第一节了解控制

1、1第四章 控制与设计第一节 了解控制2一、控制的含义 日常生活中我们会遇到很多关于控制的问题，如控制情绪、病情、温度、车速等等。 可见“控制”在我们生活、学习中是比较常见的。3课本P107 图4-1 “嫦娥一号卫星嫦娥一号卫星”奔月过程奔月过程 嫦娥一号卫星经过13天的奔月飞行，4次变轨，1次中途修正，3次近月制动，最远时离控制地点达38万公里，卫星能在规定时间作出规定动作，依靠的就是精确的控制。41、此次控制我们要、此次控制我们要控制的对象控制的对象是什么？是什么？2、此次控制我们要、此次控制我们要控制的目的控制的目的是什么？是什么？3、此次控制我们的、此次控制我们的控制手段控制手段是什么？

2、是什么？嫦娥一号卫星使嫦娥一号卫星按预定轨道到达月球。火箭、卫星发动机按预定程序开、关【讨论与思考】5【控制的定义】P108蓝色方框 如果我们希望某一事物按照如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展自己的意愿发展, ,就要对其进行干就要对其进行干预预, ,这种这种根据自己的根据自己的_,_,通过一定通过一定的方法使的方法使_沿着某一确定的沿着某一确定的_发展发展, ,就形成了控制就形成了控制。目的事物方向6工业工业汽车组装流水线汽车组装流水线机器手焊接机器手焊接【控制无处不在】7联合收割机联合收割机微灌微灌恒温大棚恒温大棚农业农业【控制无处不在】8生活生活【控制无处不在】9蛟龙号将中国国旗插在南

3、中国海 科技科技【控制无处不在】1966年中国第一枚核导弹发射控制勇气号火星登陆车 神舟七号控制室 10 我们可以看到，我们可以看到，控制是无处不在的，所以我们了解、学习控制是很有，所以我们了解、学习控制是很有必要的。必要的。11 通过上一个案例的分析，我们看通过上一个案例的分析，我们看到嫦娥一号卫星的控制有到嫦娥一号卫星的控制有控制的对象控制的对象、控制的目的控制的目的和和控制的手段控制的手段，那其它控，那其它控制是不是都有这三个部分呢？制是不是都有这三个部分呢？【分组讨论】 12控制实例分析控制实例分析（1 1）投飞镖）投飞镖13控制实例分析控制实例分析（2 2）骑自行车）骑自行车14控制

4、实例分析控制实例分析（3 3）瓦特式速度调节器）瓦特式速度调节器通过控制阀通过控制阀的调节来控的调节来控制发动机的制发动机的转速。转速。15151516控制实例分析控制实例分析（4）电视制导导弹）电视制导导弹17控制的对象控制的对象控制的目的控制的目的控制的手段控制的手段 飞飞 镖镖骑自行车骑自行车瓦特式速瓦特式速度调节器度调节器电视制导电视制导导弹导弹【分组讨论】 飞镖击中靶心控制飞镖的初速度及方向按预期方向行驶自行车控制自行车的速度及方向发动机导弹击中目标使发动机达到希望的转速通过调节器控制控制阀电视摄像机比对目标调整方向18【小结】 控制有三个要素：控制有三个要素：19二、控制的分类闭环

5、控制开环控制手动控制自动控制20闭环控制系统闭环控制系统：能将控制结果反馈回能将控制结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差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。及时调整控制作用的系统。反馈环节反馈环节：系统中将控制结果反馈回来：系统中将控制结果反馈回来 的部分。的部分。闭环控制的关键要有闭环控制的关键要有“反馈环节反馈环节”。 控制系统的分类控制系统的分类21 海湾战争中，美军使用了最新研制的的海湾战争中，美军使用了最新研制的的“斯斯拉姆拉姆”空对地反坦克制导导弹，目标是打击伊拉空对地反坦克制导导弹，目标是打击伊拉克共和国卫队精锐近卫坦克师。伊拉克坦克虽然克共和国

6、卫队精锐近卫坦克师。伊拉克坦克虽然进行了紧急躲避，但数十枚导弹依然准确命中目进行了紧急躲避，但数十枚导弹依然准确命中目标，伊拉克近卫坦克师全军覆没。标，伊拉克近卫坦克师全军覆没。 100公里公里闭环控制系统案例：肯尼迪航空母舰伊拉克坦克车队22 古代形容一个人箭术高超，说他是古代形容一个人箭术高超，说他是“百步百步穿杨穿杨”，我们刚才举的例子比，我们刚才举的例子比“百步穿杨百步穿杨”难多难多了。为什么了。为什么“斯拉姆斯拉姆“导弹会打的这么准呢？导弹会打的这么准呢？23 “斯拉姆”导弹之所以打得这么准，是因为它也长着“眼睛”当然它的“眼睛”和我们的眼睛是不同的， “斯拉姆”导弹采用“电视摄像机

7、”作为眼睛，采用红外跟踪、无线电指令控制导弹的飞行。24 “斯拉姆斯拉姆”空对地反坦克导弹系统有空对地反坦克导弹系统有“反馈反馈环节环节”，是闭环控制系统。，是闭环控制系统。25骑自行车有骑自行车有“反馈环节反馈环节”，是闭环控制系统，是闭环控制系统期望值期望值大脑大脑肢体肢体自行车自行车行驶路线行驶路线眼睛眼睛26阅读P112 例1 人工调节液面 人工闭环控制系统人工闭环控制系统 反馈环节是人的眼睛。反馈环节是人的眼睛。27GPS自动导航系统是闭环控制系统，自动导航系统是闭环控制系统，GPS就是自动导航系统中的反馈环节就是自动导航系统中的反馈环节。28控制系统的分类控制系统的分类开环控制系统

8、开环控制系统：控制过程不控制过程不将结果反馈回来影响控制作将结果反馈回来影响控制作用的系统。用的系统。29投飞镖没有反馈环节投飞镖没有反馈环节是开环控制系统。是开环控制系统。期望值期望值大脑大脑手手飞镖飞镖落点落点30 房间里的电视开关，厨房里的水房间里的电视开关，厨房里的水龙头以及家用电风扇的转速调节龙头以及家用电风扇的转速调节系统都是简单的系统都是简单的开环控制系统。开环控制系统。31开环与闭环控制系统的优缺点：开环与闭环控制系统的优缺点：优点优点缺点缺点开环开环 结构单一、结构单一、成本低成本低精确度低精确度低闭环闭环 精确度高精确度高 结构复杂、结构复杂、成本高成本高32开环与闭环控制

9、的应用原则：开环与闭环控制的应用原则：（1 1）二者都能实现控制时，）二者都能实现控制时，优先考虑开环控制；优先考虑开环控制；（2 2）二者可结合使用。）二者可结合使用。33开环与闭环控制的辨别方法：开环与闭环控制的辨别方法：（1 1）看是否有反馈环节。）看是否有反馈环节。（2 2）加入干扰，看能否）加入干扰，看能否调整和改变控制的结果。调整和改变控制的结果。34 35手摇扇手摇扇电风扇电风扇空调器空调器手摇扇子产生手摇扇子产生风风人打开开关，电机带人打开开关，电机带动叶片转动产生风动叶片转动产生风自动调温自动调温手动手动手动控制手动控制自动控制自动控制36喷墨打印机人工调节液面电风扇开环控制

10、系统GPS导航闭环控制系统【练一练】 37 有人说，在前面介绍的投掷飞镖例子中，有人说，在前面介绍的投掷飞镖例子中，在飞镖飞出后，运动员的眼睛可以将飞镖的在飞镖飞出后，运动员的眼睛可以将飞镖的飞行路线反馈给大脑，存在反馈环节，所以飞行路线反馈给大脑，存在反馈环节，所以投掷飞镖过程是一个闭环控制系统。投掷飞镖过程是一个闭环控制系统。 【精讲点拨】你认为这种说法对吗？为什么？不对； 虽然眼睛可以将飞镖的飞行路线反馈给大脑，但反馈回来的结果不能再影响飞镖的飞行路线，飞镖的飞行路线只取决于投掷时的角度和初速度。38【小结】 判断一个控制系统是不是判断一个控制系统是不是闭环控制系统，不仅要看它闭环控制系

11、统，不仅要看它是不是有是不是有“反馈反馈”环节，还环节，还要看反馈回来的信息要看反馈回来的信息是不是是不是还能进一步影响控制的结果，还能进一步影响控制的结果，排除干扰。排除干扰。39机器人拧螺丝电源开关 手动控制手龙头 空调机 手动控制自动控制【练一练】 40【精讲点拨】 有人说全自动洗衣机有人说全自动洗衣机在洗衣服的时候，也需在洗衣服的时候，也需要人打开开关，选择程序要人打开开关，选择程序，所以应该属于手动控制，所以应该属于手动控制系统。系统。你认为这种说法对吗？为什么？不对； 根据自动控制系统的定义，指的是控制的过程（指进水、洗衣、甩干）不需要人的干预，而不是指整个过程都不需要人的参与。41【小结】 判断一个控制系统是否是自判断一个控制系统是否是自动控制系统，不仅要是看它是不动控制系统，不仅要是看它是不是有人的直接参与，而是看它的