控制系统的基本组成与工作过程

1 / 5 控制系统的基本组成与工作过程 m 地质版技术与设计第四章 控制与设计 第二节 控制系统的基本组成与工作过程 教学目标： 1、建立控制实施的工作过程（针对开环控制和闭环控制）的经验或体验。 2、清楚一般控制系统的组成要素，熟悉简单控制系统的工作过程。 3、掌握控制过程的一般描述方法。 4、感觉、体验控制设计的一般思想方法和技术方法。 重难点： 1、区别开、闭环信息流的传递方式。 2、控制过程分析。 课时安排 ： 2 课时。 知识提纲： 1、控制系统组成：传感器、控制器、执行器、被控对象。 2、控制系统分类：开环控制系统、闭环控制系统。 3、控制系统框图：各环节、输入量、输出量。 2 / 5 教学思路： 1、组成结构。 2、开环分析。 3、闭环分析。 4、两环比较。 5、习题巩固。 教学过程： 新课导入： 师 同学们好，上节课我们学习了第一节，从控制效果的角度对控制系统做了大概的了解。有些自动控制系统能扮演人的角色，完成一些功能。 同 学们可能在电视里看过，或是亲身经历过，在一些高级的饭店，或是其它一些场合，有专门的服务员在门口替人开门：当客人靠近时，把门打开，客人通过后，再把门关上。有些饭店为了节省成本，不请专门负责开门的服务员，怎么办？那就装个自动门，这个自动门具有与这个服务员一样的作用：没人时，门关闭，有人靠近时，自动打开让人通过，一段时间后自动关闭。这个门是怎样实现这个功能的呢？或者说，自动门的工作过程是怎样的呢？这个知识我们这节课就要学到。今天我们来学习第二节：控制系统的基本组成与工作过程。 新课教学： 3 / 5 师 自动 门系统由四个子系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、被控对象（门）。 师 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。上述的系统组成与工作过程，可用下图表示（演示课件）。 师 下面我们再来比较一组控制，请同学们阅读案例4 2 水箱水位控制，然后回答问题。 师 这二种控制实现的功能一样吗？ 生 - 师 它们的组成分别是？ 生 - 师 下面请一位同学来分析人工控制的工作过程。 生 - 师 再请一位同学分析自动控制的工作过程。 生 - 师 两种控制的对比如下表（演示课件）： 4 / 5 师 水箱水位控制系统的图形描述框图如下（演示课件）： 师 比较两个框图，会发现有不同之处，在哪？ 生 结构不一样，一个有回路，一个没有。 师 在案例 4 1 中，信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动；而案例 4 2 中则不然，除上述过程外，还要将输出信息反传给输入端（比较环节），存在信息逆向流动。这就是说，案例 4 2 比 4 1 多了一个信息传递过程。 师 案例 4 2 中，信息流经一个闭合环路，这类系统称为闭环控制系统。闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环节的做法称为 “ 反馈 ” ，而案例 4 1 中，没有反馈，也就不存在闭环，称这为开环控制系统。 师 下面我们分别来看看开环控制和闭环控制的简单例子（演示课件）。 师 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，二者的不同表现为有反馈和无反馈；从本质上讲，二者的不同在于信息的传递方式不同。 师 请同学们判断下列控制系统属于开环控制系统还是闭环控制系统（演示课件）。 师 你们所了解的控制系统还有哪些？它们又分别属于哪一类？