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根据控制原理的不同，可以将自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统两大类在开环控制系统中，只有输入端到输出端的信号传递通道，没有信号反馈，因此又被称为前馈控制系统。开环控制系统结构简单，稳定性好，成本低，但需要精确的数学模型，而且由于无反馈信号，系统不具备抗干扰能力，因此在废水处理过程中开环控制系统很多时候只能用于研究扰动控制115)。
在闭环控制系统中，除了有输入端到输出端的传递信号外，还有输出端反馈到输入端的信号，因此闭环控制系统又被称为反馈控制系统。闭环控制系统最突出的优点是抗干扰，但是闭环控制系统必须有检测环节直接或间接检测输出量，上述各个变量的检测设备就是用在该环节的，因此闭环控制系统复杂、成本高。由于废水处理过程的干扰因素较多，因此废水处理控制系统一般采用闭环控制系统，根据控制变量的变化来调节操作变量，从而维持输出在设定值。传统废水处理过程自动控制系统包括监测变量、操作变量和控制器 3 个部分。操作变量往往选取那些对工艺状态有较大作用的变量，废水处理过程中可应用的操作变量较少，这也是废水处理控制困难的原因之一。废水处理过程常用的操作变量有进水量(改变水力停留时间)、碱度(通过 CO。回流或调节酸碱加入速率等)、混合强度(搅拌强度及回流量).溶解氧浓度(控制曝气量)及回流比等。然而在实际工业生产过程中进水量并不都是可以控制的，因为它还会受到工厂排放废水量的限制。
自动控制理论经历了经典控制理论、现代控制理论、大系统控制理论和智能控制理论的发展历程，其中后两者是自动控制系统目前正在发展的阶段。与控制理论相对应，也产生了以开关控制和 PI/PID 为代表的经典控制方法，以卡尔曼滤波器(状态观测器) 和最优控制为代表的现代控制方法，以自适应控制和鲁棒控制为代表的大系统控制方法，以专家控制、模糊控制、人工神经网络控制基于生物启发式智能优化算法控制为代表的智能控制方法。
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