控制器基本上是系统中的一个单元控制系统这产生控制信号，以减少实际值与期望值的偏差，几乎为零或最低可能值。它负责系统的控制动作，以获得准确的输出。
由控制器产生控制信号的方法称为控制动作。
下图为工业控制器的框图:
基本上，实现的输出与参考输入的偏差是控制器需要补偿的误差信号，以便系统产生所需的输出。
在前一篇关于控制系统的文章中，我们已经讨论了控制系统管理系统以提供任何特定的输出。
因此，在控制系统中，控制器向系统提供所需的控制以获得必要的输出。在本文中，我们将讨论各种类型的控制器。
控制器类型
在讨论各种类型的控制器之前，必须了解控制器的操作模式。这是因为不同类型的控制器起源于不同的操作模式。
所以，基本上有两种操作模式:
让我们首先了解什么是不连续模态。
不连续
控制器操作的不连续模式允许离散输出值。在这种模式下，输出不会根据控制器产生的信号显示平滑变化，而是显示从一个值到另一个值的波动。
根据这种操作模式，控制器有两种类型:
- 开关/双位置控制器
- 多位置控制器
连续
这种模式允许在整个操作范围内控制输出的平稳变化。控制系统的输出与整个误差信号或误差信号的某种形式成比例地连续变化。
因此，根据应用的输入，控制器主要分为:
- 比例控制器
- 积分控制器
- 微分控制器
现在让我们了解每一种类型的控制器。
两位控制器
这些也被称为开/关控制器。这里控制器的输出在两个特定值之间波动，通常是最大值和最小值。
最大值通常被认为是100%，最小值为0%。
这是控制器最简单和最常见的控制动作类型。这里的输出显示根据执行误差信号的最大值和最小值之间的变化。
基本上，当驱动误差信号的值超过某一临界值时，输出由最小值变为最大值。
类似地，当误差信号的值低于临界值时，输出从最大值减少到最小值。
设m为控制器输出，e表示执行误差信号，m表示执行误差信号1和m2分别表示最大值和最小值。
数学上我们可以写成:
下图为二位控制器框图:
值得注意的是，在开关控制器的情况下，每当误差增加或减少到0时，就存在重叠。这种重叠导致了误差范围，这个误差范围被称为死区。
使用双位置控制器的系统例子有室内加热器系统、水箱液位控制系统、空调机等。
比例控制器
在这类控制器中，被控变量与执行误差信号之间保持成比例线性关系。
设m为控制器的输出，e为误差信号，那么对于比例控制器，它可以写成
这里KP是比例增益常数，它决定了被控制输出与误差信号之间的关系。
根据拉普拉斯变换，上式可写成:
因此
在这种情况下，我们可以说每个错误值都提供了一个唯一的控制器输出。
正如我们所讨论的，控制器输出和误差信号之间存在线性关系。但控制器的输出不能为0，因为误差信号的0值会在过程中引起停止状态。
因此，对于零误差，输出将是:
：米o在零误差的情况下是否控制输出．
这种类型的控制器两者都允许直接以及相反的动作．这是因为误差可以是正的，也可以是负的，这取决于参考输入和反馈信号的差异。
当控制器的输入增加，其输出也增加时，它被称为直接控制动作．
而如果投入的增加导致产出的减少，反之亦然，则称为相反的动作．
积分控制器
具有一种控制动作，其中输出的变化率与执行误差信号成正比的控制器称为积分控制器。
它可以在数学上写成
: Ki表示常数
因此，上式可写成
：M(0)是控制器在t = 0时的输出
在积分控制器的情况下，控制器输出的变化率取决于积分时间常数，直到时间误差信号变为0。因此，它被称为比比例控制器相对慢。
在这里，为了产生可观的产出，需要相对较多的时间。但在它的情况下，处理继续，直到时间误差信号变为零。
微分控制器
在导数型控制器中，控制器输出取决于误差信号变化的速率。
实际上，我们可以说，误差是时间的函数，在任何给定的时刻，它都可以是0。然而，即使在那个瞬间之后，它也不一定保持为零。
因此，必须有某种动作来指定错误信号的变化率。有时它也被称为速率动作模式控制器的。
因此它被给出如下:
: Kd为导数增益常数，表示每一秒执行误差信号变化率下控制器输出的变化量。
对上式，拉普拉斯变换为
或者我们可以写成
因此，我们可以说，误差信号的每一个变化率提供了一个显著不同的控制器输出值。
它是系统的一个有利因素，因为每次输出都随着误差信号的变化而变化，从而在误差接近大值之前提供显著的校正输出。
实际上，这些模态不能单独使用，因此使用这些模态的组合。
所以，组合如下：
- 比例积分控制器：这种类型的控制器是由比例和积分控制动作合并而成的。
这类控制器的数学表达式为:
：M(0)表示t = 0时的初始输出．
- 比例导数控制器:当比例控制动作与导数控制动作串行结合时，称为比例导数控制器。
数学上表示为:
- 比例积分导数控制器:将比例、积分和导数三种模式结合在一起的控制动作称为比例、积分和导数控制器PID控制器．
数学上是这样的:
这都是关于控制器和它的类型。
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