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制御システムは、制御ループを用いて他の機器やシステムの動作を管理、指示、制御、または調整します。その範囲は、家庭用ボイラーを制御するサーモスタットを用いた家庭用暖房コントローラーから、プロセスや機械の制御に使用される大規模な産業用制御システムまで多岐にわたります。制御システムは、制御工学プロセスを通じて設計されます。
連続変調制御では、フィードバックコントローラを使用してプロセスまたは操作を自動的に制御します。制御システムは、制御対象のプロセス変数（PV）の値または状態を目標値または設定値（SP）と比較し、その差を制御信号として適用することで、プラントのプロセス変数出力を設定値と同じ値に近づけます。
順序回路や組み合わせ回路には、プログラマブルロジックコントローラなどのソフトウェアロジックが用いられる。
基本的に、制御ループには2種類あります。開ループ制御（フィードフォワード）と閉ループ制御（フィードバック）です。
英国規格協会による閉ループ制御システムの定義は、「監視フィードバックを備えた制御システムであり、このフィードバックの結果として形成された偏差信号を使用して最終制御要素の動作を制御し、偏差をゼロに近づけるようにする」である。[ 2 ]
同様に、「フィードバック制御システムとは、あるシステム変数と別のシステム変数の関数を比較し、その差を制御手段として用いることによって、それらの変数間の所定の関係を維持する傾向のあるシステムである。」[ 2 ]
閉ループコントローラまたはフィードバックコントローラは、開ループコントローラまたは非フィードバックコントローラとは対照的に、フィードバックを組み込んだ制御ループです。閉ループコントローラは、フィードバックを使用して動的システムの状態または出力を制御します。その名前は、システム内の情報経路に由来しています。プロセス入力（たとえば、電動機に印加される電圧）は、プロセス出力（たとえば、モーターの速度またはトルク）に影響を与え、これはセンサーで測定され、コントローラによって処理されます。結果（制御信号）は、プロセスへの入力として「フィードバック」され、ループが閉じられます。[ 3 ]
線形フィードバックシステムの場合、センサー、制御アルゴリズム、アクチュエータを含む制御ループが、変数を設定値（SP）に調整するために構成されます。日常的な例としては、自動車のクルーズコントロールがあります。坂道などの外部要因によって速度が変化するため、ドライバーは希望する設定速度を変更できます。コントローラー内のPIDアルゴリズムは、車両のエンジンの出力制御によって、遅延やオーバーシュートを最小限に抑えながら、実際の速度を最適な方法で希望の速度に戻します。達成しようとしている結果を感知する機能を備えた制御システムはフィードバックを利用しており、さまざまな状況にある程度適応できます。オープンループ制御システムはフィードバックを利用せず、あらかじめ決められた方法でのみ動作します。
閉ループ制御器は、開ループ制御器に比べて以下の利点があります。
システムによっては、閉ループ制御と開ループ制御が同時に使用される場合がある。このようなシステムでは、開ループ制御はフィードフォワード制御と呼ばれ、目標値追従性能をさらに向上させる役割を果たす。
一般的な閉ループ制御器のアーキテクチャは、PID制御器である。
産業機械や商業機械の論理制御システムは、歴史的にはラダーロジックを使用して相互接続された電気リレーとカムタイマーによって実装されていました。今日では、そのようなシステムのほとんどはマイクロコントローラまたはより特殊なプログラマブルロジックコントローラ（PLC）で構築されています。ラダーロジックの表記法は、PLCのプログラミング方法として今でも使用されています。[ 5 ]
ロジックコントローラは、スイッチやセンサーに反応し、アクチュエータを使用して機械の様々な動作を開始および停止させることができます。ロジックコントローラは、多くの用途で機械的な動作の順序付けに使用されます。例としては、エレベーター、洗濯機、および相互に関連する動作を持つその他のシステムが挙げられます。自動シーケンス制御システムは、一連の機械式アクチュエータを正しい順序で起動してタスクを実行できます。たとえば、さまざまな電気式および空気圧式トランスデューサを使用して、段ボール箱を折り畳んで接着し、製品を詰め、自動包装機で密封することができます。
PLCソフトウェアは、ラダー図、シーケンシャルファンクションチャート、ステートメントリストなど、さまざまな方法で記述できます。[ 6 ]
オンオフ制御は、2つの状態を急激に切り替えるフィードバックコントローラを使用します。シンプルなバイメタル式家庭用サーモスタットは、オンオフコントローラの一例と言えます。室温（PV）がユーザー設定温度（SP）を下回ると、ヒーターがオンになります。別の例としては、空気圧縮機の圧力スイッチがあります。圧力（PV）が設定値（SP）を下回ると、圧縮機が作動します。冷蔵庫や真空ポンプにも同様の機構が用いられています。このようなシンプルなオンオフ制御システムは、安価で効果的です。
ファジー論理は、論理コントローラの容易な設計を、複雑で連続的に変化するシステムの制御に適用しようとする試みである。基本的に、ファジー論理システムにおける測定値は、部分的にしか真実ではない可能性がある。
システムのルールは自然言語で記述され、ファジー論理に変換されます。例えば、炉の設計は「温度が高すぎる場合は、炉への燃料供給量を減らす。温度が低すぎる場合は、炉への燃料供給量を増やす」というルールから始まります。
現実世界からの測定値（炉の温度など）はファジィ化され、論理はブール論理ではなく算術演算によって計算され、出力は機器を制御するために非ファジィ化される。
堅牢なファジー設計を単一の迅速な計算に簡略化すると、従来のフィードバックループソリューションに似てきて、ファジー設計は不要だったように思えるかもしれません。しかし、ファジー論理パラダイムは、従来の方法では扱いにくくなったり、導出コストが高くなったりする大規模制御システムにおいて、拡張性を提供する可能性があります。
ファジーエレクトロニクスとは、デジタルエレクトロニクスで一般的に用いられる2値論理の代わりに、ファジー論理を用いる電子技術である。
制御システムの実装範囲は、特定の機械や装置専用のソフトウェアを備えた小型コントローラから、大規模な物理プラントの産業プロセス制御のための分散制御システムまで多岐にわたります。
論理システムとフィードバックコントローラは通常、プログラマブルロジックコントローラを使用して実装されます。広範に再構成可能で拡張可能なオートメーションデバイス（BREAD）は、より複雑なデータ収集および制御システムを構築するために接続できる多くのオープンソースハードウェアデバイスを提供する最近のフレームワークです。[ 7 ]
