第十三章 控制系统和方法

控制系统的工作过程和方式(教学案例)引言控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它可以通过对输入信号进行处理和反馈来实现对系统状态的控制和调节。

在本教学案例中，我们将详细介绍控制系统的工作过程和方式，并通过一个实际案例进行讲解，帮助学生更好地理解控制系统的原理和应用。

控制系统的基本原理控制系统的基本原理可以简单概括为：通过对输入信号进行处理和反馈，实现对输出信号的控制和调节。

具体来说，控制系统通常包括以下几个基本要素：1.输入信号：输入信号是控制系统中的参考信号，它可以是一组预设值或输入变量。

2.处理单元：处理单元接受输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。

处理单元可以是一个简单的逻辑电路，也可以是一个复杂的控制算法。

3.输出信号：输出信号是经过处理和反馈后的结果，它可以控制和调节系统的状态和行为。

4.反馈单元：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。

反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。

5.传递函数：传递函数描述了输入信号和输出信号之间的关系，它是控制系统设计和分析的基础。

传递函数可以通过数学模型或实验测量来确定。

控制系统的工作过程和方式控制系统的工作过程可以分为以下几个步骤：1.设置输入信号：根据系统要求和控制目标，设置输入信号的数值或变化规律。

2.处理输入信号：处理单元接收输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。

3.生成输出信号：处理单元根据输入信号的处理结果生成输出信号，并将其送往系统中。

4.反馈调节：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。

反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。

5.循环迭代：根据反馈信号的调节，处理单元重新处理输入信号，并生成新的输出信号。

这个过程将一直循环迭代，直到系统达到期望的控制状态或目标。

控制系统的工作方式可以分为开环控制和闭环控制两种方式：开环控制开环控制是一种基本的控制方式，它没有反馈信号，无法准确调节输出信号。

管理学（马工程）课后参考答案第十三章管理学（马工程）课后参考答案第十三章第十三章控制的方法与技术１.预算控制、审计控制和财务控制有何区别？各有何优点和缺点？（1）预算控制。

预算控制是根据预算规定的收入与支出标准来检查和监督各个部门的生产经营活动，以保证各种活动或各个部门在充分达成既定目标、实现利润的过程中对经营资源进行有效利用，从而使成本费用支出受到严格有效的约束。

优点：指明了组织活动的方向，能够有效地协调组织内各方面、各环节的业务活动；用数量形式的预算标准来对照组织活动的实际效果，有利于绩效评估工作，使绩效管理更加客观可靠。

缺点：一方面，预算只能帮助企业控制那些可以计量的特别是可以用货币单位计量的业务活动，但对那些不能计量的企业文化、企业形象、企业活力等的改善却难以控制，而这些因素却可能对企业的成功具有关键作用。

另一方面，编制预算时通常参照上期的预算项目和标准，可能出现对本期活动的实际需要估计不足，容易造成资源不足或浪费。

再者，组织的外部环境是不断变化的，这些变化会影响组织获取资源的成本支出或销售收入的实现，这些变化可能在编制时很难预测，从而使预算变得不合时宜。

（2）审计控制。

审计控制是指对反映组织资金运动过程及其结果的会计记录及财务报表进行审核、鉴定，以判断其真实性和公允性，从而起到控制的作用。

分为外部审计和内部审计。

外部审计实际上是对组织内部虚假、欺骗行为的一个重要而系统的检查，有利于揭发组织中存在的舞弊、虚假等违法、浪费或不经济行为，因此具有制约虚假、鼓励诚实的作用。

另外，由于审计是由组织外部的机构实施的，审计人员与组织管理当局不存在依附关系，也不会受到管理当局的影响，所以外部审计还可以保证审计的独立性和公允性。

外部审计对于组织控制过程的作用主要是间接的，由于外部的审计人员不了解组织的内部结构、生产流程的经营特点等，在具体业务的审计过程中可能遇到一些困难。

内部审计能够督促包括会计资料在内的各种管理信息真实、正确、合理、合法，推动各项内部控制制度的健全适用和有效实施，从而维护组织财产的安全，促成管理目标的实现。

控制系统的设计与调试方法控制系统的设计与调试是实施自动控制的重要环节。

合理的设计和精确的调试可以确保控制系统的可靠性、稳定性和高效性。

本文将探讨控制系统设计与调试的一些方法和技巧，帮助工程师们更好地完成这一重要任务。

一、控制系统设计方法1. 确定控制目标：在开始设计控制系统之前，需要明确控制系统的目标和要求。

包括所控制的对象、期望的输出、性能要求等方面。

根据这些目标和要求来确定控制系统的结构和参数。

2. 系统建模：系统建模是控制系统设计的基础。

通过对被控对象进行建模，可以更好地理解其动态特性和响应规律。

常用的建模方法包括数学模型、物理模型、仿真模型等。

3. 控制器选择：根据系统建模的结果和目标要求，选择合适的控制器。

常见的控制器包括比例积分微分控制器（PID控制器）、模糊控制器、自适应控制器等。

不同的控制器适用于不同的系统和控制要求。

4. 闭环控制设计：闭环控制是保证系统稳定性和鲁棒性的关键。

在设计闭环控制时，需要进行系统的稳定性分析和鲁棒性分析，并根据分析结果来优化控制器参数和控制策略。

5. 系统的可行性分析：在设计控制系统之前，需要进行系统的可行性分析，包括技术可行性、经济可行性等方面。

确保设计的控制系统在技术和经济上都是可行的。

二、控制系统调试方法1. 现场调试：在系统建设完成后，需要进行现场调试。

现场调试包括硬件调试和软件调试两个方面。

硬件调试主要是进行设备的安装、连线和测试，确保硬件运行正常。

软件调试主要是对控制算法的调试和优化，确保控制系统的性能满足要求。

2. 故障排除：在控制系统调试过程中，可能会出现各种故障，如设备故障、电气故障、软件故障等。

需要通过故障排除来解决这些问题。

常用的故障排除方法包括检查和修复设备、分析错误日志、检查传感器和执行器等。

3. 性能测试：在调试完成后，需要对控制系统进行性能测试。

通过测试可以评估控制系统的稳定性、迟滞性、抗干扰性等性能指标是否满足要求。

根据测试结果，可以对系统进行进一步的优化和调整。

控制系统分析与设计方法引言控制系统是一种将输入信号转换为输出信号的系统，广泛应用于各个行业和领域中。

控制系统的分析与设计方法是关于如何对控制系统进行建模、分析和设计的方法论和技术。

本文将介绍控制系统分析与设计方法的基本概念、模型建立、分析方法和设计策略。

控制系统的基本概念控制系统由输入、输出、控制器和被控对象构成。

输入是控制系统接收的参考信号，输出是控制系统产生的输出信号，控制器是根据输入信号和被控对象的状态信息进行计算的设备，被控对象则是被控制系统的控制目标。

控制系统的目标是通过控制器调整被控对象的状态，使得输出信号尽可能与参考信号一致。

控制系统的模型建立控制系统的建模是将实际控制系统抽象成数学模型的过程。

常用的控制系统模型包括线性时不变系统模型和非线性系统模型。

线性时不变系统模型可以用微分方程、差分方程或者传递函数表示，非线性系统模型则需要使用非线性方程或者状态空间表示。

在建立控制系统模型时，需要考虑系统的输入、输出和状态变量。

输入变量是控制系统接收的输入信号，输出变量是控制系统产生的输出信号，状态变量是系统内部的变量，在控制过程中起到连接输入和输出的桥梁。

控制系统的分析方法控制系统的分析是通过对系统的模型进行数学推导和分析，得到系统的稳定性、性能和鲁棒性等指标。

常用的控制系统分析方法包括传递函数法、根轨迹法和频域分析法。

传递函数法是一种通过对系统的传递函数进行分析来评估系统性能的方法。

根轨迹法是一种通过分析系统特征方程的根的位置和移动来评估系统稳定性和性能的方法。

频域分析法则是一种通过将系统的输入和输出信号进行傅里叶变换，分析系统的频率响应来评估系统性能的方法。

控制系统的设计策略控制系统的设计是指根据系统的要求和限制，确定控制策略和参数的过程。

常用的控制系统设计策略包括比例控制、比例积分控制和模糊控制等。

比例控制是一种根据误差信号与控制量之间的线性关系来调整控制量的控制策略。

比例积分控制则是在比例控制的基础上引入积分项，通过积分误差来修正控制量，从而提高系统的稳态精度。

第十三章控制系统和方法学习目标学完本章内容，你应该能够:了解人员控制系统的构成及控制方法掌握几种作业控制系统的主要内容区分不同类型的预算了解零基预算法的程序和方法了解全面绩效控制系统的构成要素明确财务控制在全面绩效控制中的作用关键术语全面质量管理成本中心经济订货批量零基预算法全面绩效平衡记分卡在管理实践中，控制的对象往往落在人员、预算、作业和全面绩效等方面。

根据控制对象的不同，可以将组织控制体系分为人员控制系统、作业控制系统、预算控制系统和全面绩效控制系统等。

人员控制主要集中于对组织内人力资源的管理上，作业系统控制主要围绕质量、成本和采购等问题展开，预算控制是针对预算执行情况的监督检查，全面绩效控制系统则是一个综合性的、完整的控制体系。

不同的控制系统采用的控制方法也是不同的。

本章主要介绍这四种控制系统及其控制方法。

第一节人员控制系统和方法组织控制本质上是由人来执行的，而且主要是对人的行为的控制。

在组织控制中，管理者可以制定纠偏措施，但这种措施要靠员工去实施，只有当员工认识到纠正偏差的必要性并具备纠正偏差的能力时，偏差才会真正被纠正。

通过控制工作，管理者可以帮助员工分析偏差产生的原因，端正员工的工作态度，指导他们采取纠偏的措施。

这样，既能达到控制的目的，又能提高员工的执行能力和自我控制能力。

与物理、机械、生物及其他方面的控制系统不同，管理者不可忽视组织控制系统中人性方面的因素，组织控制系统首先是人员控制系统。

一、人员控制系统人员控制系统主要集中于对组织内人力资源的管理上，控制主体就是各级管理者，控制客体就是组织中的各类员工及其行为，控制方式包括直接监督、人事调整、培训、报酬、绩效考评、文化建设等。

人员控制系统应成为提高员工工作能力的工具，即控制不仅仅是监督或绩效考评，更重要的是对下属工作的指导和帮助。

（一）人员控制系统的构成1.控制主体人员控制系统的控制主体是各级管理者。

目前，有许多组织管理者认为，招聘、培训、报酬、绩效考评等人事工作应主要由人事部门负责，这其实是一个误区。

第十三章 Ovation分散控制系统美国西屋电气公司1982推出WDPF，1989年推出WDPF-Ⅱ，1997年推出Ovation。

进入21世纪后，西屋电气公司并入艾默生公司，Ovation又经历了几次大的更新，使Ovation始终跟随自动化新技术的发展。

Ovation进入火电厂后，不但带来了开放式的计算机技术，而且又保证了火电机组的安全和经济运行。

Ovation在国内火电机组的应用较多：300/350MW机组主要有平凉l～4号、宝钢1～2号、铁岭1～3号、姚孟1号、胜利油田1～2号、曲靖3～4号、营口1～2号、华能大连1～2号、华能珞璜1号、广安3～4号、浦圻1～2号、榆社1～2号、古交1～2号、嘉峪关1～2号、江油3～4号、河津3～4号等；600MW机组主要有邹县1～2号、托克托1～8号、北仑1～2号、韩城二厂1～2号、汕头3号、太仓3～4号、利港5～8号、宁德1～4号、上都1～2号等。

1000MW机组主要有邹县3～4号、玉环1～4号。

第一节 Ovation结构Ovation的结构包含系统结构和网络结构两个方面，如图13-1所示。

图中：服务器/工程师站为编程中心，用于建立数据库和控制逻辑；历史站作为长期点数据的存储（周、月、年），检索操作站/报警站的历史趋势；操作员站为监视和控制的人-机接口；冗余控制器对1～52对火电厂生产过程进行监视和控制；SWITCH为交换机。

一、系统结构及特点Ovation由数据高速公路和站点两大部分组成。

站点包括两大类，即：①与生产过程接口的Ovation控制器；②人机接口装置，包括操作员站(OPS)、工程师站(ENG)、历史数据站(HSR)、智能设备管理站(AMS)、OPC SIS接口站等。

同时，它还可以和其他的控制系统以及信息系统进行标准化的开放的连接。

Ovation系统的设计具有开放式的思路，它采用了奔腾处理器、模块化I／O和功能强大的工作站，特点如下：①高速、高容量的主干网络采用商业化的硬件、软件、网络和通信接口，以取代过去有专利性的DCS结构；②基于开放式工业标准，Ovation能把第三方的产品很容易地集成在一起，例如，Ovation可以和ABB公司的可编程控制器(PLC)硬件和软件直接地、实时地集成在一起；③分布式全局数据库将功能分散到每个独立站点，而不是集中在一个中央处理器中；④电子装置具有低功耗可减少控制室通风和空调的费用；⑤从Ovation网络一直到I／O插板的电源装置都可以用冗余组态方式提供，以获得最高的系统可靠性；⑥直观的诊断方法使维护人员能很快地确定系统在哪里出现了问题；⑦Ovation 包括一套直观的编程工具，使用户组态控制系统安全、方便；⑧通过对几个系统的组合，用户还可以获得一个联合网络，并能保证过程的安全，从而显著地减少工程设计工作；⑨整个系统采用了模块式部件，所有模块在线更换时不需要工具或特殊部件。

第十三章控制工作基础【本章导读】本章介绍管理控制职能的基本知识，包括控制的作用、控制工作的过程以及控制的基本类型，目的是为控制系统的构建奠定基础。

第一节管理控制及其功能一、管理控制的概念管理控制是衡量和矫正工作活动使之按计划进行，进而确保组织目标得以实现的过程。

具体地说，控制就是用预定标准来检查组织中各项工作的进展情况，看其是否与计划相符，是否与下达的指示和既定原则相符，及时发现差异和存在的问题，采取矫正措施，使工作按原定计划进行；或适当调整计划，使之符合客观实际的管理活动。

控制就像一艘船上的舵使组织朝着正确的方向行进。

它不时地以工作业绩(财务的、生产的与其他的)的形式将组织的实际方位与预期的方位进行比较。

控制为组织提供了一种机制，在工作偏离可接受的范围时调整行进的路线。

控制标准、偏差信息和矫正措施是控制工作的三项基本要素，它们相互关联，相互依存，缺一不可。

控制标准是预定的工作标准和计划标准，它是检查和衡量实际工作的依据。

如果没有控制标准，衡量实际工作便失去了根据，控制工作便无法进行；偏差信息是实际工作情况或结果与控制标准或计划要求之间产生偏离的信息。

了解和掌握偏差信息，是控制工作的重要环节。

如果没有或无法得到这方面的信息，那么控制活动便无法继续开展；矫正措施是根据偏差信息，做出调整决策，并付诸实施。

所以说，根据实际情况和需求，或矫正实际工作，或修正计划或标准，是管理控制的关键环节。

二、管理控制的特点管理工作中的控制，其控制过程及基本原理与物理、生物、经济及其他各方面的控制没有什么区别。

请看看电冰箱是怎样工作的：首先，要利用温控器设置电冰箱室内的温度标准(控制标准)；然后，借助传感器随时测量电冰箱室内的实际温度，以便获取温度偏差(偏差信息)；一旦电冰箱室内的实际温度高于预先设定的温度标准，温控器便向压缩机下达指令，压缩机开始启动，制冷(矫正措施)。

但是，与电冰箱等机械控制系统相比，管理控制又有其自身的特点。