技術(shù)與設(shè)計2

第4單元控制與設(shè)計技術(shù)與設(shè)計2

第4單元控制與設(shè)計125．如圖所示為簡化的飛機(jī)飛行狀態(tài)控制系統(tǒng)。陀螺儀檢測飛機(jī)的飛行狀態(tài)后，將信號送給自動駕駛儀，自動駕駛儀將飛行狀態(tài)與給定狀態(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)偏差值控制舵機(jī)運轉(zhuǎn)，舵機(jī)操縱飛機(jī)尾翼，調(diào)整飛行狀態(tài)。（2008.10高考題）

25．如圖所示為簡化的飛機(jī)飛行狀態(tài)控制系統(tǒng)。陀螺儀檢測飛機(jī)的2（1）請根據(jù)上面的示意圖，補(bǔ)充完整飛機(jī)飛行狀態(tài)控制系統(tǒng)方框圖。（在“▲”處填寫相應(yīng)的內(nèi)容）（2）陀螺儀將檢測到的飛行狀態(tài)信號傳送到自動駕駛儀與給定狀態(tài)進(jìn)行比較的過程稱為▲。（3）在飛機(jī)飛行過程中，遇到氣流時，飛行狀態(tài)會發(fā)生變化，這種給定狀態(tài)以外引起飛行狀態(tài)變化的因素稱為▲。（1）請根據(jù)上面的示意圖，補(bǔ)充完整飛機(jī)飛行狀態(tài)控制系統(tǒng)方框圖3

美國西雅圖12月15日上午10時(北京時間16日凌晨2時)波音787客機(jī)從埃弗雷特潘恩機(jī)場首次起飛，這標(biāo)志著9個月的空中測試正式拉開序幕。新聞點評：回答設(shè)計的7個原則及技術(shù)試驗(優(yōu)選、模擬、虛擬、強(qiáng)化、移植),波音787是1995年以來波音公司首次推出的全新機(jī)型，其設(shè)計特征突出碳纖維材料的使用，比傳統(tǒng)的鋁質(zhì)蒙皮客機(jī)更輕，更節(jié)能。[波音787是1995年以來波音公司首次推出的全新機(jī)型，其設(shè)計特征突出碳纖維材料的使用，比傳統(tǒng)的鋁質(zhì)蒙皮客機(jī)更輕，更節(jié)能。

4控制與設(shè)計章節(jié)概要控制的手段與應(yīng)用控制系統(tǒng)的工作過程與方式閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施控制與設(shè)計章節(jié)概要控制的手段與應(yīng)用5一、控制的手段與應(yīng)用控制：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制，控制即干預(yù)。理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對象是什么，控制要達(dá)到什么目的和采取什么控制手段。案例：大禹治水一、控制的手段與應(yīng)用控制：人們按照自己的意愿或目的，通過一定6控制的基本對象、目標(biāo)和手段：

對象分靜態(tài)對象和動態(tài)對象；

基本目標(biāo)有“抑制干擾”和“追蹤目標(biāo)”：如空調(diào)為抑制干擾，導(dǎo)彈為追蹤。

控制的手段有“前饋控制”和“反饋控制”?？刂频幕緦ο?、目標(biāo)和手段：7一、控制的手段與應(yīng)用控制手段：人工控制、自動控制人工控制又稱手動控制：是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進(jìn)行的。自動控制：是指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。特別注意：自動控制系統(tǒng)與自動系統(tǒng)不一樣詳見案例1說明。一、控制的手段與應(yīng)用控制手段：人工控制、自動控制8案例1：電風(fēng)扇控制在開關(guān)初期是“人工控制”。在運行狀態(tài)是“沒有控制”。案例2：飛機(jī)控制如紅眼班機(jī)中“人”根據(jù)飛機(jī)傳感器的信息控制飛機(jī)，此時“人”是控制器，而白天“人”駕駛汽車，人即是“傳感器，又是控制器”。只要人是控制系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，則是人工控制。特別提醒：對于部分題目，有些控制并不考慮“人”。案例1：電風(fēng)扇控制案例2：飛機(jī)控制9控制分類和應(yīng)用：控制分類：機(jī)械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等?？刂茟?yīng)用：空調(diào)溫度控制系統(tǒng)等?？刂品诸惡蛻?yīng)用：控制分類：控制應(yīng)用：10二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式：控制系統(tǒng)：任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個系統(tǒng)，我們稱之為“控制系統(tǒng)”。控制系統(tǒng)一般都有“輸入環(huán)節(jié)”+“控制環(huán)節(jié)”+“執(zhí)行環(huán)節(jié)”“輸出環(huán)節(jié)”。二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式：控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)一般都有“輸11二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式：控制系統(tǒng)分類：一般分為“開環(huán)控制”和“閉環(huán)控制”。

開環(huán)控制：控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生影響。閉環(huán)控制：控制系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響。二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式：控制系統(tǒng)分類：12開環(huán)系統(tǒng)的框圖（★★★★★）：

幾個注意點：1.除輸入與輸出量外，其它三個環(huán)節(jié)都用框圖表示；2.箭頭表示時序。案例：電子門鈴、噴泉自動控制系統(tǒng)、自動門、賓館自動叫醒服務(wù)系統(tǒng)……開環(huán)系統(tǒng)的框圖（★★★★★）：

幾個注意點：13開環(huán)系統(tǒng)的重要說明（★★★★★）：

重要說明（請把下面補(bǔ)充到自己資料中，一定！）：

1.輸出量≠控制量，輸出量=被控量；2.設(shè)定量=輸入量（做題時這點很重要）；3.控制量：一般是影響被控量變化的因素；4.控制器：具有決策能力的裝置，至少是一個“二選一”的判斷裝置(如果不能回答，則此部分寫控制器)；5.控制對象：取決于控制目標(biāo)，往往是實際空間物；6.執(zhí)行器：實施控制決策的裝置（輸入是信息，輸出往往是實際一個動作或物理量，如門轉(zhuǎn)動角度）；開環(huán)系統(tǒng)的重要說明（★★★★★）：

重要說明（請把下面補(bǔ)14開環(huán)系統(tǒng)的案例學(xué)習(xí)：

通過案例學(xué)習(xí)畫方框圖：案例1：某游泳池具有定時進(jìn)水控制系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)水達(dá)到一定時間后，定時器將自動關(guān)閉進(jìn)水閥門。請畫出此案例中的開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖。案例2：有一賓館自動門，當(dāng)人靠近時，紅外線傳感器就能自動檢測到人體熱輻射信號，控制電路帶動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，自動門打開。開環(huán)系統(tǒng)的案例學(xué)習(xí)：

通過案例學(xué)習(xí)畫方框圖：15答案：游泳池定時上水系統(tǒng)賓館自動門答案：游泳池定時上水系統(tǒng)賓館自動門16閉環(huán)系統(tǒng)（★★★★★）：

閉環(huán)控制：控制系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響。核心：有檢測裝置，并能反饋信號，達(dá)到減少輸出量的偏差的作用。但它有無不是開閉條件。

7.傳感器：是提供決策的依據(jù)（輸入量是具體物理量，輸出是信息），它是信息的轉(zhuǎn)換裝置。閉環(huán)系統(tǒng)（★★★★★）：

閉環(huán)控制：控制系統(tǒng)的輸出量返17閉環(huán)系統(tǒng)重要說明：

在實際系統(tǒng)中，控制器、傳感器和執(zhí)行器在物理上可以是一體的，在功能上我們把它們分開，所以答題時如果沒有明確分開物時，我們有時可以只寫“控制器”、“執(zhí)行器”等。另外，框圖只是“功能描述圖”，并非物理器件組成圖。閉環(huán)系統(tǒng)重要說明：

在實際系統(tǒng)中，控制器、傳感器18閉環(huán)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)（★★★★★）：

案例1：冰箱往往有自動溫度控制系統(tǒng)，它可以通過溫度傳感器檢測溫度，并把相關(guān)信息報告給溫度控制電路，最后通過制冷機(jī)保證冰箱中冷凍箱的溫度處于一個使用希望的溫度。案例2：OK廳中的嘯叫。要求每個同學(xué)畫方框功能圖。閉環(huán)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)（★★★★★）：

案例1：冰箱往往有自動19閉環(huán)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)（★★★★★）：

案例3：水箱的水位自動控制系統(tǒng)被控對象：被控量：執(zhí)行器：控制器：檢測器：輸入量：輸出量：閉環(huán)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)（★★★★★）：

案例3：水箱的水位自動20閉環(huán)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)（★★★★★）：

案例4：加熱爐被控對象：被控量：執(zhí)行器：控制器：檢測器：輸入量：輸出量：閉環(huán)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)（★★★★★）：

案例4：加熱爐被控對象21技術(shù)與設(shè)計2-第四單元--控制與設(shè)計ppt課件22開閉環(huán)背誦要點1.熟記開閉環(huán)系統(tǒng)各功能方框圖；2.熟記各方框圖中的實際內(nèi)容，如被控對象往往是一個實際“物體”，如冰箱溫度控制系統(tǒng)中的“冷凍箱”；熟記的最終目標(biāo)是：會分析方框圖中各環(huán)節(jié)！課堂會安排一次識記考試，要求每個同學(xué)過關(guān)。開閉環(huán)背誦要點1.熟記開閉環(huán)系統(tǒng)各功能方框圖；23三、閉環(huán)系統(tǒng)干擾與反饋（★★★★★）：

干擾：引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。干擾可能是好的，也可能是壞的。干擾因素在一個閉環(huán)控制系統(tǒng)中可能有一個，也可能有多個。干擾因素在開環(huán)控制系統(tǒng)中也可能存在?？刂葡到y(tǒng)的其中一個作用：克服干擾！三、閉環(huán)系統(tǒng)干擾與反饋（★★★★★）：

干擾：引起被控量24三、閉環(huán)系統(tǒng)干擾與反饋（★★★★★）：

反饋：將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程。

如ok廳中的嘯叫。如自動電水壺具有當(dāng)水沸騰時自動切斷電源的功能，就是運用反饋實現(xiàn)自動控制。三、閉環(huán)系統(tǒng)干擾與反饋（★★★★★）：

反饋：將輸出量通25

案例：水箱的水位自動控制系統(tǒng)被控對象：被控量：執(zhí)行器：控制器：干擾因素：檢測器：

案例：水箱的水位自動控制系統(tǒng)被控對象：26閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)簡單，適用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)都是自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)不一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)簡單，適27這里面有什么？你的判斷依據(jù)？這里面有什么？你的判斷依據(jù)？28功能模擬方法、黑箱方法：功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提