資源簡介

(共28張PPT)
第四單元 控制及其設計
蘇教版通用技術 必修《技術與設計2》
第三節 閉環控制系統的工作過程
理解閉環控制系統的含義；認識反饋和干擾因素。
01
通過實踐體驗，能分析閉環控制系統的基本組成和工作過程。
02
通過案例分析簡單的閉環控制系統，學會畫閉環控制系統的方框圖。
03
學習目標
學習內容
CONTENTS
任務一 解析閉環控制系統工作過程
任務二 辨析反饋在控制系統中的作用
在自動門控制系統中，如果把紅外裝置是否檢測到人體熱輻射發出的信號看做輸入量，門的開啟看作輸出量，請根據自動門的打開工作過程，寫出方框圖。
案例分析--自動門的控制系統
紅外裝置檢測紅外信號
控制電路
電機
門
門開
轉動量
復習導入
控制器
執行器
被控對象
輸入量
輸出量
控制量
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，這種控制系統稱為開環控制系統。
控制系統：任何控制都要通過若干個環節來實現，這些環節所涉及的裝置構成了一個系統，稱為控制系統。
控制器
執行器
被控對象
輸入量
輸出量
控制量
復習導入
情境1
陳晨家陽臺上種植了三盆綠蘿，綠蘿喜陰濕、忌干燥。暑假，陳晨和爸爸媽媽打算出去旅游半個月，請你幫陳晨設計一款自動澆水控制系統,讓該系統能每3天給綠蘿進行一次澆水。
綠蘿
喜陰濕忌干燥
“無精力、無耐心、無經驗”的三無選手的首選推薦綠植
情境1
情境2
陳晨旅游回來，媽媽又在陽臺上種植虎皮蘭?；⑵ぬm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
情境2
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
【任務一 解析閉環控制系統的工作過程】
【任務一 解析閉環控制系統的工作過程】
閉環控制系統
特征
閉環控制系統的一般方框圖
定義
控制系統的輸出量返回輸入端對控制過程產生影響的系統。
系統的輸出量影響控制過程，
輸入量到輸出量之間的信號是循環傳遞，
存在反饋環節和比較環節。
被控對象
執行器
控制器
給定量
控制量
檢測裝置
+
-
被控量
比較器
【任務一 解析閉環控制系統的工作過程】
被控對象
執行器
控制器
輸入量
控制量
輸出量
（被控量）
開環控制系統
閉環控制系統
被控對象
執行器
控制器
給定量
控制量
檢測裝置
比較器
+
-
輸出量
（被控量）
【任務一 解析閉環控制系統的工作過程】
（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）
【任務一 解析閉環控制系統的工作過程】
當冰箱內新放入物品，或受環境影響，冰箱內溫度升高時，熱敏裝置（溫度監測裝置）感受到這個實際溫度，并以電量形式輸給控制電路，在與設定溫度相比較后，輸出一個溫差電量，這個溫差電量經放大后，拖動電機轉動，帶動壓縮機工作，增加制冷量，使箱內溫度降低，隨著箱內溫度的降低，溫差電量隨之減小，直至為0，壓縮器停止工作，箱內溫度回到設定溫度。
思考：電冰箱溫度控制是開環控制還是閉環控制？該控制系統的的方框圖是怎樣的？試著畫一畫。
牛刀小試
電冰箱的溫度控制系統
（制冷量）
被控對象
執行器
控制器
輸入量
控制量
輸出量
被控對象
執行器
控制器
給定量
控制量
檢測裝置
比較器
+
-
開環控制系統
閉環控制系統
被控量
思考：是何因素使得開環與閉環控制的精度有所區別？
反饋環節
反饋：將輸出量通過檢測裝置返回到輸入端，并與輸入量進行比較的過程。
在自動控制系統中，將輸出量通過檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較 的過程就是反饋。
什么是反饋？
反饋作用
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。
閉環控制系統中必定存在反饋
反饋
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
如放在露天陽臺上，當外面下雨時，兩種控制有什么不同？
干擾
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
什么是干擾？
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。
干擾因素
你在認真做作業時，蟑螂跑到你的腳下
給定腳踩的力
行駛的速度
路面（上下坡、障礙物）
風
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
干擾因素
⑴開冰箱門；
⑵電冰箱所在房間的溫度從20度變到32度；
⑶重新設定溫度；
.........
在電冰箱的控制系統中，下列哪些屬于干擾因素？
是
是
否
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
干擾因素可能有一個，也可能有若干個；
干擾因素有自然環境造成的，也有人為的；
干擾既存在于閉環控制中，也存在于開環控制中；幾乎所有控制系統都存在著干擾因素，干擾不可能被杜絕
關于干擾因素
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
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）
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
干擾因素是否一無是處？
在一般控制系統中，干擾因素需要被克服。在有些情況下，卻可以利用干擾因素實現某種目的。
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
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
系統成本
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
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
低
告
西瓜含有大量水分及多種人體所需的礦物質。我們買西瓜時怎么挑選？
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
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
【任務二 辨析反饋在控制系統中的作用】
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
【課堂小結】
練一練
根據開環電子控制系統和閉環控制系統的區別進行分析、判斷，在你認為正確的表格中打“ ”
開環電子控制系統 閉環電子控制系統
電子表的定時控制
光控窗簾控制系統
空調溫度控制
程序控制洗衣機
ATM
冰箱溫度控制
電熱水器
【當堂檢測】
下 課!
技
術
與
設
計
2

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