控制系统的基本组成

第四章控制与设计

控制系统的基本构成与工作过程学习目的1、分析典型案例，熟悉简朴的开环控制系统的基本构成和简朴的工作过程。2、熟悉闭环控制系统的基本构成，理解其中的控制器、执行器的作用。3、掌握开环和闭环控制系统的区别。日常生活中的控制举例日常生活中的控制举例格里芬飞跃汽车灌篮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，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。自动门的功效和技术规定有：功效：（1）无人时，常关；（2）有人时，开门。案例分析：自动门工作原理技术规定：（1）当人距门1m时，门即打开。（2）门打开后，延时10s后关门。系统构成：门、电动机、控制器、传感器。案例分析：自动门工作原理工作过程（1）当有人达成门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号

（2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）；（3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象）（4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。系统构成与工作过程如图：案例分析：自动门工作原理一、开环控制系统的含义：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。对“自动门”的扩展探究三例：②自动门前跑过一条狗，自动门会不会打开？①门的重量不同，对系统的哪个部分有不同的规定？③自动门前开过一辆汽车，自动门会不会打开？对“自动门”的扩展探究三例：④如何将自动门装置改为汽车车库中的自动门？自动门对“自动门”的扩展探究三例：⑤当人始终站在门口时，自动门会如何动作？为什么？开环控制系统的特点：1、系统的输出量直接受输入量的控制；2、信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入端单向传至输出端。1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车却仍然要等待？怎么办？2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是有时水满了，有时却未满，怎么办？············二、闭环控制系统下图是一种典型的闭环控制系统——水箱水位的闭环控制系统注入水流量进水阀门浮子水箱杆杠实际水位给定水位注入水流量控制方框图：P108传感器控制器执行器对象人工控制人眼人脑和手进水阀门水箱自动控制浮子连杆机构进水阀门水箱水箱水位两种控制方式比较环节方式水箱注水控制系统方框图：简朴闭环控制系统的方框图：被控对象执行器控制器给定量控制量被控量检测装置比较器-+水箱进水阀门连杆给定水位开度水箱的水位（输出）浮子比较器+-二、闭环控制系统二、闭环控制系统定义：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游戏：画鼻子规定：选手闭上眼睛，试着给图片画上鼻子。如何判断开环控制系统与闭环控制系统自动门控制系统框图如何判断开环控制系统与闭环控制系统开环控制的特点：1、它是单向的控制过程；2、输入量与输出量往往是不同性质的量。闭环控制的特点：1、有反馈；2、会调节；3、“成果”会影响“成果”；4、给定量与被控量是可比较的同一种性质的量。5、输出量到输入量之间的信号形成一种回路传感器的作用不同：开环控制检测的是输入信号，闭环控制检测的是输出信号这是闭环系统吗？同窗们几乎每天听着扩音机里播放的音乐做广播体操，但扩音机从未引发大家的注意。学习了上面的内容后，请大家思考：扩音机是一种什么控制系统？简朴的控制系统由两部分构成，即被控对象和控制装置。其中的控制装置，涉及传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还涉及反馈环节与比较环节。三、控制系统的基本构成四、小结控制系统开环闭环控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响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系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响输出量到输入量之间的信号形成一种回路1、下列控制系统中，属于开环控制系统的是（）A、电冰箱的温度控制B、计算机的CPU上的电扇的转速控制C、当代化农业温室的温度控制D、家用缝纫机的缝纫速度控制2、下面控制系统中，属于闭环控制的有（）A、电电扇机械定时开关控制系统B、电子门铃控制系统C、电磁炉温度自动控制系统D、自行车制动系统随堂检测DC输入量（接通电源）控制器（控制电路）执行器（水泵）被控对象（水管）输出量（水管排出水）控制量（水流量）水泵抽水输入量（开、关）控制器（控制电路）执行器（执行活塞）被控对象（车门）输出量（车门的开或关）控制量（压缩空气流向）公共汽车开关门冰箱控制控制器（大脑）执行器（手）被控对象（篮球）被控量（篮球位置）给定量（篮圈位置）检测装置（眼睛）控制量（投掷力）比较器投篮控制1、下列控制系统中，属于开环控制系统的是（）A、电冰箱的温度控制B、计算机的CPU上的电扇的转速控制C、当代化农业温室的温度控制D、家用缝纫机的缝纫速度控制2、下面控制系统中，属于闭环控制的有（）A、电电扇机械定时开关控制系统B、电子门铃控制系统C、电磁炉温度自动控制系统D、自行车制动系统随堂检测DC3.闭环控制系统由下列各个环节构成（）①控制器②执行器③被控对象④检测装置A、①②③B、①③④C、①②③④D、①②④4、控制系统中，将输出量通过适宜的检测装置返回到输入端并与输入进行比较的过程，称为（）A、反馈B、干扰C、控制D、闭环控制5、闭环控制系统中反馈的作用是（）A、消除干扰因素B、实现自动控制C、减少输入量的偏差D、减少输出量的偏差CAB王大伯盖了一种能自动调节温度的小型花房，花房的温度冬季普通控制在18℃左右，夏季普通控制在25℃左右。请分析它可能的工作过程（5分），并画出花房温度控制系统的方框图。（5分）提示：该花房温控设备涉及控制器、加热元件和制冷元件、检测装置、比较器等。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“声－电转换装置”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。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高