高中通用技术地质版必修2课件 - 4.6 控制系统的实现(共14张PPT)

2.方框图中各环节的含义 (1)输入量:控制系统的给定量; (2)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; (3)执行器:直接对被控对象进行控制的装置或元件; (4)控制量:执行器的输出信号; (5)被控对象:控制系统中所要控制的装置或生产过程; (6)输出量:控制系统所要控制的量,也是控制系统的输出信号。
A.卷绕圈数的变化会引起电机转速变化,属于干扰因素 B.反馈信号是编码器测得的电机转动信号 C.控制量是变频器输出电流的频率 D.输出量是电机实时转速 解析 卷绕圈数的变化会引起电机转速变化,这个是改变了电机的应有转 速,是属于改变输入量,所以不属于干扰因素。
典例 2
浇铸机结晶器钢水液位控制系统示意图如图所示。浇铸时,中间包持续向 结晶器内浇注钢水,钢水在结晶器内冷却结晶后被拉坯装置拉出形成钢坯。 结晶器内钢水液位的稳定和高低,直接影响钢坯的质量和产量。钢水液位 波动引起电涡流传感器与液面之间的间隙产生变化,从而引起电涡流信号 变化,液位仪根据信号的大小计算出实际液位,送至PLC与液位设定值比 较,PLC根据比较差值通过驱动器控制电动缸运动,带动塞棒升高或降低,改 变中间包浇注口的大小,调节流入结晶器内钢水的流量,从而使液位稳定在 一定范围内。该控制系统中,对结晶器钢水液位控制精度没有影响的是
问题详解·释疑惑
典例1 典例2 典例3
结合具体案例对控制系统进行工作 过程原理分析
对控制系统的某个具体概念进行辨 析理解
从设计者的角度对控制系统进行设 计或优化分析
典例 1
(2022年浙江1月学考)如图所示,自动扶梯上 行控制系统示意图。红外传感器检测到乘 客进入扶梯时,控制器控制电动机拖动扶梯 快速运行,乘客离开后,扶梯慢速运行。关于 该控制系统,下列说法正确的是( D ) A.红外传感器起反馈作用 B.被控对象是电动机 C.执行器是扶梯 D.控制方式属于开环控制

2.环节及其作用
传感器 感器直接穿送过来的 信号，而在闭环系统中根据比较环节传送 过来的信号，产生控制器输出信号并传送 给下一个环节。
执行器 是控制器输出信号的执行机构，也称执行元件。
根据案例“自动门”和“水箱”填写下表
系统 开环
基本环节的一般 具有的控制通道 性名称
1.如果你来绘制控制系统的框图，你也这样做吗？
2.结合前面的技术试验，即另一种水位自动控制系统，在 下面的未完成的框图中，做好所有该做的工作。
二、控制系统框图中的通道与环节的作用
1.通道及其作用 框图中，信息流经的路径叫做通道。对于闭环控制系统
来说，有两类基本通道，那就是前向通道和反馈通道。前向 通道中，信息流自系统输人量，经比较环节、控制器、执行 器，直至被控对象。反馈通道中，信息流采自被控环节的输 出址，流经反馈环节，再反馈到系统的输入端（比较环节）。 两条通道，构成闭合回路，即闭环，简称回路。
闭环
试一试
控制系统框图的绘制与解释
1.试验田灌溉过程流量控制。 提示：依据土壤的湿度。 2.热水器出水温度控制。
说说你对绘制方法与技巧的看法
谢谢
（3）用带箭头的直线表示信息在系统中流动、传 递的方向与过程。
（4）加上比较环节，闭环。
一般闭环控制系统的框图如图所示。
2.绘制的技巧 人们看框图时，一般习惯于自左往右看。 但是我们不一定要采取自左往右画的方法，而采用上述
四个步骤的方法，即自右往左画。
这样做的好处在于：绘图的过程与系统组成的思路相 吻合，便于理解，概念清晰。特别是对于初学者，通过这 样绘制框图，有利于加深对控制系统的理解与把握。
控制系统框图
一、控制系统框图的绘制方法
控制系统框图是描述控制系统的重要方法之一，也是 学习控制与设计要掌握的一个重要内容。前面，已经出现 3个控制系统的框图。怎样刁能画好框图呢？现在，来研 究绘制框图的方法与技巧。

PART 04
控制系统的未来发展与挑 战
技术发展趋势与前沿
智能化技术
随着人工智能和机器学习技术的 快速发展，控制系统将更加智能 化，能够实现自适应、自主学习
和自主 制系统能够实现设备间的互联互 通，提升系统的整体协同效应。
云计算技术
云计算技术将为控制系统提供强 大的数据处理和存储能力，实现
用于生产线的控制，实现自动化生产
用于机器人的运动控制，实现自主导 航和作业
智能家居
用于家庭设备的控制，实现智能化管 理
PART 03
控制系统的实验与实践
实验设备与器材
实验器材
实验箱、传感器、执行器、微控 制器等。
实验设备
计算机、示波器、信号发生器、万 用表等。
辅助工具
导线、连接器、螺丝刀、钳子等。
常见类型与实例
常见类型
机械控制系统、液压控制系统、气动 控制系统等。
实例
自动门控制装置、汽车自动变速器控 制装置等。
PART 02
控制系统的设计与应用
设计原则与步骤
设计原则
稳定性、准确性、可靠性、可扩展性、可维护性
步骤
需求分析、系统架构设计、硬件选型与配置、软件编程与测试、系统集成与调 试、运行维护与升级
实验方法与步骤
1. 搭建控制系统
根据实验要求，选择合适的传感 器和执行器，使用连接器和导线 将它们连接到实验箱上。
2. 编程控制
使用微控制器编写控制程序，通 过计算机将程序下载到微控制器 中。
3. 测试与调试
运行控制程序，观察控制系统的 输出效果，使用示波器和万用表 进行调试，确保系统正常工作。
实验方法
2023-2026
END

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。
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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）