資源簡介

技術設計2
第一單元 結構與設計
一、常見結構的認識
1、結構的概念：a
廣義：結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列 。結構決定著事物存在的性質。結構的各個組成部分稱為構件。
從力學的角度：結構是指可承受一定應力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
從自然界、技術領域、社會領域等列舉結構事例
自然界：雪花、貝殼、蜂巢、科羅拉多大峽谷 ……
技術領域：手機、汽車、羅浮宮、悉尼歌劇院……
社會領域：內容結構、組織結構圖……
結構可以抵抗能引起形狀和大小變化的力。（結構的五種受力形式：拉力、壓力、剪切力、彎曲力、扭轉力）
拉 力 ：物體所承受的拉拽力
壓 力 ： 擠壓物體的力
剪切力 ：兩個距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力
扭轉力 ：反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力
彎曲力 ：作用于物體 ,使它產生彎曲的力
2、結構的分類：b
根據物體的結構形態，結構分為實體結構、 框架結構 、 殼體結構三種基本類型。
實體結構是指結構體本身是實心的結構。其受力特點是： 外力分布在整個體積中。主要承受壓力。（如實心墻、大壩、墻壁、柱子、實心球等。）
框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。其受力特點是：支撐空間卻不充滿空間。 可以承受壓力和拉力等。（ 如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等。）
殼體結構是指層狀的結構。其受力特點是：外力作用在結構體的表面上。特別是當頂部受到壓力時，它能將力均勻擴散 。 （如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等。）
（生活中很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成，稱為組合結構，如埃菲爾鐵塔等。）
二、穩固結構的探析
1、結構的穩定性：b
1、結構的穩定性 —— 結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
2、影響結構穩定性的主要因素：b
① 重心位置的高低 、②結構與地面接觸所形成的支撐面積的大小、③ 結構的形狀。
內力：當一個結構受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用力會發生改變，產生一種抵抗外力的力，稱為內力 。
應力：構件的單位橫截面上所產生的內力稱為構件的應力 。
應力：作用在單位面積上的內力。
δ＝N/A (δ--- 應力（單位：pa 帕、Mpa兆帕 ） N---內力 （單位：N 牛） A---橫截面積 （單位：平方米 m2 )）1Mpa=106pa
應力有一個最大值，稱為容許應力。對應最大內力。
當外力大于內力的最大值，或者結構受到的應力大于容許應力時，結構就會被破壞。
3、影響結構強度的主要因素：c
（結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力）
①結構的形狀 、②結構的材料、③ 結構的連接方式
結構構件的連接通常有兩類：鉸連接 和 剛連接 。
鉸連接——被連接的構件在連接外不能相對移動，但可相對轉動。如：門與門框的連接
剛連接——被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。如：榫接、膠接、焊接
4、結構與功能的關系：b
結構決定著事物的性質，也直接影響事物的功能。
三、結構的設計
1、結構設計應考慮的主要因素：a
符合使用者對設計對象的穩定性 和 強度 要求，安全 因素，公眾和使用者的審美需求 ，使用者的個性化需要，對設計對象的成本 控制要求和一定的 使用壽命 等。
2、簡單結構的設計：c
①設計項目——②設計要求——③設計分析——④設計方案——⑤呈現草圖
（如：設計相框、雨傘架、垃圾桶、鞋柜、衣架、筆桶等）
四、結構的欣賞：
1、結構的實用性：b
優秀的結構設計不僅表現在結構的實用功能上，也表現在形式上，特別是功能與形式的統一上。
2、經典結構設計的欣賞與評價：c
賞析結構設計作品,可從技術與文化兩個角度進行
技術角度：使用功能、穩固耐用、造型設計的創意和表現力、材料合理性、工藝精湛程度等。
文化角度：文化寓意與傳達，美學原則，反映時代、民族、習俗方面特征，個性特征等。
第二章 流程與設計
一、生活和生產中的流程
1、流程的含義：流程是一系列連續有規律的活動,這些活動以確定的方式發生或執行,導致特定結果的實現. 包含環節與時序。
2、流程對生活工作、生產的意義：
對生活工作：提高工作和學習的效率，使我們生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障。
（例：洗衣、煮飯與燒菜的流程安排、碘鹽和味精佐料的加放流程、青霉素注射流程等）
對生產：運用科學合理的流程可以有效地組織生產、提高生產效率、保證產品質量、
保證安全生產、保護環境等。
（例：自動流水生產線的發明、農業莊稼的種植流程）
流程中工序的作業方式——串行和并行。
上一道工序完成之后才能進入下一道工序——串行。幾項工作同時進行——并行。
3、流程的基本組成：環節和時序
時間上的先后順序稱為時序（Time series），任何一項生產或生活活動都有一定的時序。時序體現了具體活動內容的先后關系,在這種先后關系中,有些步驟之間的時序是可以顛倒的（如:學生放學之后是先做家庭作業還是先進行體育活動）；而有些步驟是不可以顛倒的,不可顛倒的時序往往反映了事物或活動的內在規律或機理。（例：買票→ 候車→檢票→上車。）
我們把完成某個具體目標、組成某項生產或某項活動過程的若干階段或小的過程稱為環節。
4、常見的流程表達方式（流程圖）：a
流程圖有文字表達、表格表達、圖示表達、模型表達、動畫演示等。
5、流程圖的識讀和分析：c
識讀流程圖的要點： ⑴找流程的環節，明確每個環節的功能和作用； ⑵弄清流程中時序的體現與特征； ⑶流程是技術的核心概念之一。
不同的流程，產生的效益往往不同，“理解流程就是質量”、“流程就是效益”等。
6、流程分為工作流程和工藝流程
工作流程反映了完成一件事情、一項任務而進行的一系列有序的工作或活動的全過程。
工藝流程反映了從原材料投入到成品產出,通過一系列工藝或加工環節，順序地進行生產或制造某種產品的全過程。
書49頁：工藝流程是由一系列工藝或加工環節，以及反映這些環節之間相互關系的時序（先后順序）所組成。環節是具體的處理或加工內容和所需的技術或工藝要求，并對應著相應的設備、裝置和過程。時序（先后順序）則是生產和制造過程的反映。
二、流程的設計
1、流程設計應考慮的基本因素
對于工作和生活方面的流程設計,主要應考慮如何節省時間、提高工作效率、提高工作質量等目標.
對于生產活動的流程設計,主要應從提高效率、提高質量、節省資源、安全生產、提高經濟效益、提高管理水平等方面明確設計的目標.
2流程設計應考慮的基本因素：c
總體上：流程設計應該要研究內在屬性與規律。
具體的：流程設計的基本因素主要有材料、工藝、設備、人員和資金、環境等。
材料：不同的材料有不同的加工處理方法。
工藝：不同產品的工藝要求各異，流程設計也不同。
設備：生產設備的水平往往決定了流程的自動化水平。
人員和資金：不同的技術水平和必要的資金影響生產的過程、質量和周期。
環境：關注生產過程對環境的污染以及環境對生產的反作用。
3、流程設計的步驟：
4、簡單流程的表達：c
畫流程設計框圖的一般方法：⑴根據對事物的內在屬性和規律的分析，以及有關的考慮，將流程的全過程，按每個階段的功能、作用的不同，分解為若干小過程——環節，并用方框表示環節。⑵按照每個小過程應該經歷的時間順序，將各環節依次排開，并用箭頭線連接起來。
例：小鐵錘的錘頭加工流程圖：下料→劃線→鋸削→銼削→劃螺孔中心線→鉆孔→攻絲→倒角→淬火→電鍍。
小鐵錘的錘柄加工流程圖：下料→磨削圓頭→板牙套絲→電鍍。
5、簡單流程的表達：c
畫流程設計框圖的一般方法：⑴根據對事物的內在屬性和規律的分析，以及有關的考慮，將流程的全過程，按每個階段的功能、作用的不同，分解為若干小過程——環節，并用方框表示環節。⑵按照每個小過程應該經歷的時間順序，將各環節依次排開，并用箭頭線連接起來。
例：小鐵錘的錘頭加工流程圖：下料→劃線→鋸削→銼削→劃螺孔中心線→鉆孔→攻絲→倒角→淬火→電鍍。
小鐵錘的錘柄加工流程圖：下料→磨削圓頭→板牙套絲→電鍍。
三、流程的優化
1、流程的優化及目的：b
在設計和實施流程的過程中，經常需要進行不斷的修改和完善，這種對流程修改的過程，叫做流程的優化。
目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節約能耗、減少環境污染、保證安全生產等。
2、流程優化的內容：b
工期優化：例——（制作臺燈的工期優化）
工藝優化：例——（法蘭加工工藝優化）
成本優化：例——（配送路線安排的成本優化）
技術優化：例——（銀行自動取款機的發明）
質量優化：例——書本P58（洗衣流程的優化）
注：工期優化目的是為了縮短加工時間。主要手段是在不改變工藝的條件下，將某些環節的串行改為并行。
3、流程優化的條件：b
⑴內部條件：對流程內在機理的深入了解。
（例：對洗滌原理的了解，就會在流程中安排兩次漂洗）
⑵外部條件：流程優化要建立在“設備”、“材料”、“工藝”水平提高的基礎上。
（例：只有在具備鍛壓設備時，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工）
⑶人員技術水平的提高。
4、流程優化過程所應考慮的主要問題：c
對一個流程的優化，可以是整體的全面優化，也可以是對某一個指標進行優化。經常會有這樣的情況發生：某一個指標得到了優化，而使另外的指標下降了。比如，技術優化，可能使成本提高。成本優化了，也可能使質量下降。因此，在進行流程優化時，要綜合平衡，以取得整體優化的成效。
第三單元 系統與設計
一、系統的結構
1、系統的含義：b
概念：系統是由相互聯系、相互作用、相互以來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。
構成系統必須具備的三個條件：
（1）至少要有兩個或兩個以上的要素（部分）；
（2）要素（部分）之間互相聯系、互相作用，按照一定方式形成一個整體；
（3）整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
例：自行車的結構
例：一個企業就是一個系統，它是由人、財、物、事等要素組成的同時也是由管理部門、生產部門、營銷部門、供應部門等部分組成的。
　　一個班就是一個系統、一個人也是一個系統
2、系統的分類：a
（1）自然系統和人造系統。 例：生態系統屬于自然系統；飛船、房舍等屬于人造系統。
（2）實體系統和抽象系統。 例：計算機硬件屬于實體系統；軟件屬于抽象系統、哲學。
（3）動態系統：學校就是一個動態系統，它不僅有建筑物還有教師、學生
（4）靜態系統：例如：大橋、公路、房屋
（5）封閉系統：是與外界無明顯聯系的系統，如密閉罐中的化學反應
（6）開放系統：與外界有環境有信息、物質和能量交互作用，如商業系統，生產系統，生態系統
注意：系統有大小，大系統可分為若干個子系統，例如：地球生態系統由海洋生態系統、森林生態系統、陸地生態系統等子系統組成
3、系統的基本特性：b
(1)整體性（全局、集合）：——側重于“部分影響整體”。是系統的最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
系統是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態下所沒有的。
系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和。
例：一堆沙子，鋼材，水泥和繩索散放在一起沒有什么意義，但如果將它們按照一定的結構形成一個整體，如遷成一座懸索橋，就具有了交通的功能，而若蒜根繩索出現故障，就可能影響整座橋正常使用
　 例：一個企業是由管理部門、生產部門、營銷部門、供銷部門各部門組成的整體，任何一個部門都不可能單獨實現企業的目標
　　人的雙眼視覺功能大大超過兩只眼視覺功能簡單相加的和
例：巴爾扎克的塑像、“木桶理論”、一招不慎全盤皆輸、棄卒保車、“阿波羅”登月飛船上的零件
(2)相關性（匹配、關聯）：——側重于“部分與部分之間的關聯”
構成系統的各元素之間是相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響的關系，是彼此相關的。
例：古代建筑的“梁柱結構”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程
例：建筑物通過結構來承受重力，古代建筑多采用“梁柱結構”，當柱與柱之間的梁的跨度增大時，則梁的厚度要相應地加大，否則就不足以承受設計所需的重力，梁的跨度與梁的厚度之間的關系就反映了這一系統內部要素之間的相關性
例：廚具安裝，各個廚具之間的關系，與整體之間的關系？
(3)目的性（功能）：
任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區別不同系統的主要標志。
例：一個企業的目的是實現企業利潤的最大化，成本和能源使用的最小化等
一個鐘表的目的是為了滿足人們對計時功能的需要
(4)動態性（更新）：
物質都是不斷變化，因此系統是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。
例：機械轉動系統的零件之間都會有磨損，雷達天線24小時轉動以搜索目標；看病和生病的過程體現了一個系統的動態性
(5)環境適應性（自適應）：
注意:系統都存在于一定的環境之中，并不斷的與外界環境進行物質的能量的和信息的交換，系統必須適應外部環境的變化。
例：“春捂秋凍”、電冰箱不能緊貼墻放置
例：人這個系統為了適應這個環境會自動的進行調節，使我們的各個器官都能正常工作。
工廠里的機器運行時散發出大量的熱量，為了使適應炎熱的夏天要對系統局部設施采用風冷，水冷，油冷等措施
二、系統的分析
1、系統分析及其一般步驟：c
（1）什么是系統分析？
系統分析一般是從系統的整體功能出發，全面地思考與解決問題。
系統分析的目標：發揮系統的功能，實現系統的目標。
系統分析采用的方法：運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗。
系統分析產生的結果：擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原系統提出改進方案。
例：王選漢字激光照排系統
（2）系統分析的一般步驟？
2、系統分析的主要原則：a
（1）整體性原則
系統分析首先要著眼于子系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
例：田忌賽馬、丁謂修復皇宮、街道各部門施工
（2）科學性原則
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具用說服力。
例：種稻“三三進九不如二五一十”
（3）綜合性原則
系統分析時還要注重綜合性原則，要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水壩
3、系統的優化：c
——在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
約束條件：對系統起限制作用的，并且是不可人為調節的。
影響因素：是指對系統的目標產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
1>最優化方法解決問題的一般步驟：
　（1）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；
　（2）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；
　（3）選擇合適的最優化方法；
　（4）求解方程；
　（5）最優解的驗證和實施。
　 這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。數學模型是研究和掌握系統運動規律的有力工具，它是分析、設計、預報或預測、控制實際系統的基礎。是我們在解決問題時，常用的一種方法。
　　最優方法通常是在一定人力、物力、財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。
2>影響系統優化的因素
　　①優化追求的目標要適度。
　　②希望投入最小，而取得的效益最大效/耗比 性/耗比 性/價比 （比值越大，就越接近或達到最優化）
　　③系統優化使離不開條件，條件是否具備直接影響優化。
　　④某些不確定的或不可預見的因素也會影響系統的優化。
3>、最優化方法
　　最優化方法是系統學中的一個重要方法，它通常是指在一定的人力、物力和財力資源的條件下，使取得的效果（如生產產值、利潤、效益等）達到最大，而投入（如能源、資金、人力、時間等）達到最小的一種方法。
　　①要用定性和定量分析相結合的方法是系統最優化
　　②堅持系統整體的最優化。運用好權衡理念，舍卒保車，棄車保帥，這是為了保證對弈的最終勝利。
　　③不間斷地尋求最優化，系統的發展具有階段性，系統的優化是具有相對性的，要遵循系統的動態觀點，推動系統不斷進步。
例：農作物種植系統的優化——農業間作套種、利潤問題
三、系統的設計
——系統設計是在系統分析的基礎上，設計出滿足預定目標的系統的過程。它包含對某個系統進行技術設計，同時需要運用系統的思想和方法對其設計過程進行分析、設計。
（一）系統設計應考慮的主要問題：c
1、系統設計的目的與要求
系統設計要從整體出發，以系統整體功能的最優為目的
2、系統各部分之間的相互聯系與相互作用
系統設計要運用系統的思想綜合考慮和部分之間的關聯、沖突問題，注重各部分的橫向、縱向聯系。
3、系統設計方案的優化
首先從系統整體考慮優化，統籌兼顧，再在此基礎上完善各部分的設計。
馬上行動：為坐落在山里的村莊策劃一個筑路工程設計方案，需要籌劃：資金分配、人員調配、地質勘探、路向選擇、材料購置、施工進度等。從系統設計的思路出發，怎樣理順這些關系？
1.要實現的總體目標是安全、經濟、快速地完成筑路工程。
2.要選擇好筑路技術設計方案，如公路要越過兩座山坡，是穿隧道還是繞道行。
3.要考慮工期、人員、材料的具體安排方案，降低材料成本，減 少材料浪費，在不增加過多人員的前提下，提高工程進度等。
（二）系統設計的一般步驟：
將系統分解為若干子系統
確定各子系統的目標、功能及相互關系
對子系統進行技術設計和評價
對系統進行技術總體設計和評價
系統的名稱 組成要素（部分）
臺燈 燈罩、燈泡、底座、支撐架、開關
學校的多媒體教室 電腦、投影儀、音響設備、課桌椅
手表 發條、齒輪、表針、表殼
縫紉機 機頭、機座、傳動、附件
（三）簡單系統的設計：c
　　王丹家的樓梯燈壞了，她每晚從學校回來，走在黑洞洞的樓梯里，什么都看不見，為此，她利用學過的知識，設計并制作了一只簡易的手電筒，
1．提出設計要求：
可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。
2．設計分析（包括環境及約束條件）：
(1) 可把手電筒照明供電部分分為照明和供電系統兩個子系統。照明子系統的要素是燈泡，導線，供電子系統的要素是電源和開關。
(2) 手電筒的功能取決于它的各個組成要素，電源通過導線的連接驅動燈泡發光，這些要素缺少任務一個，手電筒都不能正常的工作。
(3) 選擇合適的元器件，使它們相互匹配。
3．系統的設計方案
重點考慮：系統由哪些子系統組成？系統各組分具有什么功能？各部分如何配合工作？如何解決矛盾沖突？
方案A
1、設計一個簡單的電路，畫出電路圖
2、根據電路圖，選擇元器件，如：燈泡，干電池，導線等，并搭接電路，
3、通過控制開關，使燈泡發光。
方案B
1、設計一個簡單的電路，畫出電路圖
2、根據電路圖，選擇元器件，如：二極管，干電池，金屬筒等，并搭接電路，
3、通過控制開關，使燈泡發光。
4．系統的評價及優化
編排出多個方案，從中篩選最佳方案。進行反復研究、征集意見、調整修改。
（四）系 統 論
以往研究問題，一般是把事物分解成若干部分，抽象出最簡單的因素來，然后再以部分的性質去說明復雜事物。這是笛卡爾奠定理論基礎的分析方法。系統分析方法能高屋建瓴，綜觀全局，別開生面地為現代復雜問題提供了有效的思維方式。所以系統論，連同控制論、信息論等其他橫斷科學一起所提供的新思路和新方法，為人類的思維開拓新路，它們作為現代科學的新潮流，促進著各門科學的發展。
第四單元 控制與設計
一、控制的手段與應用
1、控制的含義：b
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。
控制的實現需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制和自動控制
2、控制的手段：a
人工控制：控制的過程是在人的直接干預下進行的
自動控制：在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望的方向進行。
3、控制的應用：b
（1）生活：控制應用到生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境，使之滿足人們的需要。
（2）生產：生產中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制，控制在生產中得到了極為廣泛的應用。
（3）軍事國防：控制在軍事、國防等領域也有著廣泛的應用。
二、控制系統的工作過程與方式
1、簡單開環控制系統的基本組成和工作過程：c
概念：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響的控制系統。
例：紅綠燈定時控制系統、防盜報警控制系統、火災自動報警系統、公園的音樂噴泉自動控制系統、
紅外線自動門控制系統、普通電風扇風速控制系統、可調光臺燈控制系統等。
特征：系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。
方框圖：
輸入量：控制系統的給定量。
控制器：對輸入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：控制系統中所要控制的裝置或生產過程
輸出量：控制系統所要控制的量。
控制方式：按給定值操縱。信號由給定值至輸出量單向傳遞。一定的給定值對應一定的輸出量。系統的控制精度取決于系統事先的調整精度。對于工作過程中受到的擾動或特性參數的變化無法自動補償。結構簡單，成本低廉，多用于自動售貨機，自動報警器，自動流水線等。
2、閉環控制系統的基本組成：b
概念：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。
例：供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統、花房溫度控制系統、投籃、家用電飯鍋保溫控制系統、家用電冰箱溫度控制系統等。
特點：信號傳遞是閉合回路。
基本組成：與開環控制系統相比，閉環控制系統多了檢測裝置、比較器。
3、閉環控制系統的方框圖： c

4、控制器和執行器的作用：c
控制器：對輸入信號（偏差值）進行運算處理，并發出控制命令。
執行器：根據指令對被控對象直接控制。
三、閉環控制系統的干擾與反饋
1、干擾因素：c
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。
有的干擾因素是環境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風等；
有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。
2、反饋的含義：b
控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置，返回到輸入并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。
例：投籃、自動電水壺
3、反饋環節的作用：a
通過將輸出量通過適當的檢測裝置，返回到輸入并與輸入量進行比較，從而減少輸出量的偏差，穩定輸出量。
4、閉環控制系統的工作過程：a
（1）閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。
（2）工作過程：
由于干擾因素的存在，系統的被控量偏離給定值時；閉環控制系統中的反饋環節能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較；控制器根據比較得到的偏差信號進行調節，從而是系統的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。
例：供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統
5、功能模擬方法：a 以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬方法。
黑箱方法：a 把將要研究的系統作為黑箱，通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統內部結構及其功能的方法，就是黑箱方法。
例：通過輸入圖像、電或聲音信號，觀測、分析腦電波的輸出反應，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內部結構的細節，就是黑箱方法的運用。
6、開環控制系統與閉環控制系統的比較：
開環控制系統一般結構簡單，適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合。
閉環控制系統設計比較麻煩，結構相對復雜，構成控制系統的成本較高。閉環控制系統是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。
四、控制系統的設計與實施 P118 c
1、控制系統設計的一般思路：
系統要達到的目標？控制的對象？被控對象的特性？被控量和控制量？外界的主要干擾因素？怎樣的方案既達到目的、又經濟、易于實現？設備和元件？
設計一個控制系統，是選擇開環控制還是閉環控制，應根據對控制精度的要求以及條件的可行性而定。在控制系統設計過程中，被控對象的特性往往難以直接得到，通常是通過了解被控對象的輸入與輸出之間的關系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運算方式；一個控制系統中可能存在若干個干擾因素，需要分析主次，找出對系統影響最大的干擾因素；被控量與控制量的確定是控制方案的關鍵，對于簡單控制系統，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應選擇可控的、對抑制干擾因素和保持系統穩定又明顯作用的量；執行器、檢測器的選擇一是要根據被控量和控制量的需求，二是要根據控制的條件進行。總之，能達到控制的目的，采用易于實現的控制方式，降低控制成本、減少多環境的負面影響等，是我們控制系統設計必須考慮的基本問題。
控制系統的設計方案，還包括畫出必要的設計圖紙（控制電路設計或控制結構設計）和實施圖紙、撰寫設計說明書等。
2、開環控制系統的設計
開環控制系統的設計相對比較簡單，在明確設計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統的方案。
例如，普通電風扇控制系統的設計，被控對象是電風扇，被控量是電風扇輸出的風速，控制量是電機的轉速；如果是具有定時功能的電風扇控制系統的設計，則只需在開關環節加一個定時器就可以了。
3、閉環控制系統的設計
基本要求：
第一、一個閉環控制系統要正常工作，首先必須是穩定的。
第二、控制系統的控制精度必須符合要求，即系統的輸出量與給定值之差應控制
在允許的范圍之內。
第三、閉環控制系統應有較好的抗干擾性能。
在進行閉環控制系統的設計時，幾項控制要求之間往往會產生矛盾，需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。
F
S
明確問題,
設立目標
收集資料,
制定方案
分析計算,
評價比較
檢驗核實,
做出決策
按人工干預來分：人工控制、自動控制
按執行部件來分：機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制
PAGE
- 1 -

展開更多......

收起↑