高中通用技术 控制系统ppt课件

以上活动的特征 :
一个输入信号（如手拔开关）对应着 一个输出信号（如灯亮或不亮）。
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自行车行 驶的速度是如 何控制的？
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
（传动控制系统） （输出） 踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
ppt课件 6
1 控制系统
（1）定义：任何一种控制的实现，都要通过若 输入 输出控 干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为
第四章 控制与设计
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1
二 控制系统的工作过程 与方式
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2
控制的手段
一、控制系统 二、开环控制系统
三、闭环控制系统
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3
日常生活中的控制举例
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4
日常生活中的控制：
A.拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手 动有关。 B.声光感应开关，当有声音时灯亮。 C.红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水， 离开则不出水。 D.宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。
（输出）
例如：下雨天能够自动关闭窗户的装置。
雨水
（输入）
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感湿器
电机
窗户
窗户的 关闭
（输出）
8
马上行动吧！
指出表中所列事例是否属于控制系统， 如果是，请指出系统的输入、输出分别 是什么。
是否属于 控制系统
电饭煲 是 是 是
输入
通电信号 通电信号
输出
温度 脱粒量 出水量
9
脱粒机 红外线自 动水龙头
案例1：自动门
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13
自动门控制系统的基本组成
传感器 自动门 红外传感 器 控门

日常生活中的控制举例
这些控制系统有什么共同特征？
1
这些控制是怎样实现 这个功能的呢？或者 说，它们工作过程是 怎样的呢？
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
设定重 锤位置
（输入）
比较器
+
—
重锤
蒸汽量
排汽孔
锅炉
重锤
锅内实际 压力
（输出）
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案例分析
判断下列控制系统是否属于闭环控制系统，画出方框图。
交通路口红绿灯控制系统（根据设定的时间来改变红绿灯时间）
设定时间
（输入）
时序控 制装置
时间
信号机
红绿灯
红绿灯的 灭与亮 （输出）
交通路口红绿灯自动控制系统（根据车流量大小改变红绿灯时间）
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普通电饭煲保温控制系统
低于65℃时
高于65℃时
当内锅温度下降到保温点（65℃）时，实施保温控制，内锅
温度继续下降时，双金片发生变形，触点开关接通，电热盘工
作，内锅温度上升；当内锅温度升到保温点（65℃）时，双金
片又发生变形，触点分离，电热盘停止工作，这样电饭煲就达
到了保温的目的。
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思考与讨论：
开环控制系统 开环
开环 开环
空调器温度控制系统
闭环控制系统 闭环
闭环 闭环
40
普通电饭煲煮饭温度控制系统
普通电饭煲的做饭控制中，首先输入“做饭指令”，按下 开关按钮，电热盘工作，煮饭开始，当内锅温度上升到限制 温度（103℃）时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下和永 磁体分开，触点开关分离，电热盘停止工作，电饭煲的做饭 工作过程结束，电饭煲进入保温控制。

水箱水位控制过程： 波动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀
打开，水箱进水，知道指定水位时，进水阀关闭。
• 抽水马桶水箱自动控制系统示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图.exe
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
讨论 在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计
哪几种方案？
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
福。岁月流走，却没有带走冬花的温柔；流年似水，却浸不老菊花的倾国倾城；时光飞逝，却让短暂的花香越发弥足珍贵。
讨论 在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计
哪几种方案？Rtj,jh,drtjdytkghiledurtjhfg,jhvnsrhdzstrjkjdt羊城的冬天，像春天一样，阳光灿烂，晴空万里，百花齐放，绿树精神抖擞，小溪缓缓流淌，湖水清澈见底。冬天，公园里花香四溢，菊花奔放，让游人一饱眼
二 闭环控制系统的设计
3、闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
例分析：
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
设计要求： • 当水箱水位低于某一指定gaodu时，进水口立即进水。 • 当水箱水位达到某一指定gaodu时，进水口停止进水。 • 控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别要求。
设计分析： • 从设计要求来看，当进水使得水箱水位达到一定gaodu时能自动停止进
水，因此我们选择闭环控制系统。 • 被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的gaodu，控
制量是进水管的水流量（进进水量），水箱水位的gaodu与进水量之间 呈线形关系。 • 主要干扰因素是水箱的出水流量。
方案构思： 采用浮球作为水位gaodu的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某
个gaodu时，出现了水位差（给定的水位gaodu与实际水位gaodu之差）， 这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进 水；当水箱水位达到水箱的某个gaodu时，水位差为零，进水阀关闭。

闭环控制系统 （coed oo）
灯的开关控制的过程：
输入信号
开关
灯
灯的开关控制的方框图：
手的动作 （输入）
开关
电路 电流
输出信号
灯
光线 （输出）
游泳池注水控制系统方框图：
设定注水时间 （输入） 定时器
水流量
游泳池的水位
进水阀门
游泳池 （输出）
1、定义： 控制系统的输出量不对系统的控制产生 2这、种特控征制：称为开环控制系统。
日常生活中的控制举例
自行车的传动（或动力）控制系统（contro tem）
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）
踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
思 考：
自行车的制动（或刹车）控制系统是怎样的呢？
电风扇的风速控制系统（contro tem）
电风扇风速的档位 （输入）
第四单元 控制与设计
第二节 控制系统的工作过程与方式
1、控制系统 2、开环控制系统 3、闭环控制系统
学习目标 1、分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简 单的工作过程。 2、熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的闭环控 制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。 3、掌握中所要求控制的装置和生产过程。
输出量：即控制系统所要控制的量。
阅读
希罗的自动门
1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车 却仍然要等待？怎么办？ 2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可 是有时水满了，有时却未满，怎么办？
······ ······
三、闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
电机、扇页
风速 （输出）

1、试分析这个管理方式是开环控制系统还是闭环控制系统？ 2、该控制系统的被控对象和输出量分别是什么？ 3、画出该控制系统的方框图。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
给 定＋ 量－
控制器
护士执行
护士的眼 睛
门诊室
门诊室里的 就诊人数
接
通
电
源
控制电路
发热盘
电饭锅 的内锅
电饭锅的内 锅温度
输入
热量
输出
给 定＋ 温－ 度
热量
控制电 路
发热盘
检测装置
电饭锅的 内锅
电饭锅的内锅 温度
1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/102022/1/102022/1/101/10/2022 7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/102022/1/10January 10, 2022 8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/102022/1/102022/1/102022/1/10
水流量
输出
设 定＋ 水－ 位
水流量
控制器
进水阀门
检测装置
游泳池水位 游泳池
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称为闭环 控制系统。
闭环控制系统方框图：

设
定
注
水
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
7
2、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， 这种控制系统称为开环控制系统。
主要特点：输出不影响输入，对输出不需要测量，通 常容易实现。
8
开环控制系统的方框图
输入量
控制器
设
定
注
水
定时器
时
Байду номын сангаас
间
输入
控制量
执行器
被控对象
输出量
进水阀门
二 控制系统的工作过程 与方式
1
一、学习目标
1、控制系统 2、开环控制系统 3、闭环控制系统
2
1、什么是控制系统
电子门铃的工作过程
3
控制系统：在一个控制过程中，若干个控制环节 组成的一个系统，称为控制系统。控制系统的输入 和输出之间有一定的对应关系。
控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制 系统。
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
9
案例分析
案例1：自动烘手机是靠红外线感知手的靠 近过程，没有人用的时候，鼓风机和加热电 炉丝都自动切断电源；当手的温度在红外传 感器监视范围之内时烘手机就启动。
案例2：普通家用电饭锅的煮饭控制：煮饭时 电源接通，内锅放在发热盘上，使锅内温度升 高，当温度达到80度C以上时，饭煮熟，进入 保温状态。
10
案例3：电视机和遥控器组成一个开环控制 系统。接通电源，打开电视机的开关，将 遥控器的前端对准电视机上的红外线检测 装置，通过按钮，可以选择频道节目。
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声控传感 控制器
输入量
控制器
电机
执行器
门
门的开、关
被控
输出量
对象
“芝麻开门”声控开门系统的控制方框图
7
知识点3 水塔注水控制系 统
1、水塔定时注水控制系统方框图：
设定 时间
延时 控制器
水泵
水流量 水箱
水箱的水位 (输出)
8
2、增加反馈后水塔注水控制系统方框图：
输入量 比较器 控制器
给定水位
微芯片
3
知识点1 飞镖的控制过程
？
控制量
击中靶心 大脑
方向、力度
肢体
飞镖
落点
输入量 控制器
执行器
输出量 被控对象
4
简单开环控制系统的方框图
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象 输出量
开环控制系统特征：
1、控制系统的输出量对系统的控制不产生任何影响 2、没有自动修正或补偿的能力 3、输入量到输出量之间的信号是单向传递
X 控制电路

执行器
控制量 被控对象
输出量
水泵 水流量 水箱 水箱的水位
水位检测装置
反馈环节
9
闭环控制系统特征：
1、系统的输出量能返回到输入端进行比较。
2、系统输出量对控制作用有直接影响。 3、系统的输出端与输入端信号之间存在一个 回路 ——反馈回路。
简单闭环控制系统的方框图：
输入量
比较器 控
×制
器
控制系统的组成和描述
1
欣赏
n 投掷飞镖 n 机器人足球
思考： 投掷飞镖和机 器人足球，按人工干 预程度分别是什么控 制，组成什么控制系

变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
控制与设计
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变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
自动门
水箱
空调
开环控制系统 闭环控制系统
被控对象
控制装置
传感器 控制器 执行器
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变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
7
输入 人眼
大脑、手
电机
输出 窗帘
人工控制：判断与指令由人发出。 自动控制：判断与指令由控制装置发出
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变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
控制：通过一定方法手段，使事物向确定 目标发展
人工控制 自动控制
控制系统的组成
输入
控传感器 制 控制器 反射式红 外传感器
控制器
电机
开环控制系统： 输出信号无反馈
输出 门
3
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
控制系统的组成
比较 输入 环节
传感器 浮子
控制器 连杆
执行器 阀门
被控对象 输出 水箱
反馈环节
闭环控制系统： 输出信号有反馈
4
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分

6
过程分析：
猎物位置
+ -
大脑判断
飞行
目测位置
捕猎物
实际位置
7
闭环控制系统的特征
在系统的输入量和输出量之间， 还有一条从输出量返回到输入端的反 馈环节，它们形成了一条闭合回路， 反馈环节使得输出量的改变对控制的 过程产生直接影响。
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给定值
+ -
控制器
执行器
干扰信号 被控对象
被控量
反馈环节
• 与开环控制系统对比： 1、 有无的 飞 球 控 制 器
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下列控制系统属于开环还是闭环？ 一个输入信号（手拔开关）对应着一个输出信号（灯亮） 控制系统的基本组成与工作过程 在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成了一条闭合回路，反馈环节使得输出量的改变 对控制的过程产生直接影响。 开环控制系统工作过程分析： 系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递 开环控制系统工作过程分析： 开关 灯的亮与不亮 控制系统的基本组成与工作过程 解决“闭环控制系统”相关问题： 开关 灯的亮与不亮
开关 灯的亮与不 亮
一个输入信号 （手拔开关）对应 着一个输出信号 （灯亮）
4
开关
输入信号
落地灯 输出信号
开环控制系统特征
系统的输出量仅受输入量控制， 输入量到输出量之间的信号是单向传 递
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• 解决“闭环控制系统”相关问题：
实例：
鹰发现猎物后，马上用眼睛估计它与猎物 相距的距离和猎物的方位，并向猎物飞行去。 在飞行的过程中，鹰的眼睛不断测出自己与猎 物的差距，大脑不断作出判断，通过调整翅和 尾的飞行状态，以缩小差距，使自己的位置越 来越接近猎物，直到捕获到它为止，这一过程 就是鹰的飞行控制过程，是闭环控制过程。

家用电冰箱的闭环电子控制系统
输入
预置温度 调节装置 比较器
控制(处理) 输出 (电子电路) (继电器) (微型电脑） 反馈
被控对象
(冷藏室)
检测 温度传感器
动画
两种控制系统的对比: 1,工作原理的对比: 开环 输出结果对系统的控制没有影响,即不反馈 闭环 输出结果返回输入端对系统的控制产生影响,即要反馈 1,工作过程的对比:
控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系.
输入量 电饭煲 脱粒机 电源电信号 电源电信号
输出量
锅内的热量
脱粒机的转速 红外水龙头 人手的红外线信号 水龙头出水量
控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统
自行车行驶速度的控制：
脚踩的力 脚蹬、曲柄、链轮、
（输入） 中轴、链条、飞轮
自行车行驶的速度
在控制系统中，为了分析方便，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。 控制系统方框图的作用：表示系统各个环节在系统中的位 置、功能和相互之间的关系。P104
(控制量)
输入量 控制器
(给定量)

执行器
被控对象 输出量
(被控量)
输入量:如游泳池的设定时间;控制量:流过的水量输出量:游泳池的水位; 控制器:发出控制命令的装置;执行器:进水阀门被控对象:游泳池.
(输出)
电风扇的风速控制:
电风扇风速的挡位 电机、扇叶 风速
(输入)
(输出)
1.游泳池注水控制系统P103 定时器进水阀门游泳池
设定注水时间 (输入) 水流量 游泳池水位 (输出)
2.自动门的控制系统P103
• 控制电路 红外线信号 电机 转动 自动门