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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,第四单元 控制与设计,一、,控制伎俩与应用,1/58,事物发展结果可能是人们预先期望，也可能是与预期目标不相符，甚至是不希望得到。假如人们想到达某一特定目标，就必须利用适当伎俩来实现。,2/58,了解控制,我们听到过“控制”,自动控制、控制情绪、自我控制能力、控制温度,控制人口增加、控制病情等等,“控制”存在与当今社会各个方面。,工业生产、城市交通、农业生产、航天技术等等,3/58,什么是控制,事物,发展与改变,含有多样性。,假如人们想到达一定目标，就必须采取一定,伎俩,来实现。,控制定义：,人们按照自己意愿和目标，经过一定伎俩，使事物向期望目标发展，这就是控制。,4/58,事物发展与改变,一棵苹果树,天上降落雨水,骑自行车,结不出苹果,结苹果又多又大,结出苹果又小又酸,用来浇灌农田,发电,引发洪涝灾害,代步、省力,摔跟头,撞到物体和他人,5/58,采取伎俩,苹果树,雨水,骑自行车,病虫害防治、果树管理、,土壤管理等等,兴修水利、建水电站、,水源管理等等,控制速度、骑车技术、,车维护等等。,6/58,控制对象,控制目标,控制伎俩,种苹果树,苹果树,果实多又大,病虫害防治、果树管理、土壤管理等等,雨水,雨水,浇灌农田,兴修水利,雨水,雨水,发电,建水电站,雨水,雨水,降低洪涝灾害,洪水预报,骑自行车,自行车,安全行驶,控制速度、骑车技术、车维护等等,7/58,控制是普遍存在。,遥控航模飞机,抽水马桶水箱自动控制系统,8/58,抽水马桶水箱自动控制系统,9/58,控制含义,对控制现象了解从下面三个方面入手：,1、对象：控制对象是什么？,2、目标：控制要到达什么目标？,3、伎俩：要采取什么样伎俩来控制？,控制是依据自己目标，经过一定伎俩使事物沿着某一确定方向发展行为和过程。,10/58,书本P97：马上行动,控制事例,控制对象,控制目标,控制伎俩,电风扇扇叶转速快慢控制,电风扇,调整速度,换档,音响音量控制,音响,音量调整,旋钮,燃气热水器温度控制,热水器,调整出水口温度高低,改变燃气火头大小,用喷雾器喷洒农药,喷雾器,给庄稼治病,操作喷雾器手柄,大禹治水,洪水,安息洪波、大治水患,疏通河道，泄洪为主,人力三轮车转弯中方向控制,人力三轮车,改变三轮车行驶方向,双手转动车把,11/58,控制实现需要经过一定伎俩。从控制过程中人工干预情形来分，控制有,人工控制,和,自动控制,。,控制伎俩,12/58,从人工干预情形来分：,人工控制：,控制过程是在人直接干预下进行。,如：人工纺纱、打开普通自来水龙头，揿按键打开电灯、驾驶汽车等；,关/开 门,驾驶汽车,13/58,自动控制：,在无人直接参加情况下，使事物改变准确地按照期望方向进行。,控制实例,如：数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯转换等,太阳能路灯,自动门,14/58,从执,行控制部件,来分：,机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等等。,在很多控制事例中，控制伎俩能够是综合。,15/58,控制实例1,人工控制,自动控制,自动控制,16/58,控制实例1,自动控制,人工控制,人工控制,17/58,控制实例1,自动控制,人工控制,18/58,控制应用,控制应用自古就有，并在近代得到快速发展，在社会生产生活各个领域都有极其广泛应用。,19/58,控制在工业生产中应用,控制应用到工业生产中，提升了产品质量和生产效率，减轻了工人劳动强度，为工人提供了安全保障。,生产流水线,纺织机,20/58,汽车自动装配生产线,汽车油漆,21/58,控制在农业生产中应用,控制应用到农业生产中，提升了劳动效率，减轻了农民劳动强度，使农民降低在农田里日晒雨淋时间。,联合收割机,农田浇灌,22/58,水 车,23/58,温室,24/58,农田浇灌,电源,控制室,水泵,25/58,农田浇灌,折射式微喷,射流式微喷,锤式微灌,26/58,控制在军事、国防中应用,控制应用到军事国防中，提升了国家防范和抵抗侵略能力，为保卫国家主权、统一、领土完整和安全提供了必要条件。,“神舟五号”返回地面。,导弹、火箭,27/58,控制在日常生活中应用,控制应用到日常生活中，提升了人们生活质量，人类能够在一定程度上按照自己意愿改变周围环境，使之满足人们要求。,空调机,自动取款机,自动控制水龙头,28/58,当代网络家电,29/58,控制在社会生活中应用,控制应用到社会生活中，使整个社会能协调、健康、有序地发展。,控制人口增加，提升人口素质,各种法律制度,交通管理,30/58,二、控制系统工作过程与方式,学习目标,1、分析经典案例，明确什么是系统。,2.知道反馈在电子控制系统中作用,3.知道开环电子控制系统和闭环电子控制系统区分,会用方框图分析生活中常见电子控制系统找出原理.,1、控制系统,31/58,自行车行驶速度控制：,脚踩力,脚蹬、曲柄、链轮、,自行车行驶速度,（输入）,中轴、链条、飞轮,(输出),电风扇风速控制:,电风扇风速挡位,电机、扇叶,风速,(输入)(输出),32/58,什么叫控制系统:,任何一个控制实现,都要经过若干个步骤,这些步骤就组成了一个系统,称为控制系统.,控制系统输出与输入之间有一定对应关系.,输入,输出,电饭煲,电源电信号,锅内温度,脱粒机,电源电信号,脱粒机转速,红外水龙头,人手红外线信号,水龙头出水量,控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统,33/58,一、开环控制系统,1、什么是开环控制系统,假如控制系统,输出结果对系统控制没有影响,，也就是被控量改变不会引发控制量改变，即没有反馈。,34/58,游泳池注水控制系统,定时器,进水阀门游泳池,设定注水时间 水流量 游泳池水位,(,输入,)(,输出,),自动门控制系统,控制电路,电机 自动门,红外线信号 转动 门开启或关闭,35/58,列举你所知道开环控制系统：,36/58,电灯控制,电路、灯,“开与关”,灯“亮与灭”,输入,输出,电风扇控制,电路、电机、扇叶,风速挡位,风速,输入,输出,控制系统特征,37/58,案例分析：自动门,自动门动作过程是怎样？,当门口没有些人时，门是关着；当有些人来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。,自动门功效和技术要求：,功效：无人时，常关；有些人时，开门,技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打开后，延时10s后关门,38/58,自动门怎样实现自动开、关呢？,电机,自动门,控制电路,门开启,或关闭,人体,热辐射,转动,电机,控制电路,红外传感器,控制器,执行器,控制量,红外传感器,39/58,自动门控制系统方框图,开环控制系统：像这么信息只从输入端传递到输出端，没有信息反馈控制系统，称为开环控制系统。,电机,自动门,控制电路,门开启,或关闭,人体,热辐射,转动,红外传感器,执行器,被控对象,控制器,输出,输入,控制量,传感器,开环控制系统方框图,40/58,扩展思索,依据自动门控制系统控制过程和原理，经过稍加改动，你还能够设计出应用其它方面控制系统吗？请用方框图表示你设计想法。,电机,自动门,控制电路,门开启,或关闭,人体,热辐射,转动,红外传感器,41/58,对“婴儿尿湿报警器”分析与扩展思索,“婴儿尿湿报警器”控制系统是怎样工作？怎样用方框图表示？,依据婴儿尿湿报警器控制原理，经过稍加改动，你还能够设计出应用在哪些方面控制系统？请用方框图表示你想法。与前面“自动门”相结合，你又能够设计出一个怎样控制系统？,尿,湿度传感器,控制电路,铃声发生器,扬声器,铃声,42/58,控制系统方框图：,在控制系统中，为了分析方便，常采取方框来表示系统步骤，用单向信号线来表示系统信号传递方向，这种图称为控制系统方框图。,控制系统方框图作用：,表示系统各个步骤在系统中位置、功效和相互之间关系。,输入量,控制器,执行器,被控对象,输出量,(控制量),(给定量),(被控量),输入量,:如游泳池设定时间;输出量:游泳池水位,43/58,例:电子门铃开环电子控制系统,用手按动按钮开关,输入一个触发信号,音乐集成电路经过触发后工作,产生一组载有”音乐”电信号.,扬声器将电信号转变为音乐声.,输出音乐声改变对系统控制状态并不产生影响,即不存在反馈.,输入:,控制(处理):,输出:,特点:,44/58,分析以下电子控制系统中被控对象、被控量、控制器和它们工作过程共同点:,扬声器,音乐声,音乐集成电路,路灯,光改变,电子电路,锁舌,锁舌运动,集成电路,电子音乐门系统,路灯自动控制系统,电子锁,自动门,被控对象,被控量,控制器,集成电路,门,门开关,45/58,闭环控制系统,46/58,反馈,控制系统中，将输出量经过适当检测装置返回到输入端并与输入量进行比较过程，就是,反馈,。,投篮,控制器（大脑）,执行器（手）,被控对象（篮球）,篮球实际投掷位置,监测装置（眼睛）,篮圈位置,+,-,（1）什么是反馈,47/58,从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响控制系统。闭环控制系统关键是经过反馈来降低被控量（输出量）偏差。,因为某种干扰原因存在，系统被控量偏离给定,值,时，闭环控制系统中反馈步骤能及时检测出被控量值，并快速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器依据比较得到偏差信号进行调整，从而使系统被控量靠近给定值，到达准确控制目标。所以，一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定,值,附近。,闭环控制系统工作过程,供水水箱水位自动控制系统,加热炉温度自动控制系统,48/58,游泳池注水控制系统方框图：,简单闭环控制系统方框图：,被控对象,执行器,控制器,给定量,控制量,被控量,检测装置,比较器,-,+,游泳池,进水阀门,控制器,给定水位,水流量,游泳池水位,（输出）,检测装置,比较器,+,-,闭环控制系统,49/58,小 结,控,制,系,统,开环,闭环,控制系统输出量不对系统控制产生任何影响,系统输出量,仅受,输入量控制，输入量到输出量之间信号是,单向传递,系统输出量返回到输入端并对控制过程产生影响,输出量到输入量之间信号形成一个回路,50/58,闭环控制系统方框图,51/58,1、干扰原因,干扰就是对控制系统行为造成影响有害信号及扰动，即除给定量外，引发被控量改变各种原因称为干扰原因。,干扰对控制功效影响,克服干扰基本方法,1,、消除干扰,2,、减弱干扰,3,、提升控制系统性能,52/58,2、反馈,1、什么是反馈,控制系统中，输出量经过适当检测装置返回到输入端并与输入量进行比较过程，就是反馈,。,2、,系统工程最主要定理是反馈原理。一个系统要让它安定运行下去必须有反馈系统。反馈有两种，一个是叫正反馈，一个叫负反馈。系统在运行中不停会受到周围信号干扰，正反馈作用是把这些干扰信号放大到无限大，让这个系统瓦解。负反馈作用是把这些信号缩小到最小，让它不影响系统安全运行，让系统处于一个稳定状态。,53/58,54/58,瓦特式速度调整器原理1,55/58,闭环控制系统工作过程,从反馈看，闭环控制系统就是指在系统输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响控制系统。闭环控制系统关键是经过反馈来降低被控量偏差。,闭环控制系统与开环控制系统比较,开环控制系统本身不能对被控量进行调整和赔偿。,因为某种干扰信号作用使输出信号出现非正常状态时，系统本身没有自动纠正能力，必须借助与人工。,闭环控制系统则不然，不论何种原因造成系统输出量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。,56/58,3、,控制系统分析方法,功效模拟方法,以功效和行为相同性为基础，用“模型”模拟原型功效和行为方法。,57/58,黑箱方法,经过对系统输入与输出关系研究推断系统内部结构和功效方法，经过观察黑箱外部输入信息(外界对黑箱影响)和输出信息(黑箱对外界反应)研究和认识其功效、特征、结构、机理。,58/58,
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