資源簡介

(共34張PPT)
4.2控制系統的工作過程和方式
00
復習
1、什么是控制？
人們按照自己的意愿和目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發展，這就是控制。
2、滿足控制現象的三個條件？
目的：將箭射到靶心上
手段：瞄準靶心
對象：弓
00
復習
3、控制的分類
從是否有人干預來分
人工控制
自動控制
機械控制
氣動控制
液壓控制
電子控制
從執行控制的部件來分
01
控制系統
定義：任何一種控制的實現，都要通過若干個環節，這些環節就構成了一個系統，稱為控制系統。
控制系統的組成實體
02
控制系統的組成實體
射箭
02
控制系統的組成實體
控制命令發出者
控制命令執行者
被控對象
控制器
執行器
02
控制系統的組成實體
實體名稱 定義 案例
控制器
執行器
被控對象
能對輸入信號進行處理，并對控制系統內部發出控制指令的裝置。
能將控制器信號裝換成影響被控對象信號的裝置。
要被控制的裝置或生產過程。
02
控制系統的組成實體
人為控制的系統
02
控制系統的組成實體
02
控制系統的組成實體
實體名稱 定義 案例
控制器
執行器
被控對象
能對輸入信號進行處理，并對控制系統內部發出控制指令的裝置。
能將控制器信號裝換成影響被控對象信號的裝置。
要被控制的裝置或生產過程。
馬上行動
控制器 執行器 被控對象
刷卡門禁
紅外線自動水龍頭
抽水馬桶水箱
紅外感應裝置+電子電路
讀卡裝置+電子電路
電動機
水泵
進水門閥
門
水流
水箱
浮子+杠桿
（連桿機構）
03
控制系統傳遞的量
系統（system）是由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。
控制系統傳遞的量
03
控制系統傳遞的量
瞄準位置
生物電信號
力
擊中位置
控制器
執行器
被控對象
輸入量/給定量
輸出量/被控量
控制量
03
控制系統傳遞的量
信息量的名稱 概念 實物間的傳遞
給定量
控制量
被控量
執行控制的預定控制量，也是控制的理想結果。
能對被控對象產生作用，從而使被控量產生變化的量。
控制的目的量，也是控制的實際結果。
外界環境指向控制器
控制器指向被控對象
被控對象指向控制系統外
瞄準位置
擊中位置
力
03
控制系統傳遞的量
有車？
聲音信號
力
開啟/關閉
開啟/關閉
力
電信號
有車？
輸入量/給定量
被控量
控制量
馬上行動
輸入量/給定量 控制量 輸出量/被控量
聲控燈
電信號
燈的亮滅
聲音的有無
01
控制系統
小游戲
蒙上眼睛畫——開環控制
睜著眼睛畫——閉環控制
控制系統一般分為開環控制系統和閉環控制系統
02
開環控制系統與閉環控制系統的區別
開環控制系統：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響。
閉環控制系統：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。
區別一：輸出量是否對系統控制過程產生影響
03
開環控制系統
執行器
控制器
被控對象
開環控制系統方框圖
控制量
輸入量
輸出量
輸入量/給定量 控制量 輸出量/被控量
聲控燈
電信號
燈的亮滅
聲音的有無
電子電路
麥克風+電子電路
燈
聲控燈控制系統方框圖
電信號
聲音的有無
燈的亮滅
繼電器
開關
控制電路
燈
聲音的有無
燈的亮滅
控制器
執行器
被控對象
輸入量
輸出量
繼電器原理圖
電信號
03
開環控制系統
執行器
控制器
被控對象
自動水龍頭控制系統方框圖
控制量
輸入量
輸出量
水泵
控制電路
水流
出水量
是否有障礙物
是否出水
03
開環控制系統
執行器
控制器
被控對象
人工泳池水位控制系統方框圖
控制量
輸入量
輸出量
出水門閥
人
水池
出水量
設定時間
泳池水位
03
開環控制系統
人工泳池水位控制系統方框圖
進水門閥
人
水池
出水量
設定時間
泳池水位
進水閥門
控制電路
水池
實際水位
水位檢測裝置
給定水位
自動泳池水位控制系統方框圖
出水量
04
閉環控制系統
給定量：系統設定的量。
比較器：比較給定量與檢測裝置檢測的輸出量，將對比的結果以信號發送給控制器。
控制器：對比較器發出信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件。
執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件。
控制量：執行器的輸出信號。
被控對象：控制系統中所要求控制的裝置或生產過程。
輸出量（被控量）：控制系統中所要控制的量，也是控制系統的輸出信號。
檢測裝置：檢測輸出量的裝置或元件。
執行器
控制器
被控對象
閉環控制系統方框圖
控制量
給定量
輸出量
檢測裝置
比較器
任務：水位控制系統的方框圖
進水閥門
連桿機構
水箱
實際水位
浮子
給定水位
返回
出水量
05
1、有檢測裝置的就一定是閉環控制系統嗎
檢測裝置檢
測哪個量
開環控制系統
檢測輸入量
檢測
輸出量
閉環控制系統
討論與思考
2、如圖是太陽能自動跟蹤控制系統及結構示意圖，該控制系統能使太陽能電池板充分吸收太陽輻射的能量,提高發電系統的發電量。其工作原理是:傳感器跟蹤太陽相對方向，控制器根據偏差值控制電機運轉，調整太陽能電池板的實際方向。根據上述材料,回答以下問題。
(1)根據示意圖及描述，在控制系統方框圖中"____”處填寫相應的內容。
①________
②______________
③_________
___________
太陽相對方向
④____________________
比較器
控制器
太陽能電池板
電機
實際方向
傳感器
2、如圖是太陽能自動跟蹤控制系統及結構示意圖，該控制系統能使太陽能電池板充分吸收太陽輻射的能量,提高發電系統的發電量。其工作原理是:傳感器跟蹤太陽相對方向，控制器根據偏差值控制電機運轉，調整太陽能電池板的實際方向。根據上述材料,回答以下問題。
(2)太陽能電池板無法根據太陽位置調整朝向，不可能的原因是_____ (從①電機損壞； ②控制器損壞；③電池板損壞中選擇一項，將序號填寫在“_____” 上)
③
3、請說說開環控制系統和閉環控制系統的區別。
01
開環控制系統：
①輸出量僅受輸入量控制；
②輸入量與輸出量之間的信號是單向傳遞；
③輸入量與輸出量往往是不同性質的量。
閉環控制系統：
①輸出量返回到輸入端，并對控制過程產生影響；
②構成一閉合回路；
③給定量與被控量是可比較的同一種性質的量。
4、是否所有控制系統都設計成閉環控制系統呢？
思考與討論
在很多控制事例中
控制手段是綜合的。
馬上行動
控制系統 是否屬于閉環控制系統 方框圖
家用窗簾自動控制系統
電冰箱的溫度控制系統
賓館火災自動報警系統
自動保溫電熱水壺控制系統
否
否
是
是
1、家用窗簾自動控制系統
2、電冰箱的溫度控制系統
電動機
光的檢測裝置
窗簾
天亮或暗
窗簾的開/關
電機—壓縮器組
控制電路
電冰箱
設定溫度
實際溫度
測溫裝置
3、賓館火災自動報警系統
報警裝置
感煙控制裝置
警鐘
煙霧信號
報警電路
4、自動保溫電熱水壺控制系統
加熱器
溫控裝置
熱水壺
設定溫度
實際溫度
測溫裝置
02
開環控制系統與閉環控制系統的區別
聲控燈控制系統
輸出量
（燈的亮滅）
開環控制系統是由輸入來控制輸出的單向控制
輸入量
（聲音的有無）
馬桶水位控制系統
閉環控制系統是輸出量通過檢測裝置反饋回輸入端參與控制的控制系統
輸出量
（實際水位）
給定量
（給定水位）
檢測裝置
比較器
區別三： 開環控制：輸入量和輸出量是兩個性質的量
閉環控制：給定量和輸出量是相同性質的量
區別二： 開環控制：受外部信號控制
閉環控制：受內部信號控制

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