1、第四章 控制與設(shè)計,第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本組成 與工作過程,什么是控制？,人們根據(jù)自己的目的，通過一定的手段，使事物沿著某一確定的方向發(fā)展，就形成了控制。,回顧知識,手段：控制技術(shù),控制必備的三個條件：,1、控制要達到什么目的； 2、控制的對象是什么； 3、采取什么控制手段。,目的對象手段 控制三要素,按照控制方式分類：,1、人工控制：由人本身通過判斷和操作進行控制稱為人工控制。 如：手按遙控器、人開燈和關(guān)燈等 2、自動控制：指不需要人工操作，使機器、設(shè)備自動地按照預(yù)定的規(guī)律工作稱為自動控制。,如：聲控電燈、全自動洗衣機、無人駕駛飛機等,按照執(zhí)行部件的不同，控制分為：,機械控制、氣動控制、液壓

2、控制、電子控制等.,對于自動控制按控制方式分為：,開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。,如圖所示是研究太陽黑子活動規(guī)律的天文望遠鏡自動跟蹤系統(tǒng)。它由可轉(zhuǎn)動望遠鏡、位置誤差傳感器、控制電路和電動機組成。其跟蹤控制過程是：位置誤差傳感器檢測出望遠鏡的的方向，與天陽方向比較，將差值信號傳遞給控制電路，控制電路發(fā)出指令并驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)望遠鏡的指向，使其始終精確指向太陽。 問題：1）、該控制系統(tǒng)是開環(huán) 控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng) 2）、該系統(tǒng)中的被控對象是 ； 該控制系統(tǒng)的控制電路、 電動機類似于人體的哪個器官？,學(xué)習目標,（1）了解控制系統(tǒng)的簡單分類，并能夠比較兩類控制系統(tǒng)的異同； （2）分析典型控

3、制案例，熟悉開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡單的工作過程； （3）能繪制簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。,控制系統(tǒng)的基本組成,簡單的控制系統(tǒng)由兩部分組成： 1、被控對象 2、控制裝置（包括：傳感器、控制器、執(zhí)行器等）,傳感器,傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的重要環(huán)節(jié)。,典型控制系統(tǒng)案例分析,1、自動門,【案例分析】自動門的控制系統(tǒng)：,系統(tǒng)組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器（電動機）、被控對象（門）。,工作過程： 當

4、有人到達門前某一距離時，傳感器感知，發(fā)出“有人”的信號，控制器接到傳感器傳來的信號后，經(jīng)變換放大后傳給執(zhí)行器（電動機），電動機根據(jù)傳來的開門信號轉(zhuǎn)動，門（被控對象）被打開，控制器保持開門信號延時設(shè)定的時間后，自動發(fā)出關(guān)門信號，電動機反轉(zhuǎn)，門重新關(guān)閉。與人類比，傳感器相當于眼睛，判斷有沒有人要通過；控制器相當于人腦，根據(jù)眼睛傳來的信號下達指令；執(zhí)行器相當于人手，把門打開。,自動門的動作過程,當門口沒有人時，門是關(guān)著的； 當有人來到門口時，門自動打開； 當人離開門口后一段時間，門又自動關(guān)閉。 提問：當人站在門口不動，大門會怎樣？,門的開啟人工控制框圖,自動門的控制過程,控制裝置,被控對象,技術(shù)學(xué)習

5、活動卡1,人工控制與自動控制的區(qū)別,輸入：開/關(guān),2、水箱水位控制,以抽水馬桶水箱為例,典型控制系統(tǒng)案例分析,水箱水位控制自動控制,水箱水位控制人工控制,系統(tǒng)組成：水箱（包括水箱內(nèi)的水）、進水閥門、人 工作過程：當水面低于設(shè)定水位時，人打開閥門放水入水箱，人眼監(jiān)視水面高度；當水面達到設(shè)定的水位時，人關(guān)閉閥門。,人工控制水箱水位框圖,水箱水位控制自動控制,系統(tǒng)組成：水箱（包括水箱里的水）、閥門、連桿機構(gòu)、浮子（俗稱水漂） 工作過程： 1、當水面低于設(shè)定水位時，浮子下落，閥門打開，進水； 2、浮子監(jiān)測水面高度，并隨著水面升高而浮生； 3、當水面達到設(shè)定的水位時，浮子傳感，通過連桿機構(gòu)，將閥門關(guān)閉。

6、,技術(shù)學(xué)習活動卡2,自動控制水箱水位框圖,水位差信號 實際水位即輸出量 閥門開度控制量,反饋：將輸出信息反傳給比較環(huán)節(jié)的做 法，稱之為反饋。 負反饋：反饋信息與原信息起相反的作用，使總輸入量減小。目標偏離減小。（） 正反饋：反饋信息與原信息起相同的作用，使總輸入量增大。目標偏離增加。,兩種控制方式對比,兩種自動控制的比較,開環(huán)控制系統(tǒng)：,閉環(huán)控制系統(tǒng)：,開環(huán)控制系統(tǒng)的特點,（）控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)產(chǎn)生影響； （）系統(tǒng)的輸出量直接受輸入量的控制； （）信號（或信息）的傳遞是單向的，總是從輸入 端單向傳至輸出端； （4）無反饋環(huán)節(jié)。,閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點,（1）信息路徑兩條：一條自輸入端傳至輸出

7、端，另一條是輸出端信息經(jīng)反饋環(huán)節(jié)返回到輸入端的比較環(huán)節(jié)，形成一個閉合的環(huán)路； （2）有檢測裝置。有反饋，反饋影響控制。能將控制的結(jié)果反饋回來與希望值進行比較，并根據(jù)誤差及時調(diào)整控制作用,技術(shù)活動感受開環(huán)控制和閉環(huán)控制,試驗條件： 多本課本 試驗步驟： 1、一位同學(xué)發(fā)出指令（如將課本翻至第70頁） ，另有兩位同學(xué)接收指令； 2、接收指令的兩位同學(xué)中，一位同學(xué)睜著眼睛執(zhí)行指令所要求的動作，另一位同學(xué)閉著眼睛執(zhí)行動作； 3、小組內(nèi)其余同學(xué)仔細觀察，并認真做好記錄，填寫技術(shù)學(xué)習活動卡； 4、小組內(nèi)同學(xué)之間角色互換，重復(fù)以上步驟。睜著眼睛翻書的系統(tǒng)框圖：（圖略）閉著眼睛眼睛翻書的系統(tǒng)框圖：（圖略）比較：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)從構(gòu)成形式上無反饋環(huán)節(jié)有反饋環(huán)節(jié)從本質(zhì)上信息的流向是單向、開放的信息的流向是閉合、回路的,A.拔動教室電燈開關(guān)，燈的亮與不亮與手動有關(guān)。 B.聲光感應(yīng)開關(guān)，當有聲音時燈亮。 C.紅外感應(yīng)出水龍頭，手靠近水龍頭出水，離開則不出水。 D.賓館自動門，當有人進入，門自動打開。 E.當手靠近自動烘手機時，機器啟動；當手離開時，機器關(guān)閉。,日常生活中的控制：,歸納、抽象以上活動的特征 :,一個輸入信號（如手拔開關(guān)）對應(yīng)著一個輸出信號（如燈亮或不亮）。,控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。,一般的控