高二通用技术 复习提纲

用心 爱心 专心1 必修必修 2 2 复习资料第一章 结构与设计复习资料第一章 结构与设计 结构结构 事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列 合理的结构是事物存在的基础 卓越的结构是设计 和制造者的重要追求 从力学角度说 结构结构 可以承受一定力的架构形态 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力 内力内力 当一个结构受到外力作用时 内部各质点之间的相互作用会发生改变 产生一种抵抗的力 应力应力是 构件的单位面积横截面上所产生的内力 当应力达到某一极限时 结构就会被破坏 应力 F S F 内力 S 受力面积 壳体结构 层状的结构 受力特点 外力作用在结构的表面上 结构的类型结构的类型 实体结构 结构构件本身是实心的结构 受力特点 外力分布在整个 体积中 框架结构 由细长的构件组成 特点 支撑空间而不充满空间 结构的稳定性结构的稳定性 指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力 影响结构稳定性的要素影响结构稳定性的要素 1 重心位置的高低 2 结构与地面接触所形成的支撑面的大小 3 结构的形状等 重心 所在点的垂线落在结构底面的范围内 结构强度结构强度 结构具有的抵抗外力破坏的能力 影响因素影响因素 结构的形状 使用的材料 构件之间的连接方式等 三角行是框架结构中最基本的形状之一 连 接方式 刚连接刚连接和铰连接铰连接 结构设计考虑的主要因素结构设计考虑的主要因素 稳定性和强度的要求 安全因素 公众和使用者的审美需求 使用者的个性化需求 对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等 经典结构欣赏 技术技术和文化文化两个角度 第二章 流程与设计第二章 流程与设计 时序 时间上的先后顺序 有些时序可以颠倒 有些时序不可以颠倒 流程 一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序 用流程图流程图来表达流程 流程图的表现方式 文字表达 表格表达 图示表达等方式 生活和工作流程 节省时间 提高工作效率 提高工作质 流程设计量等目标 实现的目标生产活动 提高效率 提高质量 节省资源 安全生产 提高经济效益 提高管理水平等方面 生产活动流程设计基本因素生产活动流程设计基本因素 材料 工艺 设备 人员 资金和环境等 流程设计的步骤流程设计的步骤 1 确定目标 明确任务 2 分析基本因素 3 明确主要事项 4 确定时序 划分环节 5 画出流 程图 6 判断是否符合要求 否的话回到 2 继续 是的话结束 流程优化流程优化 对流程的改进过程 涉及的指标涉及的指标 工期优化 工艺优化 成本优化 技术优化 质量优化等 第三章 系统与设计第三章 系统与设计 系统系统 由相互联系 相互作用 相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体 1 至少要有两个或两个以上的要素才能组成系统 构成系统的条件构成系统的条件2 要素 部分 之间相互联系 相互作用 按照一定方式形成 一个整体 用心 爱心 专心2 3 整体具有的功能是各个要素的功能中所没有的 系统类型系统类型 自然系统 人造系统 实体系统 抽象系统 整体性整体性 最基本的特征 1 不是各个要素的简单相加 系统 的整体功能是各个要素在孤立状态下所没有的 2 要素影响整 系统基本特征系统基本特征体 3 整体具有的功能大于系统的各个部分的功能之和 相关性相关性 组成系统各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用 相互联系 目的性 目的性 任何系统都具有某种目的 都要实现一定的功能 区别 不同的系统的标志 动态性动态性 任何系统都是动态变化发展着 环境适应性环境适应性 具有适应环境变化的能力 系统分析系统分析 为了发挥系统的功能 实现系统的目标 运用科学的方法对系统加以周详的考察 分析 比较 试验 并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序或对原有的系统提出改进的过程 步骤步骤 1 明确问题 设定目标 2 收集资料 制定方案 3 分析计算 评价比较 4 检验核实 作出决策 系统分析原则系统分析原则 综合性原则 科学性原则 整体性原则 系统优化系统优化 在给定条件 约束条件 下 根据系统的优化目标 采取一定的方法和手段 使系统目标值达 到最大化 或最小化 系统设计步骤 系统分解成若干子系统 确定各系统的目标 功能及其相互关系 对子系统进行技术设计 和评价 对系统进行总体技术设计和评价等 第四单元第四单元 控制与设计控制与设计 控制控制 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 明确控制对象 控制目的和控制手段 控制分类控制分类 人工控制和自动控制 机械控制 气动控制 液压控制 电子控制 控制系统控制系统 任何控制的实现 都要通过若干个环节 这些环节就构成了一个系统 重点 控制系统分类 开环和闭环 干扰因素干扰因素 在控制系统中 除输入量以外 引起被控量变化的各种因素 反馈反馈 控制系统中 将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程 闭环控制系统设计基本要求闭环控制系统设计基本要求 1 必须是稳定的 2 精确度必须符合要求 即系统的输出量与给定的值之差应 在控制的允许范围内 3 具有较好的抗干扰性能 简答分析题简答分析题 1 技术与自然的关系 技术与自然的关系 答 人类在利用技术开发 改造自然时 应把握合理的尺寸 注意对自然的保护 不能忽视一些技术或产 品对环境造成的负面影响 自然资源是有限的 应以可持续发展为目标 实现合理利用 2 技术的两面性 技术的两面性 答 任何客观事物都具有两面性 技术也不例外 它既可以带来福音 也可以给人们带来危害 在技术发 明和使用的过程中 应该避免急功近利 目的不良 使用不当等情况的发生 始终坚持技术造福与人 3 专利的申请步骤 专利的申请步骤 答 提交申请 受理阶段 初审阶段 发明专利申请公布阶段 发明专利申请实质审查阶段 授权阶段 4 设计与技术的关系 设计与技术的关系 答 设计是技术成果转换的桥梁和纽带 技术促进设计的革新 技术是设计的平台 没有技术作基础 设 用心 爱心 专心3 计将难以表现和实现 技术的进步直接制约着设计的发展 先进的技术可以使人们的设计得以实现 5 人机关系要实现的目标 人机关系要实现的目标 答 高效 舒适 健康 安全 6 实现合理的人机关系 应该注意哪些方面 实现合理的人机关系 应该注意哪些方面 答 普通人群和特殊人群 静态的人和动态的人 人的生理需求和心理需求 信息的交互 7 技术试验的作用 技术试验的作用 答 技术试验是技术活动中的一项重要内容 在技术发明 技术革新 技术推广等活动中 它不仅是对技 术成功与否的验证 更是发现问题 探索规律 优化技术的关键 对技术应用的实现起到了有力的保障作 用 可以使设计得以改进和完善 将设计的风险和失误降到最低 8 技术试验报告内容 技术试验报告内容 答 试验目的 试验准备 试验步骤 试验记录 试验总结等 9 设计的一般过程 设计的一般过程 答 发现与明确问题 制定设计方案 制作模型或原型 测试评估及优化 产品的使用和维护 10 设计的一般原则 设计的一般原则 7 个原则 个原则 答 创新原则 实用原则 经济原则 美观原则 道德原则 技术规范原则 可持续发展原则 11 问题的来源 问题的来源 答 1 人类生活活动中必然会遇到的 2 由别人给出 设计者必须针对问题寻求解决方案 3 基于一定的目的 由设计者自己主动地发现问题 12 发现问题的途径 发现问题的途径 答 1 观察日常生活 2 收集和分析信息 3 技术研究与技术试验 13 模型在不同阶段的类型 模型在不同阶段的类型 答 草模 概念模型 结构模型 功能模型 展示模型 14 制作模型的步骤 制作模型的步骤 答 1 选择合适的材料 2 根据本地的条件 准备适当的工具和加工设备 3 按设计图样划线 4 对材料进行锯 割 切削等加工 5 装配 6 对模型表面进行表面处理 7 产品外观造型和色彩的评价 对产品结构 功能进行 检测和试验 检验是否符合设计要求 8 对设计方案进行修改 做成展示模型 15 影响结构稳定性的主要因素 影响结构稳定性的主要因素 答 重心位置的高低 结构与地面接触所形成的支撑面的大小 结构的形状等 16 影响结构强度 影响结构强度 用心 爱心 专心4 答 结构的形状 使用的材料 构件之间的连接方式等因素 17 结构设计考虑的主要因素 结构设计考虑的主要因素 答 稳定性和强度 安全因素 审美需求 个性化需要 成本的控制和一定的使用寿命要求 18 生活流程设计基本因素 生活流程设计基本因素 答 材料 工艺 设备 人员 资金 环境等 19 流程优化涉及到的指标 流程优化涉及到的指标 答 工期优化 时间缩短 但是流程由依此进行向交叉或平行变化 工艺优化 材料的加工方法 成 本优化 技术优化 质量优化等 20 构成系统的条件 构成系统的条件 答 1 至少有两个或两个以上的要素 部分 才能组成系统 2 要素 部分 之间相互联系 相互作用 按照一定的方式形成一个整体 3 这个整体具有的功能是各个要素 部分 的功能中所没有的 21 系统的基本特性 系统的基本特性 答 整体性 相关性 动态性 环境适应性 目的性 一个和尚挑水喝 两个和尚抬水喝 三个和尚没水喝 指 三个人构成一个系统 每个人都是系统的组 成要素 如果三人之间的协作关系处理得不好 影响整体功能的发挥 三个小皮匠顶个诸葛亮 指 三个皮匠构成一个整体 整体的功能大于各个要素的功能之和 一着不慎 全盘皆输 指 在一个系统中 局部对整体的制约 部分的变化会影响整体的变化 甚至还 会对全局产生决定性的影响 罗丹砍去雕塑双手的目的 指 做事要注重整体效应 必要的时候 要舍得抛弃部分而保留整体 22 系统分析的一般步骤 系统分析的一般步骤 答 明确问题 设定目标 收集资料 制定方案 分析计算 评价比较 检验核实 作出决策 23 开环和闭环控制系统 开环和闭环控制系统 答 开环 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响 闭环 系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响 24 什么是反馈 什么是反馈 答 控制系统中 将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程 25 闭环控制系统的设计基本要求 闭环控制系统的设计基本要求 答 1 必须是稳定的 2 控制精确度必须符合要求 即系统的输出量与给定值之差应控制在允许范围之内 3 用心 爱心 专心5 具有较好的抗干扰性能 第一单元 结构与设计 知识点 一 结构的涵义 1 结构的概念 结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列 结构多种多样且决定着事物存在的性质及功能 自然界形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示 例苍耳子 飞机 导弹跟踪系统等 2 结构的分类 根据物体的结构形态 通常将结构分为实体结构 框架结构 和 壳体结构三种基本类型 实体结构是指结构体本身是实心的结构 它的受力特点是 外力分布在整个体积中 如实心墙 大坝等 框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构 其特点是 支撑空间而不充满空间 如铁架塔 建筑用脚 手架 厂房的框架等 壳体结构是指层状的结构 它的受力特点是 外力分散作用在结构体的表面上 如摩托车手的头盔 飞机 的外壳 贝壳等 生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成 称为组合结构 如埃菲尔铁塔等 二 结构的分析 1 承受应力 从力学角度来说 结构是指可承受一定力的架构形态 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力 当一个结 构受到外力作用时 内部各质点之间的相互作用会发生改变 产生一种抵抗的力 称为内力 应力是构件 的单位横截面上所产生的内力 当应力达到某一极限 容许应力 时 结构就会遭到破坏 用公式表示为 F S 其中 F 是内力 S 是受力面积 是应力 构件的受力形式多种多样 基本受力形式有拉力 压力 剪切力 扭转力和弯曲力 很多情况下 构件可 能同时受到几种不同形式的力的作用 结构的受力分析 2 结构的稳定性 结构的稳定性是结构在负载的作用下维持其原有平衡状态 的能力 它是结构的重要性质之一 影响结构 稳定性的因素有多种 主要有重心位置的高低 结构与地面接触所形成的支撑面积的大小和结构的形状 材料等 对于一个结构而言 如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内 就是稳定的 不会出现倾倒 3 结构的强度 结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力 结构的强度与结构的形状 使用的材料 构件之间的 连接方式等因素有密切的关系 三角形是框架中最基本的形状之一 它结实 稳定 所用材料最少 结构构件的连接通常有两类 铰连接和刚连接 铰连接是指被连接的构件在连接处不能相对移动 但可相 对转动 如门与门框的连接 刚连接是指被连接的构件在连接处既不能相对移动 也不能相对转动 具体 有榫接 胶接 焊接等 如固定铁床架的连接 三 结构的设计 结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标 应满足设计规范 满足使用者的基本需要 结构设计应 考虑的主要因素有 功能 符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求 安全因素 公众和使用者的审美 需求 使用者的个性化需要 对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等 对于任何结构的设计安全 是至关重要的因素 步骤 确定结构设计方案 绘制简单结构设计草图 做出模型或原型 四 结构的欣赏 用心 爱心 专心6 优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上 也表现在形式上 特别是功能与形式的统一上 古今中外 许多能工巧匠把结构的功能与形式恰当地结合起来 形成了一些经典的结构 赏析结构设计作品 可从技 术与文化两个角度进行 技术角度 使用功能 稳固耐用 造型设计的创意和表现力 材料合理性 工艺精湛程度等 文化角度 文化寓意与传达 美学原则 反映时代 民族 习俗方面特征 个性特征等 第二单元 流程与设计 知识点 一 流程的涵义 1 流程的概念 流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序 任何流程都反映了一定的时序 体现出一 定的环节 环节 活动或事件在其发展的过程中 依据某种特征或方式 可将该过程分解为若干个小 过程 称这些小过程为环节 如 切种 布种 掩种环节 冲片和印片环节等 2 时序 过程的经历 中 各环节按照一定的时间顺序先后出现 完成 这种时间顺序关系 称为时序 如 先切种 再布种 后掩种 2 流程的表达 流程图 依据流程的性质及人们的表达习惯 流程图有文字表达 表格表达 图示表达 模型表达 动画演示 方 框图 示意图 程序等 二 流程的分析 1 生活与流程 科学合理的流程 可以指导我们正确地做事 提高工作和学习的效率 是我们的生活变得有序 合理 为 我们的安全提供保障 例洗衣 煮饭与烧菜的流程安排 碘盐和味精佐料的加放流程 青霉素注射流程等 2 生产与流程 运用科学合理的流程可以有效地组织生产 提高生产效率 保证产品质量 保证安全生产 保护环境等 流程中工序的作业方式 串行和并行 上一道工序完成之后才能进入下一道工序 串行 几项工作同 时进行 并行 3 简单流程图的识读 识读流程图的要点 找流程的环节 明确每个环节的功能和作用 弄清流程中时序的体现与特征 流程是技术的核心概念之一 不同的流程 产生的效益往往不同 理解流程就是质量 流程就是效益 等 三 流程的设计 1 流程设计的基本要求 提高效率 提高质量 保证安全 节省资源 提高管理水平 提高经济效益 其他 如注 意环保 方便操作等 2 流程设计中的基本因素 研究内在属性与规律 就是流程设计应该考虑的基本因素 生产活动中的流程设计的基本因素主要有材料 工艺 设备 人员 资金和环境等 不同行业的流程设计中考虑的基本因素各有差异 3 流程设计的步骤 第一步 首先要明确设计的目的和任务 明确流程所应遵循的内在变化规律 第二步 要分析现有材料 设备 资金 人员 工艺和环境等因素 第三步 列出流程涉及的主要事项 并进行初步的排列 第四步 分析各事项 步骤 之间的先后顺序 合理地安排流程的时序和环节 第五步 选择一个合适的表达方式 画出流程图 对于有严格时间的时序 要标注时间 注意 流程设计的基本要素是环节和时序 用心 爱心 专心7 4 学画流程设计的框图 画流程设计框图的一般方法 根据对事物的内在属性和规律的分析 以及有关的考虑 将流程的全过程 按每个阶段的功能 作用的不同 分解为若干小过程 环节 并用方框表示环节 按照每个小过程应 该经历的时间顺序 将各环节依次排开 并用箭头线连接起来 四 流程的优化 1 流程的优化及目的 在设计和实施流程的过程中 经常需要进行不断的修改和完善 这种对流程修改的过程 叫做流程的优化 目的 提高工作效率 降低成本 降低劳动强度 节约能耗 减少环境污染 保证安全生产等 2 流程优化的内容 一般流程优化的主要内容有 工期优化 工艺优化 成本优化 技术优化 质量优化等 对一个流程的优化 可以是整体的全面优化 也可以是对某一个指标进行优化 经常会有这样的情况发生 某一个指标得到了优化 而使另外的指标下降了 比如 技术优化 可能使成本提高 成本优化了 也可 能使质量下降 因此 在进行流程优化时 要综合平衡 以取得整体优化的成效 3 流程优化的条件 内部条件 对流程内在机理和规律的深入了解 比如对洗涤原理的了解 就会在流程中安排两次漂洗 外部条件 设备和工艺水平的提高或完善 以及人员技术水平的提高 比如 只有在具备锻压设备时 才可能将法兰盘的加工改为少量切削加工 第三单元 系统与设计 知识点 一 系统的涵义 1 系统的概念 由相互联系 相互作用 相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体 称为系 统 构成系统 必须具备三个条件 第一 至少要有两个或者两个以上的要素 部分 才能组成系统 第二 要素 部分 之间相互联系 相互作用 按照一定方式形成一个整体 第三 这个整体具有的功能是各个 要素 部分 的功能中所没有的 2 系统的组成 类型 系统是普遍存在的 也是多种多样的 根据需要 可以对系统进行不同的分类 如 可把系统分为自然系 统和人造系统 自然系统是自然形成的系统 如生态系统 人造系统是由人工制造加工而成的系统 如 计算机系统和机械传动系统 也可把系统分为实体系统和抽象系统 实体系统是实物形态的 如生物系 统 机械系统 抽象系统是非实物形态的 如哲学系统 3 系统的基本特性 系统的基本特性主要有整体性 全局 集合 相关性 匹配 关联 目的性 功能 动态性 更新 和环境适应性 自适应 等 这些特性都体现了一定的思想与方法 结合课本相关案例 学会运用系统 的基本特性 分析身边的系统 二 系统的分析 1 系统分析及其目的 系统分析是指为了发挥系统的功能 实现系统的目标 运用科学的方法对系统加以周详的考察 分析 比 较 试验 并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序 或对原有的系统提出改进方案的过程 目的 寻求解决问题的最佳决策 2 系统分析的一般步骤 明确问题 设立目标 收集资料 制定方案 分析计算 评价比较 检验核实 作出决策 用心 爱心 专心8 结合田忌赛马案例 3 系统分析的主要原则 系统分析应遵循整体性原则 丁谓修复皇宫 科学性原则 三三进九不如二五一十 和综合性原则 孝 襄高速公路 三 系统的优化 1 系统优化的目的 系统的优化是指在给定的条件 或约束条件 下 根据系统的优化目标 采取一定的手段和方法 使系统 的目标值达到最大化 或最小化 最小的成本 最大的利润 最短的工期 更多的工程量 最少的能耗 更多的产品 单位面积土地 更高的农业产量 案例 农业间作套种 家具利润问题等 优化目标 目标函数 约束条件 不能人为调节 影响因素 可以人为调节 2 系统优化的方法 数学模型 最优解 科学估算 试验 满意解 结合案例 分析系统优化的实现 四 系统的设计 1 系统设计的目的 方法与过程 系统设计是对各种各样的系统进行调查分析 筹划研究 评价实施 运行改善等 直到完成一个能协调工 作的实际系统的过程 系统设计要考虑其目的与要求 以系统的整体功能的最优为目的 系统各部分之间的相互联系与相互作 用 对系统设计方案进行优化 整体优化 统筹兼顾 等问题 2 系统设计的一般步骤 系统设计的步骤包括 将系统分解为若干子系统 确定各子系统的目标 功能及其相互关系 对子系统进 行技术设计和评价 对系统进行总体技术设计和评价等 3 简单系统的设计 了解系统设计应解决的主要问题和基本的设计过程 写出系统设计或系统优化设计的书面方案 包括 必要的设计草图以及量化数据 案例 手电筒照明供电部分的设计 控制与设计 一 控制的手段与应用 1 控制的手段 控制的含义 案例分析 大禹治水 P96 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 理解任何控制现象 都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 人力三轮车转弯过程中的方向控制问题 其控制的对象就是人力三轮车 控制的目的是为了改变三 轮车行驶的方向 控制的手段是骑车人通过双手转动车把 改变前轮的方向并带动后轮 控制的手段 控制的实现需要通过一定的手段 从控制过程中人工干预的情形来分 控制有人工控制和自动控制 人工控制是在人的直接干预和全程干预下进行的 人工控制又称手动控制 自动控制是指在无人直接参与的情况下 使事物的变化准确地按照期望的方向进行 按执行部件的不同 控制可分为机械控制 气动控制 液压控制 电子控制等 有时 控制手段又可以综合的 案例分析 从手摇扇到空调器 P98 2 控制的应用 控制应用到生活中 提高了人们的生活质量 人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境 使 之满足人们的需要 用心 爱心 专心9 生产中往往需要对温度 湿度 压力 速度及加工动作等进行控制 控制在生产中得到了极为广泛的应用 控制在军事 国防等领域也有着广泛的应用 阅读 控制论 P101 二 控制系统的工作过程与方式 1 控制系统 案例分析 自行车行驶的速度控制的实现 P102 案例分析 电风扇的风速控制的实现 P102 任何一种控制的实现 都要通过若干个环节 这些环节构成一个系统 我们称之为控制系统 一般的控制 过程都有一个输入和一个输出 控制系统的输入输出之间有一定的对应关系 控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统 2 开环控制系统 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响 这种控制系统为开环控制系统 开环控制系统在日常生活中用途很广 如十字路口的红绿灯定时控制系统 楼宇的防盗报警控制系统 火 灾自动报警系统 公园的音乐喷泉自动控制系统等 案例分析 自动门的控制系统 P103 在控制系统中 为了分析的方便 常采用方框来表示系统的环节 用单向信号线来表示系统信号传递的方 向 这种图称为控制系统的方框图 它表示了系统的各个环节在系统中的位置 功能和相互之间的关系 对于开环控制系统 通常可以用下面的方框图来描述 输入量即控制系统的给定量 如游泳池进水的设定时间 输出量 被控量 即控制系统所要控制的量 也 是控制系统的输出信号 如游泳池的水位 被控对象即控制系统中所要求的装置或生产过程 如游泳池 执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件 如进水阀门 控制器即对输入信号进行处理并发出控制 命令的装置或元件 如控制电路 控制量即执行器的输出信号 如流过阀门的水量 案例分析 水泵抽水控制系统 P104 3 闭环控制系统 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 简单闭环控制系统的方框图如下 检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端 是比较器 它将给定量与所检测的被控量进行比较 求出偏差值 控制器将这一偏差值进行运算处理 并向执行器下达控制指令 执行器根据指令对被控对象 进行控制 从而使被控量稳定在一定范围内 与开环控制系统相比 闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节 三 闭环控制系统的干扰与反馈 1 干扰因素 在控制系统中 除输入量 给定值 以外 引起被控量变化的各种因素称为干扰因素 有的干扰因素是环境造成的 如影响自行车行驶速度的变化的自然风等 有的干扰因素是人为原因所致 如影响飞机导航信号的手机信号等 在控制系统中 干扰因素可能有一个 也可能有若干个 如战士在大风大雨中进行射击练习 风和雨都是 子弹命中准确度的干扰因素 控制系统在工作中必须克服干扰 使被控量稳定 用心 爱心 专心10 案例分析 电视机 P109 有些情况可以利用干扰因素实现某种目的 如在军事演习中 红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指 挥系统进行干扰 使之不能正常工作 2 反馈 1 什么是反馈 控制系统中 将输出量通过适当的检测装置返回到输入并与输入量进行比较的过程 就是反馈 案例分析 投篮 P110 利用反馈来分析和处理被控制对象 通过系统的书出来调整系统的行为 使系统沿着预期的目标运用的方 法 称为反馈方法 如普通电水壶将水加热至沸腾时 需要人工关闭电源 而自动电水壶具有挡水沸腾时 自动切断电源的功能 终究是运用反馈方法实现自动控制的结果 2 闭环控制系统的工作过程 从反馈来看 闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈问题 输出量对控制过程产生影 响的控制系统 闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控制量 输出量 的偏差 一个闭环控制系统 能够克服外界干扰 使被控量控制在给定值附近 案例分析 供水水箱的水位自动控制系统 P112 案例分析 加热炉的温度自动控制系统 P113 3 闭环控制系统与开环控制系统的比较 开环控制系统一般结构简单 适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合 闭环控制系统设计比较麻烦 结构相对复杂 构成控制系统的成本较高 闭环控制系统是自动控制中广泛 采用的一种方式 用于要求高精度和高可靠性的场合 3 功能模拟方法 以功能和行为的相似性为基础 用 模型 模拟 原型 的功能和行为的方法 就是功能模 拟法 阅读 功能模拟方法的提出 P115 思考 功能模拟方法对技术有何意义 4 黑箱方法 把将要研究的系统作为黑箱 通过对系统输入与输出关系的研究 进而推断出系统内部结构 及其功能的方法 就是黑箱方法 黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法 例如 通过输入图像 电或声音信号 观测 分析脑电波的输出反应 研究人脑对视觉或听觉信息的传递 变换和处理功能 得知人脑内部结构的细节 就是黑箱方法的运用 四 控制系统的设计与实施 1 控制系统设计的一般思路 设计好一个控制系统 应该明确这个系统要达到的目的是什么 所要控制的对象是什么 被控制对象有哪 些重要的特性 被控量和控制量分别是什么 外界的主要干扰因素有哪些 选择怎样的设计方案既能达到 目的 又能经济 易于实现 如何选择设备和元件 等等 设计一个控制系统 是选择开环控制还是闭环控制 应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定 能 达到控制目的 采用易于实现的控制方式 降低控制成本 减少对环境的负面影响等 是我们进行控制系 统设计必须考虑的基本问题 控制系统的设计方案 还包括画出必要的设计图纸 控制电路设计或系统结构设计 和实施图纸 撰写说 明书等 1 开环控制系统的设计 开环控制系统的设计相对比较简单 在明确设计要求 明确被控对象 被控量和控制量后 即可考虑具体 控制系统的方案 例如 普通电风扇控制系统的设计 被控对象是电风扇 被控量是电风扇输出的风速 控制量是电机的转速 若是具有定时功能的电风扇控制系统的设计 则需在开关环节加一个定时器 案例分析 电吹风控制系统的设计 P119 用心 爱心 专心11 设计要求 电吹风能根据不同的挡位 如冷风挡档 热风挡 输出不同种类的风 设计分析 电吹