42控制系统的基本组成与工作过程

1、 1、自动门、自动门 自动门的动作过程是：当门口没有人自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的；当有人来到门口时时，门是关着的；当有人来到门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。，门又关闭。 自动门的功能和技术要求有：自动门的功能和技术要求有： 功能：功能： （1）无人时，常关；）无人时，常关； （2）有人时，开门。）有人时，开门。 技术要求：技术要求： （1）当人距门）当人距门1m时，门即打开。时，门即打开。 （2）门打开后，延时）门打开后，延时10s后关门。后关门。 系统组成：门、电动机、控制器、系统组成：门、电动机、控制器、传感器。传感器。

2、 工作过程工作过程 （1）当有人到达门前某一距离时，）当有人到达门前某一距离时，传感器传感器感知，并发出感知，并发出“有人有人”的信的信号号（2）控制器控制器接到传感器传来的信号接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做里的电动机叫做执行器执行器，也称为驱，也称为驱动器）；动器）； （3）电动机根据传来的开门信号转）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被动，门被打开（这里的门叫做被控控制对象制对象，也称为，也称为控制对象控制对象，简称，简称对对象象） （4）控制器保持开门信号延迟后，）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号

3、，电动机反转，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。门重新关闭。 系统组成与工作过程如图：系统组成与工作过程如图：传感器控制器电动机（执行器）门（被控制对象）输入有人否输出开/关 当水箱内的水没有达到设定当水箱内的水没有达到设定的水位时，水箱的水龙头打的水位时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水；当水面开，向水箱内放水；当水面达到设定位置，水龙头关闭达到设定位置，水龙头关闭。它有两种控制方式：一为。它有两种控制方式：一为人工控制；一为自动控制，人工控制；一为自动控制，下面开始研究这样两种控制下面开始研究这样两种控制。 组成：组成： 人工：水箱、进水阀门。人工：水箱、进水阀门。 自动：水箱、阀门

4、、连杆结构、自动：水箱、阀门、连杆结构、浮子。浮子。 工作过程：工作过程： 人工：主要是用人眼监视水面高人工：主要是用人眼监视水面高度。度。 自动：主要是利用浮子进行传感自动：主要是利用浮子进行传感。 控制的实现需要通过一定控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中的手段。从控制过程中人工干人工干预预的情形来分，控制有的情形来分，控制有人工控人工控制制( (手动控制手动控制) )和和自动控制自动控制。控制的分类控制的分类 关关/ /开门开门驾驶驾驶汽汽车车 请说说你所了解的人工控制和自动控制的事例。 马上行动马上行动自动控制自动控制人工控制人工控制人工控制人工控制人工控制人工控制自动控制自动控

5、制自动控制自动控制从执行控制的部件来分：从执行控制的部件来分：机械控制、气动控制、液压控制、机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等等。电子控制等等。在很多的控制事例中，控制的手段可以是在很多的控制事例中，控制的手段可以是综合的。综合的。汽车自动门汽车自动门汽车刹车汽车刹车气动控制气动控制机械控制、气动控制机械控制、气动控制红外线自动门红外线自动门电子控制电子控制机械控制、自动控制挑水挑水 水车水车 抽水机抽水机手摇扇 电风扇 空调机 在我们的水箱水位控制中对于水在我们的水箱水位控制中对于水位高低，可以用水面高度这样的位高低，可以用水面高度这样的量来计量，因此，对于输入、输量来计量，因此，对于

6、输入、输出就有了输入量，输出量的叫法出就有了输入量，输出量的叫法。 这里实际的水位即为被控量，即这里实际的水位即为被控量，即输出量，阀门开度为空置量。输出量，阀门开度为空置量。控制系统控制系统输入量输入量控制系统控制系统输出量输出量 归纳共同点：归纳共同点：使用下面的方框来表示上述控制系统使用下面的方框来表示上述控制系统 自行车传动控制系统自行车传动控制系统:脚踩的力脚踩的力(输入输入)脚蹬、曲柄、链轮、脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮中轴、链条、飞轮自行车行驶自行车行驶的速度的速度（输出）（输出）根据自行车行驶、电风扇转动具体的案例根据自行车行驶、电风扇转动具体的案例画出控制系统方框图：画

7、出控制系统方框图：电风扇风速电风扇风速的档位的档位（输入）（输入）电机、电机、扇叶扇叶风速风速（输出）（输出）电风扇的风速控制系统电风扇的风速控制系统 任何一种控制的实现任何一种控制的实现，都要通，都要通过若干环节，这些环节就构成过若干环节，这些环节就构成了一个系统，称为了一个系统，称为控制系统。控制系统。 控制系统的输入与输出之间有控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系一定的对应关系。马上行动马上行动 是否属于是否属于控制系统控制系统输入输入输出输出控制系统的组成控制系统的组成普通普通电灯电灯亮度可亮度可调灯调灯楼道里楼道里的自动的自动声控灯声控灯是是是是是是接通电源接通电源的电信号的电信

8、号接通电源接通电源的电信号的电信号接通电源接通电源的电信号的电信号电灯的照电灯的照明亮度明亮度电灯的照电灯的照明亮度明亮度电灯的照电灯的照明亮度明亮度开关、灯泡、灯开关、灯泡、灯座、导线、电源座、导线、电源可调电阻开关、可调电阻开关、灯泡、灯座、导灯泡、灯座、导线、电源线、电源声传感器开关、声传感器开关、灯泡、灯座、导灯泡、灯座、导线、电源线、电源 信息流经一个闭合环路，这类系统称之为信息流经一个闭合环路，这类系统称之为闭闭环控制系统环控制系统。 闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环节做法，称之为节做法，称之为反馈反馈。 在我们的自动门实例中没有反馈，也

9、就不存在我们的自动门实例中没有反馈，也就不存在闭环，这类系统称之为在闭环，这类系统称之为开环控制系统开环控制系统。 闭环系统和开环系统，是两类不同的系统。闭环系统和开环系统，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从构成形式上看，二者的不同表现为有反馈或无反馈，从本质上看二者的不同在于信息或无反馈，从本质上看二者的不同在于信息流的传递方式不同。流的传递方式不同。 用手按动按钮开关,输入一个触发信号 音乐集成电路经过触发后工作,产生一组载有“音乐”的电信号. 扬声器将电信号转变为音乐声. 输出的音乐声的变化对系统的控制状态并不产生影响,即不存在反馈. 输入: 控制(处理): 输出

10、: 特点:开环控制系统开环控制系统以声控电灯为例写出控制过程方框图：以声控电灯为例写出控制过程方框图：常开常开( (断断开开) )接点接点声传感声传感控控制制器器输入量输入量灯泡灯泡输出量输出量控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象输入量输入量输出量输出量开环控制系统的方框图开环控制系统的方框图输入量输入量控制系统的给定量控制系统的给定量输出量输出量控制系统所控制系统所要控制的量要控制的量控制器控制器对输入信号进行处理并发出控制命令的对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件装置或元件执行器执行器直接对被控对象进行控制的装置或元件直接对被控对象进行控制的装置或元件被控对象被控对象控制系统控

11、制系统所要控制的装置或生产过程所要控制的装置或生产过程开环控制系统开环控制系统 一千零一夜一千零一夜里的一个故事：阿里里的一个故事：阿里巴巴和四十大盗的故事里有一扇神奇的巴巴和四十大盗的故事里有一扇神奇的门，门，请写出请写出“芝麻开门芝麻开门”声控开门系统声控开门系统： 开环控制系统开环控制系统输入量输入量声音传感器声音传感器电动机电动机门门输出量输出量练习 扬声器扬声器音乐声音乐声音乐集音乐集成电路成电路路灯路灯光的变化光的变化电子电路电子电路锁舌锁舌锁舌的锁舌的运动运动集成电路集成电路电子音乐门系统路灯自动控制系统电子锁自动门被控对象输出量控制器集成电路集成电路门门门的开关门的开关练习练习

12、 应用一般开环控制系统方框图画出以下应用一般开环控制系统方框图画出以下控制系统的控制方框图：控制系统的控制方框图：公共汽车车门控制系统、公共汽车车门控制系统、红绿灯定时控制系统、红绿灯定时控制系统、闹钟定时控制系统、闹钟定时控制系统、自动烘手机控制系统、自动烘手机控制系统、游泳池注水定时控制系统游泳池注水定时控制系统机电控制式水位控制机电控制式水位控制 闭环控制系统闭环控制系统水箱水箱闭环控制系统闭环控制系统水箱水箱连杆结构连杆结构阀门阀门给定量给定量水箱水箱水位水位浮子浮子比较器比较器闭环控制系统方框图闭环控制系统方框图控制器控制器执行器执行器给定量给定量被控量被控量检测装置检测装置比较器比

13、较器被控对象被控对象控制量控制量水流量水流量给定量给定量作用于控制系统的物理量，预先给定的作用于控制系统的物理量，预先给定的被控量被控量需要进行控制的物理量需要进行控制的物理量控制器控制器对被控对象起控制作用的设备总体，即对被控对象起控制作用的设备总体，即控制装置控制装置执行器执行器执行控制器的指令执行控制器的指令被控对象被控对象需要控制的机器、设备或生产过程需要控制的机器、设备或生产过程闭环控制系统闭环控制系统 比较器是将给定量与所测的被控量进行比较，求出偏差 控制器将这一偏差进行运算处理，并向执行器下达控制命令； 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。闭环控制系统

14、闭环控制系统 组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间用一根管道相连。 管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机在管道的底部，它使制冷剂不断地在管道里循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受到强大压力，由气态变成液态，通过散热器对外放出热量。当制冷剂通过较粗的管道组成的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂由液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效果。闭环控制系统闭环控制系统家用冰箱是闭环控制系统，其控制方框图家用冰箱是闭环控制系统，其控制方框图被控对象输出控制(处理)检测反馈反馈(电子电路电子电路)( (继电器继电器) )( (冷藏室冷藏室) )温度传感器温度传感器(

15、 (微型电脑）微型电脑）比较器比较器输入预置温度预置温度调节装置调节装置动画演示动画演示 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。输入输入：控制控制( (处理处理) )：输出：输出：检测与反馈：检测与反馈：当

16、接通电源后，控制电路命令执行器接通压缩机工作电路，制冷剂不断地在管道中循环，并吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度下降。同时，冷藏室内的温度传感器不断地检测箱内温度，并把温度变化的电信号反馈到控制（处理）部分，控制部分对预置的温度和反馈的温度进行比较、分析、处理。当电冰箱内的温度达到设定的温度时，控制部分发出指令给电磁继电器，继电器立即切断压缩机工作电路，制冷工作停止。当电冰箱内温度回升并超过设定温度时，电子控制电路又发出指令，使电磁继电器接通压缩机工作电路，压缩机重新工作并进行制冷。闭环控制系统闭环控制系统 根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打开环电子控制系统闭环电子控制系统电子表电取暖系统空调程