通用技术开环和闭环控制系统

第四单元控制及其设计第2节开环控制系统的工作过程[学习目标]（1）简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程（2）闭环控制系统的基本组成（3）简单的闭环控制系统的方框图（4）控制器和执行器的作用[课前预习]1、控制的含义2、控制的分类3、控制的应用（1）、人们按照自己的，通过一定的，使事物向，这就是控制。

（2）、理解一个控制现象，要明确、和。

如汽车方向驾驶，控制对象是，控制目的是，控制手段是。

（3）、按照执行部件的不同，控制分为、和。

[课堂导学]【任务一】——理解控制系统【技术体验】搭建雨水收集池水位报警装置工作过程分析：一、控制系统1、 含义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。

2、控制系统通常又分为 控制系统和 控制系统。

【任务二】——分析开环控制系统工作过程【技术体验】搭建定时浇水控制系统模型二、开环控制系统1、含义：控制系统的 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。

2、开环控制系统的方框图输入量：控制系统的给定量，即控制系统为达到设定目标所需要的输入信号，作用于控制对象或系统输入瑞，并可便系统具有预定功能或预定输出的物理量。

输出量：控制系统所要控制的量，使系统要达到的设定目标，表现于控制对象或系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。

控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。

执行器：接受控制器输出的控制信号，产生具体的控制效果，使输出量产生预期的改变，是控制系统实现目标达成的主要工作部件，直接对被控对象进行控制的装置或元件。

控制量：执行器的输出信号，一般也可为执行器所做的功的形式。

被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程3、简单的开环控制系统工作过程控制器接收到输入信号，命令执行器工作，执行器做功输出控制量，使被控对象状态变化，从而输出既定目标。

实例说明：火灾报警控制电路基本组成如下面方框图所示：【学生活动】1、用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框图中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。

⾼中通⽤技术课程开、闭环控制系统的区分2019-08-24在⾼中通⽤技术课程的《技术与设计2》中，我认为对学⽣来说，最⼤的重难点应该就是开环控制系统和闭环控制系统的判断与分析。

在教材中，对开、闭环控制系统分别是这样定义的：“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；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。

”从定义来看，闭环控制系统⽐开环控制系统多了⼀个检测输出量并返回输⼊端⽐较的过程，也就是反馈环节，因此，判断有没有反馈环节，就是我们区分开、闭环控制系统的⼀个最明显的标志，也是最确切的办法。

但是我发现学⽣在⾯对⼀个控制系统的时候，却经常不能很好地判定到底有没有反馈。

尤其有的同学经常把检测输⼊信号的装置当成了反馈环节中检测装置，以致把开环控制系统误判成了闭环控制系统。

⽐如⾃动门控制系统，系统中有⼀个检测装置，但这是⽤来检测有没有⼈站到门⼝的装置，⽽不是检测输出量并返回到输⼊端的装置。

因此，不能以此来判定这⾥有⼀个反馈环节，这是⼀个闭环控制系统。

在教学过程中，根据我⾃⼰对开、闭环控制系统的理解，我让学⽣可以再⽤以下⼏种⽅法来辅助区分这两者：1. 看输⼊量与输出量开、闭环控制系统的输⼊量与输出量之间都是有⼀定关系的。

⾸先，在不考虑⼲扰因素的情况下，开环控制系统的输⼊量与输出量应该是⼀⼀对应的。

⽽闭环控制系统系统则是⼀个输⼊量对应多个输出量；其次，因为闭环控制系统的输⼊量与输出量要在⽐较器中进⾏⽐较，所以必须是同⼀种量。

只要把握好这两种关系，我们就可以⽐较容易地判断出⼀部分开环控制系统。

⽐如，电风扇控制系统，⼀个挡位对应⼀个风速，改变挡位，风速就要随之变化，输⼊量与输出量不是同⼀种量且⼀⼀对应，这肯定是⼀个开环控制系统。

2. 看该系统的输出量是不是⾃动维持在某个状态上详细⼀点说，就是看这个系统在⼯作过程当中，⼀旦输出量发⽣了变化，会不会⾃动、及时地进⾏调整，把输出量维持在原来的状态上。

开环控制闭环控制通用技术开环控制和闭环控制是控制系统中常用的两种技术手段，它们在不同的应用场景下具有各自的特点和优势。

本文将从开环控制和闭环控制的基本概念、原理、特点以及应用等方面进行探讨，旨在探究开环控制和闭环控制的通用技术。

一、开环控制的基本概念和原理开环控制（Open Loop Control）是指在控制过程中，输出信号不受系统的实际状态或反馈信息的影响，仅依靠预先设定好的控制策略进行控制。

开环控制不考虑系统的实际状态和误差，只根据预先设定的输入信号和系统模型进行控制。

开环控制的原理可以用以下简单的模型来描述：输入信号经过系统处理后，得到输出信号。

在开环控制中，输入信号和输出信号之间没有直接的联系，输出信号的质量和精度依赖于系统本身的性能。

二、开环控制的特点和应用1. 特点（1）开环控制简单直观，易于实现和调试；（2）开环控制没有反馈环节，不受外界干扰和系统变化的影响；（3）开环控制的稳定性和精度较低，容易受到误差积累的影响。

2. 应用（1）开环控制常用于一些简单的、不需要高精度的控制系统，如电风扇、电灯等；（2）开环控制也常用于一些实时性要求较高、但对控制精度要求不高的系统，如机器人的简单动作控制。

三、闭环控制的基本概念和原理闭环控制（Closed Loop Control），又称反馈控制，是指在控制过程中，输出信号通过传感器测量得到的反馈信息作为输入信号的一部分，用于调整和修正控制系统的工作状态。

闭环控制通过不断的比较实际输出和期望输出之间的误差，采取相应的控制措施来调整系统的工作状态，从而实现对输出信号的精确控制。

闭环控制的原理可以用以下简单的模型来描述：输入信号经过系统处理后，得到输出信号，并经过传感器测量得到的反馈信息与期望输出进行比较，计算出误差信号。

根据误差信号，控制系统采取相应的控制策略，调整系统的工作状态，使输出信号逐渐趋近于期望输出。

四、闭环控制的特点和应用1. 特点（1）闭环控制具有较高的稳定性和精度，能够有效抑制系统中的干扰和误差；（2）闭环控制能够适应系统的变化和外界的干扰，具有较强的鲁棒性；（3）闭环控制的设计和调试相对较复杂，需要对系统的动态特性进行建模和分析。

第二节控制系统的基本组成与工作过程导学案一．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。

二．学习过程我们先来分析两个典型控制案例，旨在了解控制系统是怎样构成的，以及它们是怎样实现控制的。

【案例1】自动门自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的(图1)；当有人来到门口时，门打开(图2)；当人离开门口后一段时间，门又关闭。

功能(1)无人时，常关；(2)有人时，开门。

技术要求(1)当人距门l m(也可设为其他值)时，门即打开；(2)门打开后，延时10 s(也可设为其他值)后关门。

门是怎样实现自动开、关的呢?我们来看一看自动门(实际上是自动门系统，简称自动门)的组成和工作过程。

系统组成①门；②电动机；③控制器；④传感器。

工作过程(1)当有人到达门前某一距离(如1 m)时，传感器感知，并发出“有人”的信号；(2)控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机(这里电动机叫做执行器，也称驱动器)；(3)电动机根据传来的开门信号转动，门被打开(这里的门叫做被控对象，也称为控制对象)；(4)控制器保持开门信号延时(如10 s)后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。

上述的系统组成与工作过程，可以用图3表示。

在图3中，从左往右看：当门口有人时，即有输入，传感器感知并形成信号。

信号先后经过控制器、电动机的变换与传递，直到把门打开，叫做有输出(门动作，打开)。

没有人，则无输入，不发生信号传递，当然没有输出(门无动作，常关)。

【问题思考】当有人一直站在门口时，自动门会怎样动作？为什么？【案例2】水箱水位控制再来看水箱的水位控制。

当水箱内的水没有达到设定的水位(水箱内的“△”所示)时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水；当水面达到设定位置，水龙头关闭。

它有两种控制方式：一为人工控制(图4)；一为自动控制(图5)。

通用技术开环和闭环控制系统引言在现代工程领域，控制系统被广泛应用于各种设备和机器中，用于监测和调节系统的运行状态。

控制系统根据设定的目标值对系统进行控制，以使系统达到预期的工作状态。

在控制系统中，存在两种基本的控制策略，即开环控制和闭环控制。

本文将对开环控制和闭环控制的基本概念和技术进行介绍，并讨论它们在通用技术中的应用。

开环控制系统开环控制系统是一种基本的控制策略，它通过将输入信号直接传递给执行器来控制系统的输出。

在开环控制系统中，不考虑系统的实际输出和期望输出之间的差异，也不对实际输出进行测量和反馈。

因此，开环控制系统的控制效果主要依赖于输入信号和执行器的性能。

开环控制系统具有简单、稳定等优点，适用于一些简单且可预测的系统。

例如，开环控制系统经常应用于家用电器中，比如电磁炉和微波炉等。

在这些设备中，输入信号和执行器之间的关系相对简单，因此开环控制系统可以实现较好的控制效果。

然而，开环控制系统也存在一些缺点，例如对参数变化和噪声的鲁棒性较差。

闭环控制系统闭环控制系统是一种比较复杂的控制策略，它将系统的实际输出与期望输出之间的差异作为反馈信号，通过调节输入信号控制系统的输出。

闭环控制系统通过不断测量和反馈实际输出来实现对系统的精确控制，并具有较好的鲁棒性和适应性。

闭环控制系统通常包括传感器、控制器和执行器等组件。

传感器用于测量系统的实际输出，控制器根据实际输出和期望输出之间的差异计算调节量，执行器根据控制器的输出执行相应的操作。

闭环控制系统通过不断测量和反馈实际输出，使系统的输出逐渐趋近于期望输出，从而实现对系统的控制。

闭环控制系统在工业自动化、机器人技术等领域得到广泛应用。

例如，在自动驾驶车辆中，闭环控制系统可以通过传感器测量车辆的位置和速度，并根据目标路线和速度计算调节量，控制车辆的行驶方向和速度。

闭环控制系统的高精度和鲁棒性可以使自动驾驶车辆在复杂的交通环境中准确地执行各种操作。

开环和闭环的比较开环控制系统和闭环控制系统的选择取决于实际应用中的需求和要求。

高中通用技术课程开、闭环控制系统的区分
高中通用技术课程中，开环与闭环控制系统是密切关联的，它们扮演着不同的角色，是高中学生深入学习和理解通用技术课程的关键。

那么，它们之间有何区别呢？
开环控制系统是一种较为简单的控制系统，由输入信号和输出信号、控制模型和控制器组成，它提供了一种执行控制的基本方法，通过调整输入信号实现对输出信号的控制，从而实现对固有对象的控制，其优点在于由于结构简单，所以其传递时间较短，可以较为有效地实现控制。

而闭环控制系统则是一种更为复杂的控制系统，其实现控制的机制与开环控制系统大不相同，由输入信号、输出信号、控制模型、传感器、反馈信号、控制器及控制对象等组成，包含了开环控制系统所不具备的传感器和反馈信号组成部分，使其能够精确控制固有对象，能够较好地抵抗外界扰动。

总结而言，开环控制系统是结构较为简单而且传递时间较短，能够有效地实现控制；而闭环控制系统则拥有更复杂的结构，能够有效地抵抗外界扰动，实现更高精度的控制。

因此，熟悉开环与闭环控制系统的区别，对于高中生深入学习和理解通用技术课程大有裨益，具有重要的意义。

通用技术开环控制系统优质课引言开环控制系统是通用技术领域中一个重要的概念。

本文将全面、详细、完整地探讨开环控制系统的原理、优点、缺点以及应用场景等方面。

开环控制系统的定义开环控制系统是一种将输出和输入之间的关系直接通过系统参数传递的控制方式。

在开环控制系统中，系统输出不会对系统输入进行修正或调整。

开环控制系统的原理开环控制系统由控制器、执行器和过程构成。

控制器接收输入，将其与参考信号进行比较，并计算出控制量。

执行器将控制量转化为输出信号，进而控制过程。

开环控制系统的优点1.简单：开环控制系统结构简单，易于实现和维护。

2.快速：开环控制系统响应速度快，无需等待反馈信号。

3.稳定：开环控制系统不受外界扰动的影响，输出稳定。

开环控制系统的缺点1.鲁棒性差：开环控制系统对外界扰动和参数变化敏感。

2.误差积累：开环控制系统无法修正输出误差，可能导致积累。

3.无法适应变化：开环控制系统无法适应系统参数和工作环境的变化。

开环控制系统的应用场景1.工业生产：开环控制系统可用于对物流流程、装配线和生产设备的控制。

2.自动化驾驶：开环控制系统可用于自动驾驶车辆的控制。

3.机器人控制：开环控制系统可用于机器人的动作控制。

开环控制系统与闭环控制系统的比较特点开环控制系统闭环控制系统结构简单复杂鲁棒性差强误差修正无有控制精度低高响应速度快慢开环控制系统的应用实例1.电饭煲：电饭煲的加热过程使用开环控制系统，设定时间和功率，不需要反馈调整。

2.电动汽车：电动汽车的电机控制使用开环控制系统，通过设定电流、电压和转速来控制驱动力。

3.空调：空调的温度控制使用开环控制系统，设定温度，不需要实时监测。

总结开环控制系统是一种简单且快速的控制方式，适用于一些对精度要求不高、响应速度要求较快的应用场景。

然而，鉴于其鲁棒性差、误差积累和无法适应变化等缺点，闭环控制系统在一些更为复杂和精确的控制任务中更为常见和有效。

开环控制系统的应用范围仍然相当广泛，在工业生产、自动化驾驶和机器人控制等领域都有着重要的作用。

《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案第一课时一、导学目标：1、了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的定义和特点。

2、掌握开环电子控制系统和闭环电子控制系统的工作原理及应用领域。

3、能够区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统的优缺点以及适用情况。

二、知识点整理：1、开环电子控制系统：开环电子控制系统是指在控制过程中，输出信号不受到反馈信号的影响。

系统通过设定的控制输入，直接输出相应的控制信号，没有闭环反馈机制。

特点：a. 简单，结构清晰。

b. 对外部环境变化敏感，影响较大。

c. 无法对实际输出与期望输出进行实时调整。

d. 适用于一些简单稳定的控制系统。

2、闭环电子控制系统：闭环电子控制系统是指在控制过程中，输出信号受到反馈信号的影响。

系统通过采集反馈信息，对实际输出与期望输出进行比对调整，实现系统稳定控制。

特点：a. 复杂，包含反馈调节机制。

b. 对外部环境变化具有一定的抗干扰能力。

c. 能够实时调整输出，使系统更加稳定。

d. 适用于对系统精度和稳定性要求较高的场合。

三、案例分析：某工厂的温度控制系统：开环电子控制系统：传感器采集温度信息，根据预设的温度范围，直接控制加热器的工作时间。

但由于环境温度波动较大，导致控制系统无法保持恒定温度。

闭环电子控制系统：传感器采集温度信息，与预设值进行比对，通过PID控制算法动态调整加热器的工作时间，实现精确控制温度稳定在设定值。

四、讨论与总结：1、开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有优缺点，应根据具体应用场景选择合适的控制系统。

例如，对于一些简单的控制系统，开环系统更为适用；对于精度和稳定性要求较高的系统，闭环系统更为适用。

2、在实际工程中，闭环控制系统常常被广泛应用于自动化生产线、机器人控制等需要精准控制的领域；而开环控制系统则适用于一些简单的电子产品中。

3、了解开环和闭环控制系统的工作原理及特点，对于电子控制系统的设计和调试具有重要意义，能够提高系统的稳定性和可靠性。

如何辨别开环和闭环控制系统摘要：控制系统是通用技术课里一个重难点之一，纵观两次通用技术高考，这个知识点占有相当大的分量。

但这也是相对比较专业知识，教师缺少这方面的知识，平时可能会遇到很多难题，尤其是开环和闭环控制系统的判别，想要容易判别它们就要抓住一个关键，还有理清两个基本点。

关键词：控制系统开环控制系统闭环控制系统反馈《控制与设计》这个单元是通用技术里的难点之一，在教学中教师应熟悉有关自动控制方面的专业知识，理解控制系统的基本理论和工作原理，特别是开环和闭环控制系统的区分的问题常常困扰了很多通用技术教师。

在通用技术高考大纲中要求比较高，对所列知识要理解其确切含义及其中的技术思想方法，能够进行叙述和解释，并在解决技术设计的实际问题中运用它们；再从两次高考的分数比例来看这一单元的重要性，在08年10月的高考中，选择题2道共4分，简答题1道6分，总共占10分；09年3月份高考中，比例没有改变，题型也没有变化，100分卷面还是占了10分。

题目涉及的内容都是与学生的生活密切相关，难度并不大，因此在教学中应重视这个单元，并充实自身的专业知识，理清教学的困扰。

那下面就针对于辨别开环和闭环控制系统的问题提出一些看法，供老师们参考。

从定义上看：开环控制系统是指控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。

而闭环控制系统是指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。

区别的关键看是否存在反馈，反馈肯定有适当的检测装置把系统的输出量返回到输入端的过程。

这里出现了检测装置，就引起了不小的误解，有人认为有检测装置就是闭环控制系统这样的错误认识，例如：自动门的案例，当人走进自动门时，红外线装置检测到人体红外线信号，然后通过处理电路，启动电机的正转和反转，实现开门和关门。

此控制系统属于开环控制系统，虽然这里有存在红外线检测装置，但不是闭环控制系统，关键看检测装置检测到的信号是输入量还是系统的输出量，也就是看是否存在反馈。

第四章控制与设计（一）本章重点知识阐述：（1）控制是人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展。

这里所说的手段就是控制技术。

（2）简单的控制系统由两部分组成，即被控对象和控制装置。

其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括反馈环节和比较环节。

（3）闭环控制系统是信息流经一个闭合环路，在其系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为反馈。

开环控制系统是信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动，也就不存在闭环。

（4）干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响，这种影响越小越好。

分析一个控制系统的干扰因素要分析控制系统易受到其外部环境或条件中的哪些因素的影响。

（5）控制系统的运行调试通常有以下几方面的内容，即：系统的试运行、系统参数的调整、其他问题的发现与解决。

（6）控制系统的评价与优化通常有以下几个方面内容，即系统方案的评价与优化，系统制作水平的评价与优化，系统的总体评价与优化等。

（二）基础知识再现：1、信息流经一个闭合环路，这类系统称之为。

此系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为。

2、闭环控制系统与开环控制系统，是两类不同的系统。

从构成形式上看，二者的不同表现为。

从本质上讲，二者的不同在于。

3、简单的控制系统由两部分组成，即和。

其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括环节与环节。

4、开环控制系统的结构和原理比较简单，信息从输入端传到输出断，仅有一条路径。

它的最大缺点是不高；闭环控制系统的结构较为复杂，信息流经的路径有两条，它可以有较高的和较强的性能。

5、控制系统框图中，信息流经的路径叫做，对于闭环控制系统来说，有两个基本通道，那就是和。

6、在控制系统中，将控制器的信号转换成能影响被控对象的信号的装置，称为。

7、在人体温度控制系统中，皮肤相当于。

8、就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。

通用技术高中知识点通用技术是一门立足实践、注重创造、高度综合、科学与人文融合的课程。

在高中阶段，通用技术涵盖了丰富的知识点，为学生的综合素质提升和未来的发展奠定了基础。

一、技术的性质1、技术的目的性任何技术的产生和发展都是为了满足人类的需求和愿望。

比如，汽车的发明是为了提高交通效率，满足人们出行的需求。

2、技术的创新性创新是技术发展的核心。

新技术的不断涌现推动着社会的进步。

从蒸汽机到内燃机，再到电动汽车，技术的创新不断改变着我们的生活。

3、技术的综合性技术往往需要综合运用多种学科知识，如物理学、化学、生物学等。

例如，制造一部手机，就需要涉及电子技术、材料科学、通信技术等多个领域的知识。

4、技术的两面性技术既可以给人类带来福音，也可能带来危害。

比如，核能的利用既能提供大量的能源，但如果发生核泄漏，又会对环境和人类健康造成巨大威胁。

5、技术的专利性技术的创新成果需要得到保护，专利制度就是为了鼓励发明创造，保护知识产权。

二、设计的基本原则1、创新原则设计要追求创新，突破传统，以新颖独特的方式解决问题。

2、实用原则产品要能够满足人们的实际需求，具有实用价值。

3、经济原则设计要考虑成本和效益，以最小的成本获得最大的效益。

4、美观原则产品的外观造型要具有美感，能给人带来视觉上的享受。

5、道德原则设计不能损害他人利益和社会公共利益，要遵循道德规范。

6、技术规范原则产品要符合行业标准和技术规范，确保质量和安全。

7、可持续发展原则设计要考虑资源的合理利用和环境保护，实现可持续发展。

三、人机关系1、人机关系的含义人机关系是指人在使用物品时，物品与人产生的相互关系。

2、人机关系要实现的目标高效：在设计中，要考虑人的操作效率，使人能够轻松、准确地完成任务。

健康：产品的设计要有利于人的身体健康，避免造成身体损伤。

舒适：让人在使用产品时感到舒适，减少疲劳感。

安全：确保使用者的人身安全，避免发生意外事故。

四、技术试验1、技术试验的重要性技术试验是技术研究不可缺少的基本方法和手段，通过试验可以验证产品的性能和质量，发现问题并进行改进。