高中通用技术控制与设计汇编

1、高中通用技术控制与设计汇编高中通用技术控制与设计汇编学习目标学习目标1.1.控制的定义。控制的定义。2.2.自动控制和人工控制的区别。自动控制和人工控制的区别。专题一、专题一、控制的手段与应用控制的手段与应用 事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能是与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当的手段来实现。了解控制我们听到过的我们听到过的“控制控制” 自动控制、控制情绪、自我控制的能力、控制温度控制人口增长、控制病情等等“控制控制”存在与当今社会的各个方面。存在与当今社会的各个方面。工业生产、城市交通、农业生产、航天技术等等什么是控制事物的事物的发展

2、与变化具有多样性。发展与变化具有多样性。 如果人们想达到一定的目的，就必须采取一如果人们想达到一定的目的，就必须采取一定的定的手段手段来实现。来实现。控制的定义：控制的定义： 人们按照自己的意愿和目的，通过一人们按照自己的意愿和目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。这就是控制。事物的发展与变化一棵苹果树一棵苹果树天上降落的雨水天上降落的雨水骑自行车骑自行车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代步、省力代步、省力摔跟头摔跟头撞到物体和别人撞

3、到物体和别人采取的手段苹果树苹果树雨水雨水骑自行车骑自行车病虫害防治、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速度、骑车的技术、控制速度、骑车的技术、车的维护等等。车的维护等等。控制是普遍存在。控制是普遍存在。 遥控航模飞机遥控航模飞机 抽水马桶水箱的自动控制系统抽水马桶水箱的自动控制系统抽水马桶水箱的自动控制系统抽水马桶水箱的自动控制系统控制的含义对控制现象理解从下面三个方面入手：对控制现象理解从下面三个方面入手：1 1、对象：控制的对象是什么？、对象：控制的对象是什么？2 2、目的：控制要达到什么目的？、目

4、的：控制要达到什么目的？3 3、手段：要采用什么样的手段来控制？、手段：要采用什么样的手段来控制？ 控制是根据自己的目的，通过一定的控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的手段使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。行为和过程。 控制事例控制事例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电风扇扇叶转速电风扇扇叶转速快慢的控制快慢的控制电风扇电风扇调节速度调节速度换档换档 音响的音量控制音响的音量控制音响音响音量的调节音量的调节旋钮旋钮燃气热水器温度燃气热水器温度的控制的控制热水器热水器调节出水口温度调节出水口温度的高低的高低改变燃气火头的改变燃气火头的

5、大小大小用喷雾器喷洒农用喷雾器喷洒农药药喷雾器喷雾器给庄稼治病给庄稼治病操作喷雾器的手操作喷雾器的手柄柄 大禹治水大禹治水洪水洪水安息洪波、大治安息洪波、大治水患水患疏通河道，泄洪疏通河道，泄洪为主为主人力三轮车转弯人力三轮车转弯中的方向控制中的方向控制人力三轮车人力三轮车改变三轮车行驶改变三轮车行驶的方向的方向双手转动车把双手转动车把 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。控制的手段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：控制的过程需要人的接触，即人直接干预。如：普通自来水龙头，揿按键打开电灯、驾驶汽车等；关/开 门驾

6、驶汽车自动控制：自动控制：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，即没有人的接触。如：打开红外传感水龙头，太阳能路灯，自动门，声控灯，无人驾驶汽车等；控制实例1人工控制自动控制自动控制对风速的控制控制实例2自动控制人工控制人工控制控制实例1自动控制人工控制控制的应用控制的应用 控制的应用自古就有，并在近代得到迅速发展，在社会生产生活的各个领域都有极其广泛的应用。控制在工业生产中的应用控制在工业生产中的应用 控制应用到工业生产中，提高了产品的质量和生产效率，减控制应用到工业生产中，提高了产品的质量和生产效率，减轻了工人的劳动强度，为工人提供了安全保障。轻了工人的劳动强度，为

7、工人提供了安全保障。生产流水线纺织机汽车自动装配生产线 汽车油漆控制在农业生产中的应用控制在农业生产中的应用 控制应用到农业生产中，提高了劳动效率，减轻了农民的控制应用到农业生产中，提高了劳动效率，减轻了农民的劳动强度，使农民减少在农田里日晒雨淋的时间。劳动强度，使农民减少在农田里日晒雨淋的时间。联合收割机农田灌溉温室农田灌溉 电源控制室水泵农田灌溉 折射式微喷射流式微喷锤式微灌控制在军事、国防中的应用控制在军事、国防中的应用 控制应用到军事国防中，提高了国家防备和抵抗侵略控制应用到军事国防中，提高了国家防备和抵抗侵略的能力，为保卫国家的主权、统一、领土完整和安全提供的能力，为保卫国家的主权、

8、统一、领土完整和安全提供了必要的条件。了必要的条件。“神舟五号” 返回地面。导弹、火箭控制在日常生活中的应用控制在日常生活中的应用 控制应用到日常生活中，提高了人们的生活质量，人类控制应用到日常生活中，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，使之满足人们的要求。足人们的要求。空调机自动取款机自动控制水龙头 现代网络家电 控制在社会生活中的应用控制在社会生活中的应用 控制应用到社会生活中，使整个社会能协调、健康、有控制应用到社会生活中，使整个社会能协调、健康、有序地发展。序地发展。控制人口增长，提高人口素质各种法

9、律制度交通管理 未完待续专题二、控制系统的专题二、控制系统的工作过程与方式工作过程与方式学习目标学习目标1.1.反馈反馈-在电子控制系统中的作用在电子控制系统中的作用2.2.开环控制和闭环控制的区别开环控制和闭环控制的区别3.3.用方框图分析生活中常见电子控制系用方框图分析生活中常见电子控制系统。统。自行车行驶速度的控制：自行车行驶速度的控制：脚踩的力脚踩的力 脚蹬、曲柄、链轮、脚蹬、曲柄、链轮、 自行车行驶的速度自行车行驶的速度（输入）（输入） 中轴、链条、飞轮中轴、链条、飞轮 (输出输出)电风扇的风速控制电风扇的风速控制: 电风扇风速的挡位电风扇风速的挡位 电机、扇叶电机、扇叶 风速风速

10、(输入输入) (输出输出) 1 1、控制系统、控制系统 什么叫控制系统什么叫控制系统:任何一种控制的实现任何一种控制的实现,都要通过若干个环节都要通过若干个环节,这些环节这些环节就构成了一个系统就构成了一个系统,称为控制系统称为控制系统.控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系.输入输出电饭煲 电源电信号 锅内的温度 脱粒机电源电信号 脱粒机的转速 红外水龙头人手的红外线信号 水龙头出水量 控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统一、开环控制系统一、开环控制系统1 1、什么是开环控制系统、什么是开环控制系统 如

11、果控制系统的输出对系统的控制（即结果）如果控制系统的输出对系统的控制（即结果）没有影响；或者说没有反馈环节的系统。没有影响；或者说没有反馈环节的系统。 反馈即反馈即控制系统中，将输出量通过适当的检测控制系统中，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，装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。就是反馈。投篮投篮 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置（眼睛）篮圈的篮圈的位置位置+-电路、灯游泳池注水控制系统游泳池注水控制系统 定时器定时器进水阀门进水阀门游泳

12、池游泳池设定注水时间设定注水时间 水流量水流量 游泳池水位游泳池水位 ( (输入输入) () (输出输出) ) 自动门的控制系统自动门的控制系统 控制电路控制电路 电机电机 自动门自动门 红外线信号红外线信号 转动转动 门的开启或关闭门的开启或关闭列举你所知道的开环控制系统：列举你所知道的开环控制系统：电路、灯电路、电机、扇叶电路、灯电路、灯电路、灯电路、灯电路、灯电路、灯案例分析：自动门 自动门的动作过程是怎样的？自动门的动作过程是怎样的？ 当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又时，门打开；当人离开门口后一段时

13、间，门又关闭。关闭。 自动门的功能和技术要求：自动门的功能和技术要求： 功能：无人时，常关；有人时，开门功能：无人时，常关；有人时，开门 技术要求：当人距门技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打时，门即打开；门打开后，延时开后，延时10s后关门后关门自动门如何实现自动开、关的呢？自动门如何实现自动开、关的呢？电机控制电路红外传感器自动门控制系统的方框图扩展思考对对“婴儿尿湿报警器婴儿尿湿报警器”分析分析与扩展思考与扩展思考尿铃声控制系统方框图：控制系统方框图：在控制系统中，为了分析方便，常采用方框来表示系统的环节，用单在控制系统中，为了分析方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示

14、系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图。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。控制系统方框图的作用：表示系统各个环节在系统中的位置、功能控制系统方框图的作用：表示系统各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。和相互之间的关系。输入量控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象输出量输出量(控制量控制量)(给定量给定量)(被控量被控量)输入量:如游泳池的设定时间;输出量:游泳池的水位 分析下列电子控制系统中的被控对象、被控量、分析下列电子控制系统中的被控对象、被控量、控制器和它们的工作过程的共同点控制器和它们的工作过程的共同点: : 扬声器扬声器音乐声音乐声音乐集

15、成音乐集成电路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运锁舌的运动动集成电路集成电路电子音乐电子音乐门系统门系统路灯自动路灯自动控制系统控制系统电子锁电子锁自动门自动门被控对被控对象象被控量被控量控制器控制器集成电路集成电路门门门的开关门的开关闭环控制系统 控制系统中，将输出量通过适控制系统中，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当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是过程，就是反馈反馈。投篮投篮 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置

16、（眼睛）篮圈的篮圈的位置位置+-（1 1）什么是反馈）什么是反馈 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置（眼睛）篮圈的篮圈的位置位置+-投篮投篮 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置（眼睛）篮圈的篮圈的位置位置+-投篮投篮 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置（眼睛）篮圈的篮圈

17、的位置位置+-投篮投篮 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置（眼睛）篮圈的篮圈的位置位置+-投篮投篮 控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）篮球实篮球实际投掷际投掷的位置的位置监测装置（眼睛）监测装置（眼睛）篮圈的篮圈的位置位置+- 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回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制

18、系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。 由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值值时，时，闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比较得到速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。所以，一个闭环控制系统，能够克服外到精确控制的目的。

19、所以，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界干扰，使被控量控制在给定值值附近。附近。 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游泳池游泳池进水阀门进水阀门控制器控制器给定给定水位水位水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（输出）（输出）检测装置检测装置比较器比较器+ +- -闭环控制系统简单闭环控制系统的方框图：简单闭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给定给定量量控制量控制量被控量被控量检测装置检测装置比较器比较器- -+ + + + + + 小小 结结控控制制系系统统开环开环闭环闭环控制系统的输出量不对系统的控制产生任控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响何影响系统的输出量仅受输入量控制，输入量系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递到输出量之间的信号是单向传递系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响影响输出量到输入量之间的信号形成一个回路输出