控制框圖是一種描述控制系統(tǒng)的一種圖形數(shù)學(xué)模型，它能讓人更好地理解動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的組成和互聯(lián)。

1.控制框圖

控制框圖建模和傳遞函數(shù)模型描述了整個(gè)系統(tǒng)的因果(輸入-輸出)關(guān)系。例如，已知教室里的加熱系統(tǒng)的簡(jiǎn)化控制框圖，如下圖所示，通過(guò)設(shè)置期望溫度，也稱為輸入，可以打開(kāi)鍋爐為房間提供熱量。這個(gè)過(guò)程相對(duì)直接。實(shí)際的室溫也稱為輸出，通過(guò)恒溫器內(nèi)的傳感器測(cè)量。恒溫器內(nèi)的簡(jiǎn)單電路將實(shí)際室溫與期望室溫進(jìn)行比較(比較器)。如果室溫低于期望溫度，將產(chǎn)生誤差電壓。誤差電壓作為開(kāi)關(guān)打開(kāi)氣體閥門從而打開(kāi)鍋爐(或執(zhí)行器)。打開(kāi)教室的門窗會(huì)造成熱量損失，這自然會(huì)干擾加熱過(guò)程(擾動(dòng))。

房間的溫度是由輸出傳感器不斷監(jiān)測(cè)的，測(cè)量輸出并將它與輸入進(jìn)行比較以建立誤差信號(hào)的過(guò)程稱為反饋。注意，這里的誤差電壓使鍋爐打開(kāi)，當(dāng)誤差達(dá)到零時(shí)，鍋爐最終關(guān)閉。

本例中，控制框圖只是簡(jiǎn)單地展示了系統(tǒng)組成部分之間的相互作用，并沒(méi)有給出數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)。如果系統(tǒng)所有元件的數(shù)學(xué)關(guān)系和函數(shù)關(guān)系已知，則控制器可以作為系統(tǒng)分析或者計(jì)算求解的工具。

大多數(shù)控制系統(tǒng)控制框圖中的典型元件如下。

●比較器

●表示單個(gè)元件傳遞函數(shù)的方框，包括輸入信號(hào)變換器、輸出傳感器、執(zhí)行器、控制器、對(duì)象(被控變量的元件)

●輸入或參考信號(hào)

●輸出信號(hào)

●擾動(dòng)信號(hào)

●反饋回路

圖2中展示了這些元件互聯(lián)的結(jié)構(gòu)。可以對(duì)比圖1和圖2，為每個(gè)系統(tǒng)找到控制術(shù)語(yǔ)。

2.開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)框圖

開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)眾所周知，開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。下圖是一個(gè)典型的反饋控制系統(tǒng)的框圖：

在反饋控制系統(tǒng)中，控制器對(duì)被控對(duì)象施加的控制作用是取自被控量（即輸出量）的反饋信息，用來(lái)不斷地修正被控量與給定值之間的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制任務(wù)，這就是反饋控制的原理。

對(duì)于一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)而言，往往伴隨著外界的擾動(dòng)，則系統(tǒng)的輸出將會(huì)受到擾動(dòng)的影響：

開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)典型的反饋控制系統(tǒng)，將上圖對(duì)應(yīng)到開(kāi)關(guān)電源：

在開(kāi)關(guān)電源的環(huán)路分析中，通常我們把誤差放大器部分叫做補(bǔ)償電路（Compensation Circuit），把PWM發(fā)生器和功率拓?fù)洌ㄕ?、反激、半橋、全?....）合并叫做功率級(jí)（Power Stage），于是有：

實(shí)際上，我們所說(shuō)的環(huán)路控制，主要是在補(bǔ)償電路上下功夫。

3.反饋控制系統(tǒng)的4大傳遞函數(shù)

閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型框圖如圖所示?？刂葡到y(tǒng)外作用一般有兩類信號(hào)，一類是系統(tǒng)給定輸入信號(hào)R(s)，另一類是系統(tǒng)擾動(dòng)輸入信號(hào)D(s)。研究系統(tǒng)受控量的變化規(guī)律，不僅要考慮給定信號(hào)的作用，還要考慮擾動(dòng)信號(hào)的作用。