第三节简单控制系统的设计广东教育出版社三节简单控制系统的设计课件

国家中小学课程资源简单控制系统的设计（第一课时）年 级：高一年级学

科：通用技术（粤教科技版）学

校某省市增城区高级中学国家中小学课程资源学习目

标能够结合具体控制系统案例进行分析，养成撰写简单控制系统设计方案的意识和能力。通过以风扇自动控制系统设计为案例，分析控制对象的基本特征、控制量和被控量等，熟悉简单控制系统设计的基本流程，领悟控制思想和方法在具体技术实践活动中的运用。能根据案例情境要求，提出一个或多个设计方案，进行简单控制系统的方案设计。国家中小学课程资源请同学们画出从学校饮用水装置取热开水的控制系统方框图。一、知识回顾-执行器被控对象控制量 被控量给定量

比较器反馈环节+控制器大

脑双

手热水开关扭动开关的力度热水水位比较器眼

睛―给定热水水位＋国家中小学课程资源小明同学在使用学校饮用水装置取热开水时，由于转头跟其他同学聊天，热开水溢出烫伤了手。同学们在接热开水时要注意安全，千万不能分心，但如果水满时杯子能发出一个提醒信号就更好了。工作原理：用内杯装水直至装满，产生重力压缩弹簧，接通蜂鸣器电路。国家中小学课程资源控制系统设计要达到理想效果，必须遵循一定的方法和步骤。二、控制系统设计概论开

始确定控制目的确定被控量给定控制要求（设计指标）确定系统结构建立系统模型确定待调参数测试系统性能重新调整系统结构、指标参数等是否满足要求是结

束否国家中小学课程资源第一步：确定控制目的。控制的目的也可以理解为控制的作用。风扇自动控制系统的目的：扇叶达到期望转动速度。学校名称

×××学校 设计者班级高一（2）班设计者姓名杨××控制系统名称风扇自动控制系统控制的目的扇叶达到期望转动速度。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第二步：确定系统的被控量。即控制系统要控制什么，所以在明确控制目的的同时，要认真分析为达到控制目的我们实际需要控制什么量，这就是被控量的确定。风扇自动控制系统的被控量：扇叶的实际转动速度。控制系统的被控量扇叶实际转动速度是否与控制目的相同是√

否二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第三步：明确系统各项指标。如控制的精度要求、控制的适应性要求（涉及自动控制、手动控制或智能控制）、系统的造价等。风扇自动控制系统的各项指标：为减轻人们的劳动强度，我们选择自动控制，自动控制相对手动控制来说控制精度较高，这也导致了系统成本增加。控制系统各项指标控制精度系统成本系统控制精度要求较高系统成本增加手动控制自动控制 √智能控制二、控制系统设计概论国家中小学课程资源给定温度值控制电路风扇扇叶转速扇叶实际转动速度第四步：确定控制系统的结构。确定控制器、执行器、控制量、被控对象、反馈环节。根据需要选择开环控制或者闭环控制。风扇系统的结构：控制器：控制电路，执行器：，控制量：速，被控对象：风扇扇叶,采用开环控制。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源控制电路马

达速风扇扇叶√给定温度值控制电路马

达风扇扇叶

转速扇叶实际转动速度第四步：确定控制系统的结构。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第五步：建立系统各环节模型。大型、复杂的控制系统分析和仿真都依赖于模型的建立，对于简单控制系统可直接通过实验检验系统的性能。模拟建立风扇自动控制系统模型需要用到的元器件：电源、电路主控板、应器、扇叶、、导线。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第五步：建立系统各环节模型。请同学们观看视频，建立风扇自动控制系统的模型。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第五步：建立系统各环节模型。建立控制系统模型序号123456元器件电源电路主控板感应温度装置扇

叶马

达导

线实验器件充电宝电子控制模块

感器电机带扇叶模块单价/元252015150.5数量11113序号78实验增加器材元器件名称数量单价(元)目的实验器件LCD显示屏110显示测试数据单价/元吹风机120快速提高空气数量二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第六步：确定待调参数找出最能影响系统性能的一些参数作为仿真或实验时的观察调整对象，通过对它们的调整，使系统达到最佳性能。风扇控制系统的待调参数：四个温度区间对应的风扇扇叶转动速度。确定待调参数四个间对应的风扇扇叶转动速度。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第七步：测试系统的性能。通过调节待调参数使系统达到了期望的性能，设计工作结束；否则，就要修改设计，包括改进系统结构甚至放宽指标要求等。1.确定风扇控制系统的期望性能：当于25℃时，扇叶停止转动；当于25℃时，扇叶转动，而且

处于25℃~28℃、29℃~32℃和高于32℃三个区间时，扇叶的转速依次增加。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第七步：测试系统的性能。2.调节待调参数，风扇自动控制系统待调参数是四个间对应的风扇扇叶转动速度。因此要根据期望值调整和确定每个区间扇叶的转动速度。比如：通过电子控制模块的调整，当于25℃时，扇叶停止转动；25℃~28℃时转速比为60%，29℃~32℃时转速比为80%，于32℃时风扇转速比为100%。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源第七步：测试系统的性能。3

.启动装置，测试是否达到期望性能。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源测试系统的性能期望值当于25℃时，扇叶停止转动；25℃~28℃时转速比为60%，29℃~32℃时转速比为80

%，

于32℃时风扇转速比为100%。是否达到期望值

（打√选择）是 √否第七步，测试系统的性能。二、控制系统设计概论国家中小学课程资源制订辅助取热水水位提醒控制系统设计方案。三、课堂练习国家中小学课程资源三、课堂练习国家中小学课程资源四、课堂小结国家中小学课程资源践自动浇花控制系统，如右图所示，当检测到花盆土壤湿度低于设定值时