資源簡介

(共26張PPT)
4.5控制系統方案的初步設計
復習: 技術設計的一般過程
發現與明確問題
制定設計方案
模型或原型制作
方案優化
自行車—發電—電視機
有一位科學家，為了促使迷上看電視的女兒堅持鍛煉，專門設計了一輛有趣的“自行車”，女兒必須騎在車上不停地踩腳蹬，才能驅動發電機給電視機供電，想偷懶就看不到電視 .
人眼
人腦
自行車
電視機
屏幕開
閉環控制系統框圖
自行車—發電—電視機
屏幕開/關
控制系統設計的一般思路
一、了解被控對象的基本特征
二、確定被控量與控制量
三、確定控制系統構成方案
閉環控制利用反饋作用，可以使被控量 的誤差做到很小。
四、繪制系統框圖
反饋環節
控制器
執行器
被控對象
輸入量
輸出量
干擾
閉環控制系統框圖
一、形成初步的控制設計方案
（案例4-5）聲控燈系統
聲控燈原理
聲控燈已經廣泛應用在居民樓的樓道中,它給人民的生活帶來很多的方便。這些聲控燈電路中幾乎都使用了集成電路,并且直接使用220V的交流電源。雖然這樣做簡化了電路,但對于初學者來說他們理解電路有一定的困難,調試電路也具有一定的危險性。這里介紹一個簡單的聲控燈電路,采用了三極管等分立元件和低壓電源,不僅適合初學者的學習,而且通過電路中的繼電器也可以控制其它電器進行工作。當你對著聲控電路拍手或喊叫時,電路中的繼電器會動作,如果用它控制小燈,可以使小燈工作幾秒鐘,然后自動關閉。
聲控燈組成
聲傳感器
/控制器
/常開接點
/燈泡
1、了解被控對象的基本特性
常規燈
開----有電流，燈亮
關----無電流，燈滅
聲控燈
有聲----有電流，燈亮
無聲----無電流，燈滅
正常情況下，輸入和輸出之間的關系，輸出與干擾之間的關系，叫被控對象的基本特性
2、確定被控量與控制量
被控對象-----燈泡
被控量--------電流
控制量--------接點的通與不通
輸入量--------聲響
3、確定系統的構成方案
不需反饋
開環控制
系統構成：聲傳感器/控制器/常開接點
4、繪制系統框圖
輸入
（聲響 ）
傳感器
控制器
常開接點
（執行器）
電燈（對象）
輸出
（亮/滅）
案例4-6棚室溫度控制系統
1、了解被控對象的基本特性
輸出量---棚室溫度：c(t)
輸入量---棚室設定溫度：r(t)
干擾---室外冷環境：f(t)
2、確定被控量與控制量
被控量----室溫
控制量----電磁閥的開度x(t)
3、確定系統的構成方案
感溫元件----反饋
閉環控制系統
4、繪制系統框圖
棚室溫度控制系統框圖
r(t)
繼電器
電磁閥
散熱器——棚室
感溫元件
c(t)
e(t)
x(t)
f(t)
r(t)-輸入
c(t)-輸出
e(t)-偏差
x(t)-控制
f(t)-干擾
二、控制系統方案初步設計方法
1、從分析入手
2、首先關注 :傳感器/控制器/執行器
/對象/反饋
3、了解對象的基本特性是否需要
4、變量：輸入/控制/被控量/反饋量/偏差量
5、開/閉環選擇
6、繪制系統框圖
越簡單的越好、越高級越好、控制精度、抗干擾性、經濟性等
系統構成的類型、組成環節之間的關系、各種量之間的關系、信息流通等
實踐（任選一）
1、自動升旗簡易控制裝置的設計
利用所學知識設計一套能實現自動升旗的簡易控制裝置的模型。
設計要求：
（1）在國歌播放的時間內，控制國旗勻速上升到旗桿的頂端。
（2）選用成本低、易于獲取的元件、設備和材料制作模型。
實踐（任選一）
2、設計并制作學校自來水龍頭自動控制裝置。
你設計的水龍頭要實現的什么功能？
實踐（任選一）
3、設計并制作可伸縮的晾衣控制裝置。
基本功能：
利用手搖裝置或電動裝置將晾衣繩連同衣物移到室外，下雨時將它整體收回室內。

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