資源簡介

(共16張PPT)
第四章 控制及其設計
第三節 簡單控制系統的設計
教學內容
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。
引入
帶童鎖的飲水機
有些飲水機的設計沒有考慮到兒童在使用時，可能會誤操作將熱水閥門打開而導致其被燙傷的情況。
為飲水機多加了一個開關，這個開關稱為熱水鎖，在取熱水時，必須先按熱水鎖，然后再打開熱水閥，飲水機才能出熱水。
簡單的控制，也可解決很多實際問題。
控制系統設計遵循設計的基本原則。
第一步 確定控制目的。
第二步 確定系統的被控量。
第三步 明確系統各項指標。
第四步 根據前面的要求和參數，確定控制系統的結構。
第五步 建立系統各環節的模型。
第六步 確定待調參數。
第七步 測試系統的性能。
一、控制系統設計概論
控制系統設計的基本過程。
LED數碼顯示器的設計
LED數碼管是由8個發光二極管封裝在一起組成“8”字形的器件。
7個發光二極管組成“8”字形的每一段。
1個發光二極管組成一個小數點。
各段分別由字母A、B、C、D、E、F、G、DP來表示。
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
共陰數碼管：全部LED的陰級連接在一起，通過陽極控制。
共陽數碼管：全部LED的陽級連接在一起，通過陰極控制。
二、設計實例
LED數碼管產品
LED數碼顯示器的設計
共陰極數碼管，陰極串聯電阻。
顯示數字3需要連接5個陽極。
分別連接A、B、C、D、G。
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
1．明確設計目的
一個實用的LED數碼顯示器通常由多位數碼管組成，我們設計只使用一 個數碼管，通過適當的設計，完成0～9的顯示。
2．確定被控量及設計指標
采用LED作為發光元件，顯示的數字是以光的形式展現，所以該設計的被控量就 是LED數碼管各段的亮度，且只有亮、滅兩種狀態。
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
3．確定系統結構
通過上述步驟，我們就可以根據具體的要求來確定控制系統的結構。
怎樣控制LED數碼管8個段的亮、滅是該設計的關鍵。
控制系統有開環和閉環、手動和自動等形式，你決 定采取哪種形式呢？
討論
你能寫出幾種實現方案？
你的方案與其他同學的方案相比有哪些優點和缺點？
你的方案可行嗎？（如材料是否容易得到、加工是否容易、造價是否合理等）
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
4．選擇實現方法
讓LED數碼管顯示特定數碼最簡單的方法就是采用機械開關進行手動控制。
假設我們 要顯示數字“3”，且采用共陽極數碼管，由數碼管各段的排列分布可知， 顯示“3”應使A、B、C、D、G段發光。
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
顯示數字與連接端的關系：
連接端 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A ● ● ● ● ● ● ● ●
B ● ● ● ● ● ● ● ● ●
C ● ● ● ● ● ● ● ●
D ● ● ● ● ● ● ●
E ● ● ● ● ●
F ● ● ● ● ●
G ● ● ● ● ● ● ●
二、設計實例
實踐活動：
自己動手設計連接能顯示其他數字的控制電路。
前面的案例，如果采用共陰極數碼管，電路圖應怎樣修改？
根據連線圖，填寫表格
顯示3連線圖：
系統名稱 控制器 控制量 被控對象 被控量 控制類型 控制方式
數碼顯示 開關 電壓 數碼管 發光 開環 手動
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
5．部件模型及主要參數的確定
對一個復雜的控制系統，在確定了系統結構后，先要對系統中的各部分建立對應的數學模型，然后進行一些理論分析和仿真。
當系統較為簡單時，我們可以先通過簡單的運算，得到一些必要的參數，然后用實驗的方法調試系統的工作，直到滿意為止。
6．驗證、完成你的設計
確定了設計方案，并按選定的控制方法驗證了各部分的工作后，就可以將它們組裝起來。
設計和交流的方法，應盡可能做到：
（1）用計算機繪制各部分的原理圖及安裝圖。
（2）設計系統制作的工作流程。
（3）協同工作，共同完成整個設計。
二、設計實例
LED數碼顯示器的設計
7．評估你的設計
完成設計后，為了測試系統設計是否達到預期目的，還需要從以下幾個方面進行評 估：
系統是否安全、可靠？能否按設計的要求工作？
其他同學對你的設計有什么看法？
整個系統的造價是多少？
如果你有更多的時間，你會對其做哪些改進？
為你的設計寫一份使用說明書。
8．優化你的設計
上面的設計由于一 次連線只能顯示一個數字，實際的應用價值有限。我們怎樣將它做得更合理、更智能呢？
采用4511專用集成電路控制1位數碼管的原理 圖，這個電路可以通過4個開關的組合來控制數碼管的顯示，比起前面的設計靈活 性高了很多？
二、設計實例
總結
謝謝!

展開更多......

收起↑