控制系统的基本组成与工作过程.ppt

第四章 控制与设计,第二节 控制系统的基本组成 与工作过程,什么是控制？,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，就形成了控制。,回顾知识,手段：控制技术,控制必备的三个条件：,1、控制要达到什么目的； 2、控制的对象是什么； 3、采取什么控制手段。,目的对象手段 控制三要素,按照控制方式分类：,1、人工控制：由人本身通过判断和操作进行控制称为人工控制。 如：手按遥控器、人开灯和关灯等 2、自动控制：指不需要人工操作，使机器、设备自动地按照预定的规律工作称为自动控制。,如：声控电灯、全自动洗衣机、无人驾驶飞机等,按照执行部件的不同，控制分为：,机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等.,对于自动控制按控制方式分为：,开环控制、闭环控制和复合控制。,控制系统的基本组成,简单的控制系统由两部分组成： 1、被控对象 2、控制装置（包括：传感器、控制器、执行器等）,传感器,传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。,典型控制系统案例分析,1、自动门,【案例分析】自动门的控制系统：,系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、被控对象（门）。,工作过程： 当有人到达门前某一距离时，传感器感知，发出“有人”的信号，控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给执行器（电动机），电动机根据传来的开门信号转动，门（被控对象）被打开，控制器保持开门信号延时设定的时间后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。与人类比，传感器相当于眼睛，判断有没有人要通过；控制器相当于人脑，根据眼睛传来的信号下达指令；执行器相当于人手，把门打开。,自动门的动作过程,当门口没有人时，门是关着的； 当有人来到门口时，门自动打开； 当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。 提问：当人站在门口不动，大门会怎样？,门的开启人工控制框图,自动门的控制过程,控制装置,被控对象,人工控制与自动控制的区别,输入：开/关,2、水箱水位控制,以抽水马桶水箱为例,典型控制系统案例分析,水箱水位控制自动控制,水箱水位控制人工控制,系统组成：水箱（包括水箱内的水）、进水阀门、人 工作过程：当水面低于设定水位时，人打开阀门放水入水箱，人眼监视水面高度；当水面达到设定的水位时，人关闭阀门。,人工控制水箱水位框图,水箱水位控制自动控制,系统组成：水箱（包括水箱里的水）、阀门、连杆机构、浮子（俗称水漂） 工作过程： 1、当水面低于设定水位时，浮子下落，阀门打开，进水； 2、浮子监测水面高度，并随着水面升高而浮生； 3、当水面达到设定的水位时，浮子传感，通过连杆机构，将阀门关闭。,自动控制水箱水位框图,水位差信号 实际水位即输出量 阀门开度控制量,反馈：将输出信息反传给比较环节的做 法，称之为反馈。 负反馈：反馈信息与原信息起相反的作用，使总输入量减小。目标偏离减小。（） 正反馈：反馈信息与原信息起相同的作用，使总输入量增大。目标偏离增加。,两种控制方式对比,两种自动控制的比较,开环控制系统：,闭环控制系统：,开环控制系统的特点,（）控制系统的输出量不对系统产生影响； （）系统的输出量直接受输入量的控制； （）信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入 端单向传至输出端； （4）无反馈环节。,闭环控制系统的特点,（1）信息路径两条：一条自输入端传至输出端，另一条是输出端信息经反馈环节返回到输入端的比较环节，形成一个闭合的环路； （2）有检测装置。有反馈，反馈影响控制。能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据误差及时调整控制作用,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。 E.当手靠近自动烘手机时，机器启动；当手离开时，机器关闭。,日常生活中的控制：,归纳、抽象以上活动的特征 :,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）。,控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。,一般的控制过程都有一个输入和一个输出。,任何一