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高中通用技术 4.2控制系统的工作过程与方式课件 苏教版


2-4.2 控制系统的工作过程与方式

回顾上节内容
什么是控制? 控制有哪些手段? 控制有哪些应用?

在自行车传动控制系统中,它由上述多个个部件构 成,通过各个部件的有机组合,达到传动的目的。

1 控制系统

p102

控制系统: 任何一种控制的实现,都要

通过若干个环节,这些环节就构成了 一个系统,称为控制系统。
控制系统的输出与输入有一定的对应关系。

输入量

控制 环节

输出量

? 控制系统的组成
控制器 执行器 被控对象 反馈

根据自行车行驶、电风扇转动具体 的案例画出控制系统方框图:
自行车传动控制系统:
脚踩的力 (输入) 脚蹬、曲柄、链轮、 中轴、链条、飞轮 自行车行驶的速度

(输出)

电风扇的风速控制系统
电风扇风速的挡位 (输入) 电机、扇叶 风速

(输出)

马上行动(P102):请指出下列控制系统 中的输入、输出分别是什么? 控制系统
电风扇风速控制 电饭煲 脱粒机

输入
调速器或挡位 电源的电信号 电源的电信号
人手的红外信号

输出
风扇的转速 锅内的温度 脱粒的量
水龙头的出水量

红外线自动水龙头

思考:控制系统的工作过程是怎么样的?

控制系统的分类:
按照系统的控制方式分为开环控制系统、闭 环控制系统

按照系统功能分为温度控制、压力控制 、位置控制……
按照系统性能分为:线性系统和非线性系统 、连续系统和离散系统、定常系统和时变系 统、确定系统和不确定系统等

控制系统通常分为开环控 制系统与闭环控制系统 开环控制系统
输入 控制环节 输出

闭环控制系统
输入

控制环节
反馈环节

输出

电流
(输入)

电源、导线、开关

LED亮、灭
(输出)

期望流量
(输入)

大脑、手、水龙头 眼睛

实际流量
(输出)

小游戏
有两脸,“四官俱全”,没有鼻子。 请同学来“填”鼻子,一次,睁着眼睛画, 另一次闭着眼睛画。

两次最大的不同在哪里?

分析原因:
1、闭着眼睛画:开环控制
人脑控制手画鼻子:人脑——手——画鼻子 控制过程中,没有反馈环节,不能对控制结果加以 修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制,称 为开环控制。

2、睁着眼睛画:闭环控制
人脑控制手画鼻子,在此过程中,眼睛可以把手的 位置及画的效果及时反馈给大脑,使得大脑准确精 细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可 以把控制结果反馈给人脑,控制流向形成了闭合回 路。这种控制称为闭环控制。 人脑——手——画鼻子 | |———眼睛—————|

2 开环控制系统
什么是开环控制系统 控制系统的输出量不对系 统的控制产生任何影响的控 制系统,称为开环控制系统。

2 开环控制系统
游泳池的定时注水控制系统 p103
设定注水时间

定时器

进水阀门

水流量

游泳池
游 泳 池 的 水 位

2 开环控制系统

p104

在控制系统中,为了分析的方便,常采 用方框来表示系统的环节,用单向信号线 来表示系统信号传递的方向,这种图称为 控制系统的方框图,它表示了系统的各个 环节在系统中的位置、功能和相互之间的 关系。 开环控制系统的方框图:
给定值 控制量 被控量

控制器

执行器

被控 对象

概念

控制器—发出控制命令的装置或元件
执行器---直接对被控对象进行控制的装置或元件

被控对象--命令的作用对象
控制量 对控制对象所产生作用 给定量(输入量) 期望值

被控量(输出量)—控制系统所要控制的 量,也是控制系统的输出信号

案例分析:自动门的控制系统p103

控制量 被控量
红外装置 是否检测 到人体热 辐射发出 的信号

控制 电路
控制器

电机

转动

自动门

门的开/ 关

执行器 被控对象

案例分析:水泵抽水控制系统p104

控制量 被控量

电机
接通电源

转速

水泵

水流量

水管

出水量

控制器

执行器 被控对象

开环控制系统,信号的传递是单向的。

案例分析

画出

控制系统的组成方框图

按动 开关
输入量

电流量

开关
控制器

电源
执行器 控制量

LED
被控对象

亮或灭
输出量

LED

列举你所知道的开环控制系统, 并画出方框图。
p104
温度

1.普通家用电饭煲的煮饭控制 —开环控制
通电信号

开关

加热盘

内锅

温度升高 (煮饭)

2.公共汽车车门控制是开环控制
开关
状态 开/关

输入(开 /关 )

传动装置 执行活塞

车门

1.宾馆、酒店的自动叫醒服务控制系统。 2.火灾自动报警控制系统。
客人信息 房号时间 设置电 脑程序
计算机 拨号装置

电话机

铃声 叫醒 报警 信号

烟雾 信号

烟雾 探测器

报警 电路

报警 部件

小组讨论: 在你身边你见到的开环控制系统有哪些?
例: 电子门铃的开环电子控制系统

? 电子锁(汽车,电动车) ? 自动路灯 ? 声控门 ? 闹钟定时控制系统、

3 闭环控制系统
游泳池水位控制系统
给定水位 水流量
游 泳 池 水 位

控制器

进水阀门
检测装置

游泳池

比较器

3 闭环控制系统
闭环控制系统 把系统的输出量返回到输入端并对控制 过程产生影响的控制系统。 闭环控制系统的方框图如下:
给定值 控制量

被控量

控制器

执行器

被控 对象

比较器

检测装置 与开环控制系统相比,闭环控制系统多了一 个由检测装置组成的环节,构成一条闭合回路。

3 闭环控制系统
空调器温度控制系统方框图如下:
比较器 设定温度 ﹢ 控 制 电 路 压 制冷量 缩 机 空 输出温度 调 器

× ﹣

检测装置

在工农业生产以及日常生活应用中,常常会需要对容 器中的液位(水位)进行自动控制。比如自动控制水箱、 水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量,生活中抽水马桶的 自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制 等。其系统都为一般的闭环控制系统。

课本(P112)水箱的水位自动控制示意图
比较器 给定水位 ﹢

× ﹣

控 制 器

进 水流量 水 阀 门 检测装置

水 箱

水箱水位

3 闭环控制系统
穿针引线的动作过程也可看作是闭环控制 系统p111
线的位置
线 与 孔 针 对 准

大脑
眼睛



针、线

P106判断下列控制系统是否属于闭环控
制系统,画出方框图。

家用缝纫机的缝纫速度控制系统 属于开环控制系统
脚踩的力 缝纫转速

脚踏板

传动装 置

缝纫 机

电冰箱的温度控制系统
预 置 温 度
制冷量
箱 内 温 度

控制 电路

电机-压 缩器组 温控器\热敏 电阻

电冰箱

走道灯的声光控制系统
有 无 声 音

声 -光 传感器

触点延时 开关

走道灯

灯 亮 灭

/

/

课本(P107):工业锅炉是利用重锤 进行压力控制的,重锤挂在横杆上,杆的 支点在最左端,中间是锅炉的排气孔。请 分析它是如何实现压力控制的,横杆的作 用是什么。
比较器 设定压力 ﹢

× ﹣

重 锤

排 气 塞

锅 炉

实际压力

重锤

西 罗 的 自 动 门
祭坛 点火 水罐 重锤 转动轴
旋转量

庙门

庙门的 开或关

归纳总结

小结——必记的知识点

1、控制系统、开环控制系统、闭环控制系统的概念

2、开环控制系统
给定值 控制量 被控量

控制器

执行器

被控 对象
控制量

3、闭环控制系统
给定值

被控量

控制器

执行器 反馈环节

被控 对象

比较器

选择题
1以下四个控制系统,哪个一定是闭环控 制系统?( ) A.电冰箱 B.电灯 C.自动门 D.电梯 2下面控制系统中不属于开环控制的有 ( ) A.电风扇机械定时开关控制系统 B.电子门铃 C.自动门 D.空调温度控制系统

08安徽学业水平测试分析题 日光灯主要由启动器、镇流器、灯管 三部分组成,请你分析日光灯的启动 过程,以填空的形式完成下列各题。
1、日光灯的启动过程是一个控制系统,该控制系
统是一个__(开环/闭环)控制系统。 2、下图是日光灯的启动过程控制系统方框图,在 各括号中填写相应部分的名称。
输入量() 控制量

被控量( )

控制器 ( )

执行器 ( )

被控 对象

能力展示

画出控制系统方框图)

按动档 位开关


档位控 制电路

电动机

转动

扇叶

风速

期望 落点

力、方向

大脑





实际 落点

眼睛

? 根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、
判断,在你认为正确的表格中打

练习

开环电子 控制系统

闭环电子 控制系统

电子表 电取暖系统 空调 程序控制洗衣机 台灯 智能洗衣机 电热水器


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