資源簡介

(共23張PPT)
4.2
開環控制系統
的工作過程
控制及其設計
學習目標
01
理解控制系統的含義
02
熟悉開環控制系統的工作過程
03
會用方框圖表達開環控制系統的工作過程
人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發展，這就是控制。
控制
控制目的
使接水盤的水維持在一定的量；
控制對象
控制手段
接水盤的水；
通過出水管與水面的相對位置決定水管的出水；
控制現象分析
對什么進行控制
要解決什么問題
要采取什么方法
自動澆水裝置
什么是控制系統？
01
擲飛鏢游戲
大腦、手、飛鏢
輸入
輸出
系統
控制
期望值
落點位置
雨水收集池水位報警裝置
水位
水位傳感器、控制器、報警器
聲音、燈光
（輸入）
（輸出）
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。且輸入與輸出之間有一定對應關系。
控制系統與一般意義上的系統相比，其特點有哪些？
環節1
環節2
環節5
環節6
環節3
環節7
環節8
環節4
環節n
裝置
裝置
裝置
裝置
裝置
裝置
裝置
裝置
裝置
控制系統由控制環節中涉及的裝置（要素）構成
系統由要素構成
控制系統
輸入
輸出
系統、要素
控制系統方框圖
控制系統 輸入 輸出
紅外水龍頭 人手反射的紅外信號 水龍頭的通、斷
手機自動調節亮度 外界亮度 手機屏幕亮度
空調房間溫度控制 設定的溫度 實際溫度
思考：此系統的輸入與輸出是什么？
給定量\設定量
控制開始的第一步
輸入信號
控制的結果
輸出信號
開環控制系統的工作過程
02
聲控燈工作過程
外界的聲音
聲音傳感器
燈泡的亮或滅
（輸入量）
（輸出量）
控制電路
燈泡
定時澆花系統
思考并分析定時澆花控制系統的工作過程
定時器
設定的澆水時間
水泵
出水管
出水量
轉速
控制系統方框圖
方框表示系統的環節
單向信號線表示系統信號傳遞的方向
它表示系統的各個環節在系統中的位置、功能和互相之間的關系。
開環控制系統方框圖
給定量\設定量
控制開始的第一步
輸入信號
控制的結果
輸出信號
系統中所要求控制的裝置或生產過程
直接對被控對象進行控制
接收信號進行處理、判斷，下發指令
執行器的輸出信號
控制器
執行器
輸入量
被控對象
輸出量
控制量
（給定量）
（被控量）
（大腦）
干活（手）
①看控制的名字。
②看控制的目的。
③看控制的結果。
電動機——轉動量；
閥門（水）——水流量；
加熱器——熱量；
電子開關——電流；
開環控制系統
外界的聲音
聲音傳感器
燈泡的亮或滅
控制電路
燈泡
1. 聲控燈控制系統
2.水位報警器控制系統
水位
水位傳感器
聲音、燈光
控制器
報警器
定時器
設定的澆水時間
水泵
出水管
出水量
轉速
3.定時澆花控制系統
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，即沒有反饋和調節。這種控制系統稱為開環控制系統。
繪制開環控制系統的方框圖：
(1)音樂噴泉的控制。
聲音通過聲電轉換裝置轉換成電信號傳遞給電動機，帶動水泵轉動，噴出水柱。音樂信號越強，水柱越高。
水柱高度
音樂
聲電轉換
裝置
水泵/
電動機
水柱
水泵轉速
輸入：
輸出：
控制器：
執行器：
控制量：
被控對象：
音樂
水柱高度
聲電轉換裝置
電動機、水泵
水泵轉速
水柱
控制器：接收信號進行處理、判斷，下發指令
執行器：直接對被控對象進行控制
系統中所要求控制的裝置或生產過程
執行器的輸出信號
繪制開環控制系統的方框圖：
(2)公共汽車車門的開關控制。
公交車一般都是氣動折疊門，駕駛員一按開關，電磁閥通電，氣路接通，氣泵進氣/排氣，車門就打開/關上。
車門開/關
按開關
控制電路
電磁閥
車門
推動活塞
輸入：
輸出：
控制器：
執行器：
控制量：
被控對象：
按開關
車門開或關
控制電路
電磁閥、氣泵
推動活塞
車門
小試牛刀
廟門開/關
點火
1、2及重錘
轉軸3
廟門
轉動
希羅自動門控制系統
門開/關
人體紅外信號
控制電路
電機
門
轉動
自動門
控制系統
自動門控制系統
汽車安全氣囊控制系統的工作過程是：
傳感器檢測到汽車碰撞信號經診斷模塊判定和處理后，觸發氣體發生器給氣囊充氣。
開環控制系統分析
診斷模塊
氣體發生器
碰撞信號
氣囊
氣囊是否充氣
氣流量
如圖是一款紅外線感應自動開閉的垃圾桶，其工作過程是，當人手靠近桶蓋時，傳感器感應到人手信號，控制電路控制電磁連桿機構打開桶蓋；手遠離桶蓋后，控制電路延時10s后桶蓋自動關閉。
開環控制系統分析
控制電路
電磁連桿機構
人手信號
桶蓋
開/關
輸入
控制器
執行器
被控對象
輸出
總結
1. 控制系統的含義
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。且輸入與輸出之間有一定對應關系。
2. 開環控制系統的工作過程/繪制開環控制系統方框圖
控制器
執行器
輸入量
被控對象
輸出量
控制量
（給定量）
（被控量）
（大腦）
干活（手）
接收信號進行處理、判斷，下發指令
直接對被控對象進行控制
系統中所要求控制的裝置或生產過程
執行器的輸出信號

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