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第四章 控制及其設計
4.3閉環控制系統的工作過程
走進情境
陳晨家陽臺上種植了兩種植物－虎皮蘭和綠蘿。虎皮蘭喜熱、耐干旱，綠蘿則喜陰濕、忌干燥。這兩種植物不能采用同一定時澆水方式，應該如何改進自動澆灌裝置呢？
虎皮蘭
喜熱耐干早
綠蘿
喜陰濕忌干燥
1. 搭建土壤濕度控制系統
土壤濕度情況 電磁閥的狀態 花灑的狀態
當濕度傳感器檢測到花盆內土壤濕度不夠時
當濕度傳感器檢測到花盆內土壤濕度達到要求時
打開
灑水
關閉
不灑水
思考：
電磁閥的開啟與關閉取決于來自什么裝置的信號？
濕度傳感器
1. 搭建土壤濕度控制系統
土壤濕度控制系統：
2.閉環控制系統
我們把系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。
2.閉環控制系統
閉環系統方框圖與土壤濕度系統方框圖對比
特點：在系統的輸入量和輸出量之間，還有一條從輸出量返回到輸入端的反饋環節，它們形成了一條閉合回路，反饋環節使得輸出量的改變對控制的過程產生直接影響。信號傳遞是閉合回路。
2.閉環控制系統
檢測裝置只有閉環控制系統才有嗎？
輸入量
輸出量
控制器
執行器
被控對象
開環控制系統
（光感傳感器）
（電機）
（控制電路）
（窗簾）
（開或關窗簾）
2.閉環控制系統
（電機轉動量）
開環控制系統
閉環控制系統
（設定溫度）
（控制電路）
（壓縮機）
（電冰箱）
（冰箱內溫度）
（溫度檢測裝置）
2.閉環控制系統
開環控制系統
閉環控制系統
開環控制系統
聲光信號
燈亮與滅
聲光檢測控制裝置
開關
樓道燈
2.閉環控制系統
開環控制系統
閉環控制系統
開環控制系統
閉環控制系統
（設定車流量）
（控制電路）
（紅綠燈）
（路上的車）
（實際車流量）
（攝像頭）
2.閉環控制系統
反饋：在自動控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程。
反饋方法：利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統的輸出來調整系統的行為，使系統沿著預期的目標運行的方法。
3.閉環控制系統中的反饋
帶有反饋的控制系統就是前面所述的閉環控制系統。
在工程中，反饋控制是自動控制中不可缺少的形式。
3.閉環控制系統中的反饋
西安警方摧毀一用高科技手段作案的犯罪團伙。這個盜竊團伙在西安盜竊機動車價值達300余萬元。據交代，作案用的“干擾器”是花了5000元買回來的。這種干擾器使用很簡單，當車主遙控鎖門時，對著汽車按住干擾器按鈕，干擾器就會發射一種電磁波，干擾遙控鑰匙的電子信號，使車門無法上鎖。
干擾因素
應保持的速度
自行車
行駛的速度
風
給定量
被控量
逆風、順風、雨水……
干擾因素可能一個，
也可能若干個。
在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
馬上行動
電冰箱的溫度控制系統， 下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素 開電冰箱門
電冰箱所在房間的溫度從20度變到32度
把熱菜熱飯放入電冰箱中
在電冰箱外放一盆冷水
是
是
是
否
克服干擾的基本方法
a.切斷干擾源
b. 減弱干擾：使電器遠離電子設備
c.使開環變為閉環。比較常用的就是在控制系統中引入反饋
干擾因素是否一無是處？
干擾因素有時要克服，有時還可利用。
開環系統與閉環系統的比較
系統 開環控制系統 閉環控制系統
能否自動調節補償
控制精度
結構
適用場合
否
低
高
是
簡單
復雜
精度要求低、
穩定場合
精度要求高、
可靠性高
練習
下列不屬于開環控制系統的是 （ ）
A.自動門的開關 B.電動聲控燈
C.自動烘干機 D.電飯煲保溫系統
D
練習
自動烘手機控制系統的工作過程如下：紅外線傳感器知手的靠近過程，沒人的時候，鼓風機和加熱電爐絲都自動切斷電源；當手的溫度在紅外傳感器監視的范圍內，烘手機就開始工作。該控制系統屬于（ ）
A.手動控制 開環控制 B.自動控制 開環控制
C.手動控制 閉環控制 D.自動控制 閉環控制
B
練習
小明發現學校路燈有時由于沒有及時關閉而浪費用電，為此他設計了一個控制方案，能夠在天亮時關閉，天暗后打開。該控制系統應該屬于
A、自動控制的閉環控制系統
B、自動控制的開環控制系統
C、手動控制的閉環控制系統
D、手動控制的開環控制系統
B
練習
比較閉環控制系統和開環控制系統，下列判斷正確的是( )
A．開環控制系統的控制精度較低
B．開環控制系統無反饋環節
Ｃ．閉環控制系統的抗干擾能力強
D．閉環控制系統和開環控制系統都有比較器
ABC
黑箱方法
通過對系統的輸入與輸出的關系的研究，進而推斷出系統內部結構及其功能的方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內部結構和功能的方法。
中醫“望聞問切”
判斷生熟雞蛋
西瓜含有大量水分及多種
人體所需的礦物質。我們去買時怎么挑選？
黑箱
西瓜
西瓜的生熟
看紋路、掂重量、 彈聲音……
課堂小結
1. 閉環控制系統。
2. 閉環控制系統的反饋。
3. 系統中的干擾因素
4. 黑箱方法
謝 謝！

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