間控制系統(Discrete- time control system) 或 數 位 控 制 系 統 (Digital control system)。以微處理機為系統控制器之控制系統即屬於
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1-4 控制系統之設計程序 控制系統之設計程序 控制系統之設計程序 控制系統之設計程序
1. 建立模型(Modeling)
2. 數學描述(Mathematical description) 3. 系統分析(Analysis)
4. 系統設計(Design) 5. 系統測試(Testing)
