控制的手段与应用.ppt

人参果,温室温度控制系统,电梯的上下运行过程,音乐喷泉,自动伸缩门,事物的发展与变化具有多样性。,如果人们想达到一定的目的，就必须采取一定的手段来实现，即,第10课时第四单元 控制与设计,第一节 控制的手段与应用,第二节 控制系统的工作过程与方式,1、控制的手段 2、控制的应用 3、控制系统 4、开环控制系统 5、闭环控制系统,教学目标：,1、理解控制的含义 2、了解控制的手段 3、理解控制在生活和生产中的应用 4、分析案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程 5、熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出简单的闭环控制系统的方框图，理解控制器、执行器的作用。,一控制的手段与应用,大禹治水,大禹治水过程中，通过 什么手段，实现了什么目的？ 采用疏通河道，泄洪为主的办法，实现了治愈水患的目的。,一、什么叫控制？,人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。 如：控制冰箱温度，保存食物。,马上行动,找出自行车中存在的各种控制现象。,刹车控制、速度控制、方向控制,控制的三大要素,控制的对象 达到的目的 控制的手段 例如：人力三轮车转弯 控制的对象人力三轮车 达到的目的改变方向 控制的手段转动车把,1、按人工干预的情形,人工控制（手动控制）,自动控制,二、控制的分类,人工控制：控制的过程必须在人的直接干预和全程干预下才能完成控制任务。,关/开 门,驾驶汽车,自动控制：在控制的过程中不需要人的直接干预，使事物的变化准确的按照期望的方向发展。,太阳能路灯,自动门,手动,案例分析：从手摇扇到空调器，手动手动控制自动控制,手摇扇,电风扇,空调,手动控制,自动控制,小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭而浪费用电，为此他设计了一个控制方案，能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制系统应该属于（ ）A、自动控制 B手工控制,马路边上的路灯属于人工控制还是自动控制？,动动脑,A,如图所示为一款双缸洗衣机。洗衣时，将定时器旋钮旋转到设定时间位置，洗衣机在定时器控制下开始工作，直到定时器回到零位，洗衣机才停止工作。该过程的控制属于 （ ） A、自动控制 B手工控制,B,公共场所常有人忘记关闭水龙头，为了避免出现这种现象，下列水龙头中，最适合于公共场所使用的是 （ ）,D,想一想 下列事例哪些属于人工控制，哪些属于自动控制？,马上行动：判断人工控制和自动控制的事例,自动控制,人工控制,人工控制,自动控制,人工控制,自动控制,2、按执行部件分类,机械控制,气动控制,液压控制,电子控制,机械控制,电子控制,公共汽车车门的开关控制是气动控制，司机操作开关的装置，电流控制“电磁阀”的启闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动双向汽缸内的活塞带动连杆机构开门或关门。,气动控制,液压控制,液压打桩机,电子门铃控制系统,三、控制的应用,生 活,水果剥皮机,电饭煲,微波炉,自动伞,自动热酒壶,冰箱,现代网络、家电,当 心 ！,看谁最快！,汽车自动装配生产线,工业生产,汽车油漆,电脑绣花,纺织机,农业生产,水 车,联合收割机,温 室,温室控制,农田灌溉,锤式微灌,挑水 水车 抽水机,折射式微喷,射流式微喷,锤式微灌,交 通,多普勒测速雷达,军事、国防、航天,二 控制系统的工作过程与方式,引入,电饭煲,能否用来煮稀饭？,“红豆稀饭”为何 情不自禁 变“糊干饭”？,“红豆稀饭”,糊干饭,1.控制系统,输入,声控开关控制系统,定义：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。,电风扇风速的档位 （输入）,电机、扇叶,风速 （输出）,电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来实现的。,自行车行驶的速度控制是通过脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等部件来实现。,控制环节,输出量,输入量,控制系统的组成,控制器 执行器 被控对象 反馈,控制系统的输入与输出之间有一定 的对应关系,小 结,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？,电源的电信号,锅内的温度,电源的电信号,脱粒的量,人手的红外信号,水龙头的出水量,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。,想一想：两次最大的不同在哪里?,1、闭着眼睛画： 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。,分析原因：,2、睁着眼睛画： 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|,案例 炮弹的控制系统,在这炮弹的控制系统中有两种情况： 一种是不进行调整只是按设定的距离开炮，没有因素影响可以打中对方，但要是有干扰或者有其它因素影响那就打不中对方了，达不到目的。 另一种是加了一个（侦察兵）把控制系统的输出量（炮弹落的位置）返回到输入端（大炮到对方距离）进行比较，并对控制进行调整的环节，使能准确打中对方。,控制环节,输入,输出,控制环节,反馈环节,输出,输入,开环控制系统,闭环控制系统,控制系统通常分为开环控制系统与闭环控制系统,2.开环控制系统,例如：游泳池注水控制系统,游泳池注水控制系统方框图：,（1）定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制称为开环控制系统。,输入量控制系统的给定量 输出量控制系统所要控制的量 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 执行器直接对被控对象进行控制的装置或元件 被控对象控制系统所要控制的装置或生产过程,（2）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。,案例1：自动门,红外传感器,控制器,电动机,门,自动门,传感器,控制器,执行器,对象,自动门控制系统的基本组成,传感器,控制器,1m,电动机,2、工作过程：,门,（10s后）,试一试 一千零一夜里的一个故事：阿里巴巴和四十大盗的故事里有一扇神奇的门，请写出“芝麻开门”声控开门系统：,输入量,声音传感器,电动机,门,输出量,开环控制系统的方框图,控制系统 的给定量,控制系统 的被控量,要求控制的装置。,执行器的输出信号,直接对被控对象进行控制的装置或元件,对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件,前面我们利用开环控制系统给游泳池注水时，是通过设定时间来控制进水阀门的关闭：设定时间到了才停止注水。可是有时水太多，有时又太少了。怎么办？,+,-,解决办法是： 将输入量由设定时间改为设定水位。增加一个水位检测装置，实时检测水位并反馈给输入端。 我们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称为闭环控制系统。,3.闭环控制系统,根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温度。 由电子电路组成,核心部件是一个微处理器微型电脑。能对预置设定的温度和输出中检测到的电信号进行比较、分析和判断，并发出命令 由电磁继电器组成。当它接到“接通”压缩机指令时，便接通压缩机工作电路。当它接到“停止”的指令时，继电器便断开压缩机的工作电路。 主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷藏室内，它将检测到的冰箱冷藏温度转变为电信号并反馈到电子控制系统的控制（处理）部分。,输入：,控制：,输出：,检测与反馈：,（1）定义：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。,（2）特征：系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路反馈回路,案例 抽水马桶水箱控制系统的分析,并画出方框图.,机械控制,进水阀门,水箱,浮球,给定 + 水位,-,水流量,水箱的水位,比较器,试一试 画出穿针引线的动作过程的控制方框图,线的位置,大脑,手,针、线,眼睛,线 与 孔 针 对 准,闭环控制系统的方框图,被控 对象,执行器,控制器,给定量,控制量,被控量,检测装置,比较器,-,+,一、控制的手段: 1.控制的涵义 2.控制的三大要素 3.控制的分类 二、控制的应用,小结：,二、判断正误 1、理解一个控制现象，要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，其控