控制演算法（The control algorithm）是在機電一體化中，在進行任何一個具體控制系統的分析、綜合或設計時，首先應建立該系統的數學模型，確定其控制演算法。

所謂數學模型就是系統動態特性的數學表示式。它反映了系統輸入、內部狀態和輸出之間的數量和邏輯關係。這些關係式為計算機進行運算處理提供了依據，即由數學模型推出控制演算法。所謂計算機控制，就是按照規定的控制演算法進行控制，因此，控制演算法的正確與否直接影響控制系統的品質，甚至決定整個系統的成敗。 –摘抄自百度百科

控制演算法決定了一個系統的品質，好的控制演算法可以優化整個系統的組成。

二值位式控制演算法

位式控制演算法的控制框圖如下圖所示：

首先，使用者可以通過按鍵、滑動電阻或者其他方式輸入一個控制訊號Sv給控制演算法， 然後控制演算法會結合輸入訊號Sv和輸出採集回來的訊號Pv來計算輸出量out，然後由out訊號控制執行部件，最後由執行部件作用到具體的控制物件上。最後我們要從被控制物件上採集需要控制的變數（可以是溫度、溼度等等）反饋給控制演算法做修正。

我們以一個水溫控制系統為例來說明位式控制演算法的原理。

使用者設定部分輸入一個溫度值，比如我們希望控制水溫為80℃，則Sv = 80；執行部件可以是一個繼電器控制的加熱絲，控制物件就是水箱裡的水，感測器是一個溫度感測器。

二值位式控制演算法的原理是：

當 Pv > Sv ==> out = L 關斷繼電器，停止加熱
當Pv ≤ Sv ==>out = H 開啟繼電器，開始加熱

由以上分析我們得出二值位式控制演算法有以下特點：

1、需要是一個閉環控制系統，可以採集到被控制物件的當前狀態。
2、控制簡單，只是判斷當前系統值和設定值的差值來調節。
3、只能輸出高或者低兩種狀態值。
4、誤差較大，因為被控制物件具有慣性，永遠不可能有被控制物件狀態值等於設定值這種情況。舉例來說：溫度加熱和停止加熱不是一個立即結束的動作，我們導通繼電器開始加熱，由於加熱絲的溫度不會一下子提升到我們所需的溫度，中間是有一段升溫過程，同理停止加熱中間也是有一段降溫的過程。

改進方案：

雖然系統硬體設計已定，但是通過改進控制演算法，我們可以克服二值位式控制演算法的一些弊端，儘量達到輸出值和我們設定值接近，減少誤差。

PID控制演算法就是其中一種該進方法，關於PID演算法的詳細討論我們在後續文章中分析。