資源簡介

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第四章：控制及其設計
本章學習目標
理解控制、控制系統的含義及其在生活和生產中的應用。
了解手動控制、自動控制和智能控制的特點。
熟悉簡單開環控制、閉環控制的基本組成和工作過程，了解反饋的基本原理。
理解控制系統中控制器、執行器和被控對象等的作用，能用方框圖對一個控制系統進行表達。
能夠分析簡單的被控對象的基本特征，確定被控量、控制量。
能進行簡單的控制系統的設計，并制作一個簡單的控制裝置、能夠對設計方案進行優化。
了解簡單的干擾現象及其對控制功能的影響，了解克服干擾的基本方法
第一節：了解控制
學習目標
技術意識：知道控制在生產和生活中的廣泛應用，感受控制技術與生產、生活的密切聯系。
工程思維：能通過分析控制系統實例，了解不同類型控制系統的特點，會辨析手動控制、自動控制、智能控制、開環控制和閉環控制。
圖樣表達：會看簡單的控制系統結構圖，理解其工作原理和控制過程
創新設計：能描述簡單控制系統的工作原理與工作過程
物化能力：能對一個簡單控制實例(如電燈開關等 )進行組裝
思考：什么是控制？控制的目的是什么？
天宮空間站
一、控制
控制技術及其組成的系統在我們生活中普片存在，他們為人們的美好生活和高效工作提供了便利。
案例分析：簡易磁控系統
體驗目的：體驗控制技術的特點，應用領域。
材料準備：
實驗工具：電洛鐵，焊錫絲。
實驗步驟：將元器件按照如圖所示的電路圖連接，然后用小磁鐵靠近干簧管，觀察發光二極管的變化。
在日常生活中，我們都在有意或無意的進行著控制，如“情緒控制”、“溫度控制”、“速度控制”等。
控制的基本概念
實際上，我們希望某一事物按照自己的意愿發展，就要對其進行干預，這樣根據自己的目的，通過一定的方法使事物朝著期望的目標發展，就形成了控制。
二、手動控制
如果控制過程必須在人的直接干預下才能完成的任務（如射箭、鼠標、開車控制等），我們稱之為手動控制。
手動控制是我們最常用的一種控制方式，它的特點是結構相對簡單，成本也較低。由于手動控制需要人直接或間接的干預，所以控制的效果往往與控制者的技能高低、心理狀態、生理狀態、外部環境等因素有較大的關系。但由于人的高度智能，手動控制又能完成很多其他控制方式不能完成或很難完成的任務，如在復雜環境下汽車、飛機的駕駛等。
三、自動控制
如果控制過程不需要人的干預，就能達到期望的控制效果，則稱為自動控制。
四、智能控制
智能控制的定義有很多種，其中一種觀點認為智能控制是一類無需人的干預就能夠自主地驅動智能機器實現其目標的自動控制。智能控制是控制技術與理論發展的高級階段，主要用來解決那些在復雜系統中用傳統方法難以解決的控制問題。這些問題的求解過程與人腦的思維過程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。
五、開環控制和閉環控制
能將控制的結果反饋回來與期望值進行比較，并根據它們的誤差調整控制作用的控制過程，稱為閉環控制。而不能將控制的結果反饋回來影響控制作用的控制過程，稱為開環控制。將控制結果反饋回來的部分，稱為反饋環節。
閉環控制過程中由于能對控制進行不斷修正，所以一般能夠得到較好的控制效果。但閉環控制中存在反饋環節以及要進行反饋量與期望值的比較運算，所以結構較為復雜，成本也較高。當對控制的精度要求不高或組成系統的器件穩定性較高時，采用開環控制也能得到預期的效果。如家用電風扇的轉速控制、房間電燈開關的控制等，都屬于開環控制。
課后習題
1.工業革命和控制技術有什么關系 請查閱相關資料，談談你的看法？
2.什么是智能控制 請舉例說明？
3.自動控制一定是閉環控制嗎 請舉例說明。
4.如果將射箭訓練及比賽作為一個控制過程，從控制技術的角度分析這個過程是屬于開環控制還是閉環控制 為什么

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