反馈控制系统的代价与风险

前面我们已经讨论了在控制系统中引入反馈的诸多优点，例如反馈可以减小控制系统对被控对象参数变化的灵敏度，提高系统的抗干扰能力，抑制高频测量噪声，降低控制系统对参考输入信号的跟踪误差，提高系统的响应速度等。

但凡事皆有两面性，在控制系统中引入反馈也需要付出一定的代价。引入反馈的第一个代价是增加了元器件的数量，提高了系统的复杂程度和成本，因为在设计实现反馈控制系统时，必须在系统中增加一些反馈器件，其中最为关键的是测量器件（如传感器），而在控制系统中，传感器往往是最昂贵的器件。此外，传感器有时候会引入测量噪声，从而影响系统的控制精度。

引入反馈的第二个代价是增益的损失。比如，对一个单位反馈系统而言，开环增益为Gc（s）Gp（s），而对应的单位负反馈系统的闭环增益则降低到Gc（s）Gp（s）/[1+Gc（s）Gp（s）]，仅仅是原来的1/[1+Gc（s）Gp（s）]。但是，闭环系统对参数变化和干扰的敏感程度也降低到了开环系统的1/[1+Gc（s）Gp（s）]。这说明，我们宁愿损失一定的开环增益来换取对系统响应的调控能力。需要指出的是，在闭环系统中，功率放大器和执行结构的增益没有任何变化，损失的只是从系统输入到输出的总增益。(www.xing528.com)

引入反馈的最后一个代价是可能导致系统不稳定，即使开环系统是稳定的，相应的闭环系统也可能会不稳定。第3章将详细讨论闭环系统的稳定性问题。

在绝大多数情况下，引入反馈带来的系统性能的改善（即益处）一般远远大于反馈的代价，因此，反馈控制系统得到了广泛的应用。