通用技术设计与技术2控制与设计教案

控制与设计,什么是控制呢？,GPS（全球卫星定位系统）,全球卫星定位系统能够提供精确的地理位置信息，在航海、航空和城市交通管理等领域有着广泛的应用。,控制在现代的应用,载人飞船,控制在现代的应用,希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行干预，这种根据自己的目的，通过一定的方法使事物沿着某一确定方向发展，就形成了控制。,控制的含义,控制的对象是什么？,控制要达到什么目的？,采取什么控制手段？,控制的三要素,控制,人工干预的情形,手动控制系统,自动控制系统,开环控制系统,闭环控制系统,有无反馈,手动控制控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。,如人工纺纱、打开普通自来水龙头、按键打开电灯、驾驶汽车等,自动控制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。,如数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等。,太阳能路灯,自动门,开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为开环控制系统。闭环控制系统：能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统，称为闭环控制系统。,系统中将控制的结果反馈回来的部分，称为反馈环节。反馈环节是闭环控制系统的重要特征。,控制与设计,自动控制,手动控制,闭环控制,开环控制,控制的分类,闭环控制系统与开环控制系统的比较,第二节控制系统的组成和描述,二、控制系统（开环控制系统和闭环控制系统）,一般的控制过程都有一个输入和输出。任何一个控制的实现，都要通过若干环节，这些环节，构成一个系统，我们称这为控制系统。简单的控制系统由两个部分组成，即被控对象和控制装置。,控制装置包括：传感器、控制器、执行器等环节。对于闭环系统来说，还包括反馈环节与比较环节。,控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系,分类：开环控制系统和闭环控制系统,开环系统的框图（）：,几个注意点：1.除输入与输出量外，其它三个环节都用框图表示；2.箭头表示时序。案例：电子门铃、喷泉自动控制系统、自动门、宾馆自动叫醒服务系统,开环系统的重要说明（）：,重要说明（请把下面补充到自己资料中，一定！）：1.输出量控制量，输出量=被控量；2.设定量=输入量（做题时这点很重要）；3.控制量：一般是影响被控量变化的因素；4.控制器：具有决策能力的装置，至少是一个“二选一”的判断装置(如果不能回答，则此部分写控制器)；5.控制对象：取决于控制目标，往往是实际空间物；6.执行器：实施控制决策的装置（输入是信息，输出往往是实际一个动作或物理量，如门转动角度）；,1、开环控制系统,被控对象,执行器,控制器,输入量,控制量,输出量,控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。,开环控制系统的特征：系统的输出量仅受输入量的控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。,开环系统的案例学习：,通过案例学习画方框图：案例：有一宾馆自动门，当人靠近时，红外线传感器就能自动检测到人体热辐射信号，控制电路带动电动机转动，自动门打开。,答案：,宾馆自动门,闭环系统（）,闭环控制：控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响。核心：有检测装置，并能反馈信号，达到减少输出量的偏差的作用。但它有无不是开闭条件。7.传感器：是提供决策的依据（输入量是具体物理量，输出是信息），它是信息的转换装置。,闭环系统重要说明：,在实际系统中，控制器、传感器和执行器在物理上可以是一体的，在功能上我们把它们分开，所以答题时如果没有明确分开物时，我们有时可以只写“控制器”、“执行器”等。另外，框图只是“功能描述图”，并非物理器件组成图。,水箱,控制器,阀门,给定水位,实际水位,水箱水位自动控制,2、闭环控制系统,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。,闭环控制系统的特征：在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成闭合回路，反馈环节使得输出量改变对控制过程产生直接影响。,（1）请根据上面的示意图，补充完整飞机飞行状态控制系统方框图。（在“”处填写相应的内容）（2）陀螺仪将检测到的飞行状态信号传送到自动驾驶仪与给定状态进行比较的过程称为。（3）在飞机飞行过程中，遇到气流时，飞行状态会发生变化，这种给定状态以外引起飞行状态变化的因素称为。,第三节简单控制系统的设计,1、开环控制系统的设计,例：普通电风扇控制系统的设计被控对象电风扇；被控量电风扇输出的风速；控制量电机的转速；,闭环控制系统的基本要求：1，闭环控制系统必须是稳定的；2，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；3，要有较好的抗干扰性能；,2、闭环控制系统的设计,例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计,2、闭环控制系统的设计,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。,第四节控制中的干扰因素,设定的飞行航道,飞机,手机信号,实际的飞行航道,干扰因素的产生原因,环境,人为,影响自行车行驶速度变化的风,影响船只行驶的风浪,手机信号,三、闭环系