控制与设计课件

1、控制的手段控制的手段事物的发展与变化具有多样性事物的发展与变化具有多样性一棵苹果树一棵苹果树天上降落的雨水天上降落的雨水结不出苹果结不出苹果结的苹果又多又大结的苹果又多又大结出苹果又小又酸结出苹果又小又酸用来灌溉农田用来灌溉农田发电发电引起洪涝灾害引起洪涝灾害事物的发展与变化事物的发展与变化具有多样性。具有多样性。如果如果人们想达到一定的人们想达到一定的目的，就必须采取目的，就必须采取一定的手段来实现。一定的手段来实现。苹果树苹果树病虫害防治、果树管理、病虫害防治、果树管理、土壤管理等等土壤管理等等雨水雨水兴修水利、建水电站、兴修水利、建水电站、水源管理等等水源管理等等控制的定义和条件控制的定

2、义和条件人们按照自己的人们按照自己的意愿和目的意愿和目的，通过一定的，通过一定的手段手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。使事物向期望的目标发展，这就是控制。1 1、控制的、控制的对象对象是什么是什么2 2、控制要达到什么、控制要达到什么目的目的3 3、采取什么控制、采取什么控制手段手段人力三轮车转弯时的方向控制问题：人力三轮车转弯时的方向控制问题：控制对象：人力三轮车控制对象：人力三轮车 控制目的：为了改变三轮车行驶的方向控制目的：为了改变三轮车行驶的方向控制的手段：骑车人通过双手转动车把，改变控制的手段：骑车人通过双手转动车把，改变前轮的方向并带动后轮前轮的方向并带动后轮控制的分类控制

3、的分类从人工干预的情形来分：从人工干预的情形来分：人工控制：人工控制：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： 液压控制液压控制 气动控制气动控制 机械控制机械控制 电子控制电子控制控制的过程是在人的直接干预下进行的。控制的过程是在人的直接干预下进行的。在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地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。按照期望的方向进行。感应水龙头感应水龙头普通水龙头普通水龙头人在发号指令人在发号指令机器发号指令机器发号指令控制系统控制系统在一个控制过程中，若干个控制环节组成的一个系统，称为控在一个控制过程中，若干个控制环节组成的一

4、个系统，称为控制系统。控制系统的输入和输出之间有一定的对应关系。制系统。控制系统的输入和输出之间有一定的对应关系。电子门铃的电子控制系统开环控制系统开环控制系统控制系统的控制系统的输出量输出量不对不对系统的控制系统的控制产生任何影响，这种控产生任何影响，这种控制系统称为制系统称为开环控制系统开环控制系统。自动门控制系统方框图：自动门控制系统方框图：自动门自动门电动机电动机控制电路控制电路红外线装置检测到红外线装置检测到人体热辐射发出的人体热辐射发出的信号信号（输入）（输入）转动转动门的开启门的开启或关闭或关闭（输出）（输出）游泳池注水控制系统方框图：游泳池注水控制系统方框图：游泳池游泳池进水阀

5、门进水阀门定时器定时器设定注水时间设定注水时间（输入）（输入）水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（输出）（输出）简单开环控制系统的方框图简单开环控制系统的方框图被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量 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。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。 执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。 控制量：即执行器的输出信号。控制量：即执行器的输出信号。 输入量：即控制系统的给定。输入量：即控制系统的给定。输出量：即控制系统所要控制的量。输出量：即

6、控制系统所要控制的量。 被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。练习练习自行车刹车控制过程如下：刹车时，施加一定自行车刹车控制过程如下：刹车时，施加一定的握把力，通过杠杆系统，使刹车片压紧车圈的握把力，通过杠杆系统，使刹车片压紧车圈（或轮轴），车轮减速。刹车握紧力与车轮转（或轮轴），车轮减速。刹车握紧力与车轮转速一一对应。这是一个开环控制系统，速一一对应。这是一个开环控制系统， 在这个在这个控制系统中执行器是（）控制系统中执行器是（）A握把握把 B杠杆系统杠杆系统C刹车片刹车片 D车轮车轮车轮车轮刹车片刹车片握把杠杆系统握把杠杆系统握

7、紧力握紧力（输入）（输入）车轮转速车轮转速（输出）（输出）练习练习“生态降温带来清凉生态降温带来清凉”，20102010年上海世博会的通用汽车年上海世博会的通用汽车馆的排队等候区专门设置了馆的排队等候区专门设置了“细水喷雾降温系统细水喷雾降温系统”，它可，它可根据天气情况，通过控制电路自动调节喷头的喷雾量，使根据天气情况，通过控制电路自动调节喷头的喷雾量，使等候区的空气温度尽快降到预设温度，同时还能产生大量等候区的空气温度尽快降到预设温度，同时还能产生大量的负氧离子，带给观众一个如沐春风般的舒适环境。该控的负氧离子，带给观众一个如沐春风般的舒适环境。该控制系统的被控对象是（制系统的被控对象是（

8、 ） 喷头喷头 等候区的空气等候区的空气 排队人群排队人群 A.A.温度感应器温度感应器闭环控制系统闭环控制系统闭环控制系统方框图闭环控制系统方框图1由于由于干扰因素干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值时；的存在，系统的被控量偏离给定值时；2闭环控制系统中的闭环控制系统中的反馈反馈环节能及时环节能及时检测检测出被控量的值，并迅速出被控量的值，并迅速反馈反馈到输入端，到输入端，与给定值进行与给定值进行比较比较；3控制器控制器根据比较得到的偏差信号进行根据比较得到的偏差信号进行调节调节，从而是系统的被控量接近给定值，从而是系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。达到精确控制的目的。电冰箱的温

9、度控制系统电冰箱的温度控制系统温度计温度计温度温度设定设定温度温度控制控制器器制冷制冷装置装置温度值温度值检测装置检测装置比较器比较器开环开环:不管控制的结果不管控制的结果闭环闭环:根据控制结果做出决策，也就是输出量对控制有影响。根据控制结果做出决策，也就是输出量对控制有影响。智能（红绿灯）交通指挥系统智能（红绿灯）交通指挥系统被控对象是红绿灯，被控对象是红绿灯，开环开环。被控对象是车辆，被控对象是车辆，闭环闭环。如图所示为自动火炮控制系统示意图。当雷达检测到飞如图所示为自动火炮控制系统示意图。当雷达检测到飞机后发出信号给跟踪系统，跟踪系统操纵火炮，调整火机后发出信号给跟踪系统，跟踪系统操纵火

10、炮，调整火炮角度。该系统中被控对象是炮角度。该系统中被控对象是A火炮；火炮；B跟踪系统；跟踪系统；C雷达；雷达；D飞机飞机A2008.10月浙江省高考月浙江省高考2008.10月浙江省高考月浙江省高考如图所示为某种抽水马桶水箱的结构示意图：浮球和如图所示为某种抽水马桶水箱的结构示意图：浮球和连杆用螺纹连接，通过调节连杆长度来设置给定水位，连杆用螺纹连接，通过调节连杆长度来设置给定水位，当水位上升到给定水位时，浮球带动连杆装置关闭进水当水位上升到给定水位时，浮球带动连杆装置关闭进水阀。如果往进水阀方向调节浮球，缩短连杆长度，那么阀。如果往进水阀方向调节浮球，缩短连杆长度，那么产生的后果是产生的后

11、果是A降低给定水位高度降低给定水位高度B增加给定水位高度增加给定水位高度C不影响给定水位高度不影响给定水位高度D降低实际水位高度降低实际水位高度D控制控制声控灯控制系统中，传感器接收声音信号，经控制电路声控灯控制系统中，传感器接收声音信号，经控制电路处理后驱动开关接通或关闭灯泡。该系统的控制对象是处理后驱动开关接通或关闭灯泡。该系统的控制对象是灯泡，控制量是灯泡，控制量是A、灯泡的发光、灯泡的发光 B、声音的大小、声音的大小 C、电源电压的高和低、电源电压的高和低 D、开关的通与断、开关的通与断 D现在很多手机屏幕的左上方或右上方有个光线感应器（状似小现在很多手机屏幕的左上方或右上方有个光线感

12、应器（状似小坑）。它能感应光线的强弱，反馈到手机，调节屏幕亮度。若坑）。它能感应光线的强弱，反馈到手机，调节屏幕亮度。若外界光线强，则屏幕相应地调亮；反之，则屏幕变暗。该手机外界光线强，则屏幕相应地调亮；反之，则屏幕变暗。该手机的屏幕光控系统中，被控对象是（的屏幕光控系统中，被控对象是（ ）A光线强弱光线强弱 B屏幕亮度屏幕亮度 C光线感应器光线感应器 D手机屏幕手机屏幕控制控制下列关于干扰因素对控制系统的作用，说法正确的是下列关于干扰因素对控制系统的作用，说法正确的是A、干扰因素仅作用在被控量上、干扰因素仅作用在被控量上B、干扰因素不会作用于开环控制系统、干扰因素不会作用于开环控制系统C、闭

13、环控制系统中干扰因素的作用都会反映在输出量、闭环控制系统中干扰因素的作用都会反映在输出量的变化上的变化上D、干扰因素都是可以利用的、干扰因素都是可以利用的在房间空调温度控制系统中，下列情况不属于影响其温在房间空调温度控制系统中，下列情况不属于影响其温度控制的干扰因素的是度控制的干扰因素的是A有人走进房间；有人走进房间； B打开房间窗户；打开房间窗户；C房间里在烧开水房间里在烧开水 ；D房间里的闹钟铃响。房间里的闹钟铃响。DD供水水箱的水位自动控制系统供水水箱的水位自动控制系统加热炉的温度自动控制系统加热炉的温度自动控制系统设计的一般过程设计的一般过程下列医疗诊断方法中不属于黑箱方法的是下列医疗

14、诊断方法中不属于黑箱方法的是 如图所示为中科院研发的一款智能机器如图所示为中科院研发的一款智能机器人，能模仿人唱歌、跳舞等。这种用机人，能模仿人唱歌、跳舞等。这种用机器人模仿人的功能和行为的方法属于器人模仿人的功能和行为的方法属于A.黑箱方法黑箱方法B.移植方法移植方法C.虚拟方法虚拟方法D.功能模拟方法功能模拟方法练习练习开环与闭环控制系统的区别开环与闭环控制系统的区别开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统能否自动调整和能否自动调整和补偿补偿控制精度控制精度结构结构适用场合适用场合没有自动调整和补偿没有自动调整和补偿有自动调整和补偿有自动调整和补偿控制精度差控制精度差控制精度高控制

15、精度高结构简单，但要求系统元件结构简单，但要求系统元件的特性稳定的特性稳定结构复杂，设计、分析麻烦，结构复杂，设计、分析麻烦，且成本较高且成本较高适用在控制精度要求不高且适用在控制精度要求不高且系统本身元件又比较稳定的系统本身元件又比较稳定的场合场合适用在高精度、高可靠适用在高精度、高可靠性和自动控制的场合性和自动控制的场合顺向作用，没有反向的联系顺向作用，没有反向的联系(自动纠正自动纠正)闭环控制系统闭环控制系统控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象给定值给定值被控量被控量干扰信干扰信号号+反馈环节反馈环节-干扰信号干扰信号输出量出现偏差输出量出现偏差干扰因素：除输入量（给定值）以外，干扰

16、因素：除输入量（给定值）以外，引起被控量变化各种因素引起被控量变化各种因素在我们的日常生活中，有很多人工控制和自动控制现象，下在我们的日常生活中，有很多人工控制和自动控制现象，下列选项中全部是人工控制的是列选项中全部是人工控制的是摇动辘轳提取井水摇动辘轳提取井水 电梯的上下运行控制电梯的上下运行控制农用灌溉抽水机抽水的控制农用灌溉抽水机抽水的控制 用气筒给自行车轮胎充气用气筒给自行车轮胎充气驾驶汽车驾驶汽车 普通自来水龙头普通自来水龙头ABC D下列各项中，属于开环控制系统的是下列各项中，属于开环控制系统的是A蔬菜大棚自动温控系统蔬菜大棚自动温控系统 B电冰箱温度控制系统电冰箱温度控制系统C汽

17、车方向控制系统汽车方向控制系统 D抽水马桶水箱的水位控制系统抽水马桶水箱的水位控制系统射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，其控制的对射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，其控制的对象是（象是（ ）A人人 B枪枪 C子弹子弹 D靶靶控制系统中，将输出量通过检测装置返回到输入端控制系统中，将输出量通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，称为（并与输入量进行比较的过程，称为（ ）A闭环控制闭环控制 B反馈反馈 C控制控制 D干扰干扰随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种具体应用。随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种具体应用。其工作过程是由其工作过程是由 “声电转换装置声电转换装置”将起伏的音乐强度转换将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快，喷头的压力就大，喷动。音乐声信号强，水泵的转速就快，喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就低。音乐信号的强弱与出的水柱就高。反之，喷出的水柱就低。音乐信号的强弱