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文档简介

1、控制系统设计的一般思路,江门市第一中学 冯慧芳,问题的提出,孙宇是农村地区的一位高中学生，最近他们班上的科技兴趣小组想要开展“自制酸奶”的科技活动，但由于学校实验室设备简陋，无法提供恒温设备，致使该活动无法顺利开展。 同学们，你们能利用控制系统的知识，帮助他们设计一个恒温箱吗？,问题的提出,设计项目：恒温箱,设计要求： 、箱内温度恒定在40C左右； 、能自动控制； 、能显示出恒温箱内电流的通断状态； 4、安全、节能、低成本。,发现问题与明确问题,制定设计方案,制作模型或原型,测试、评估、优化,编写使用说明书,设计分析,方案构思,设计的一般过程,简单开环控制系统的框图表示：,简单闭环控制系统的框

2、图表示：,控制系统结构,控制系统设计的一般思路,控制系统设计,明确控制目的,确定被控量、控制量,分析主要干扰因素,实施控制系统所需的设备、元件等,系统成本分析,分析被控对象的主要特性,控制系统方案选择,控制系统调试、运行和评价,控制系统的设计分析,A、分析被控对象基本特性,被控对象：恒温箱,B、确定被控量与控制量,被控量(输出)：,温度,执行器应为：,（执行器根据被控量来选择。）,加热器,石英灯,发热丝,远红外加热器,控制量：执行器的输出信号。,控制量：,热量,控制器的选择与控制量、被控量、执行器都有关系。,QI2Rt(U2/R)t,根据焦尔定律，其产生热量：,调压器,电热丝调节器,温控开关,

3、定时器,控制系统的设计分析,C、确定控制系统构成方案(控制系统类型),原则：被控量是否存在量上的误差,分析干扰因素：,电源电压的稳定性 电热箱箱体与环境的对流速度(密封性、环境温度),控制结构：闭环控制系统,确定检测装置,检测装置：温度传感器,温控开关,控制系统的设计分析,由被控量来选择,小组探究活动1 ：请根据上述的分析，绘制“恒温箱”控制 系统方框图。,控制器、加热器、温度传感器有多种选择。,D、绘制控制系统框图,控制系统的设计分析,控制系统的方案构思,E、元器件选择,小组探究活动2：请选择下列合适的元器件组成控制系统。,如果有多种设计方案，需要进行比较与权衡。,远红外加热器(10元),热敏电阻(0.5元),发热丝(6元),石英灯(50W2元),温控开关(2元),定时器(10元),绝缘板,温度计,导线,电源开关,电源指示灯,小组探究活动3：请使用以下电子元器件按要求设计电路。,要 求： 1、实现箱内温度自动恒定在40C左右。 2、指示灯要能指示加热器的工作状态。 3、画出电路图，并连接实物。,石英灯,电源指示灯,电源开关,温控开关,导线,F、设计控制电路,控制系统的方案构思,小结归纳,明确目的，分析被控对象主要特性,确定被控量、控制量

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