通用技术4.2控制系统的工作过程与方式

第四章控制与设计二控制系统的工作过程与方式一、控制系统二、开环控制系统三、闭环控制系统控制的手段日常生活中的控制举例A.拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。B.声光感应开关，当有声音时灯亮。C.红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则不出水。D.宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。日常生活中的控制：以上活动的特征:一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输出信号（如灯亮或不亮）。自行车行驶的速度是如何控制的？脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮脚踩的力（输入）自行车行驶的速度（输出）（传动控制系统）踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。讨论：（1）定义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。1控制系统①电风扇的风速控制是怎么样实现的？电风扇的风速控制系统电机、扇叶电风扇风速的档位（输入）风速（输出）一个档位对应着一个风速。控制系统的输出与输入有一定的对应关系。控制系统输入输出例如：街道、宿舍走廊或其他公共场所的光控路灯。例如：下雨天能够自动关闭窗户的装置。灯泡光控开关外界光线的强弱（输入）灯泡的亮与熄（输出）窗户电机感湿器雨水（输入）窗户的关闭（输出）马上行动吧！是否属于控制系统输入输出电饭煲脱粒机红外线自动水龙头是通电信号温度是是通电信号检测到人手信号脱粒量出水量指出表中所列事例是否属于控制系统，如果是，请指出系统的输入、输出分别是什么。游戏：在黑板上画了一个没有鼻子的娃娃，请一个同学上来。先不给他蒙上眼睛让他去点鼻子，他当然点到了鼻子；然后给他蒙上眼睛，再让他去点鼻子。①为什么蒙上眼睛会点到下巴或别的地方？②蒙上眼睛点鼻子与不蒙上眼睛点鼻子的区别是什么？蒙上眼睛点鼻子：在蒙上眼睛之前，确定好鼻子的位置和方向，在蒙上眼睛后，是按照之前确定的方向走。走的过程中可能会有一定的偏差。不蒙上眼睛点鼻子：在走的过程中不断地重新确定方向。边走边看，所以不会走偏。蒙上眼睛点鼻子------开环控制不蒙上眼睛点鼻子------闭环控制2开环控制系统灯的开关控制的过程：输入信号输出信号灯开关游泳池注水控制系统方框图：进水阀门定时器设定注水时间（输入）水流量游泳池的水位（输出）（1）定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制称为开环控制系统。游泳池在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单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，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。开环控制系统的方框图：2开环控制系统控制器执行器被控对象给定值被控量控制量输入量：控制系统的给定量。控制器：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：直接对被控对象进行控制的装置或元件。控制量：执行器的输出信号。被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。输出量（被控量）：控制系统中所要控制的量，也是控制系统的输出信号。游泳池注水控制系统方框图：进水阀门定时器设定注水时间（输入）水流量（输出）游泳池游泳池的水位案例1：自动门红外传感器控制器电动机门自动门传感器控制器执行器对象自动门控制系统的基本组成1m2、工作过程：（10s后）2、功能：无人时，常关；有人，开门。1、技术要求：（1）当人距门1m（也可设其他值）时，门打开；（2）门打开后，延时10s（也可设其他值）后关门。案例分析：自动门的控制系统控制电路电机自动门转动红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号门的开/关控制器执行器被控对象被控量控制量控制器执行器被控对象给定值被控量控制量对比开环控制系统的方框图：开环控制系统的特征，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。1.宾馆、酒店的自动叫醒服务控制系统。2.火灾自动报警控制系统。列举你所知道的开环控制系统。写出工作过程，画出方框图。当系统自身计时出现误差时，叫醒报务时间是否准确？也就是系统能否修正这一误差？是一个开环系统，所以如果系统自身时间计时有误，系统不能自动调整过来，叫醒时间也就要出差错。酒店自动叫醒报务控制系统的工作过程，画出方框图。客人信息设置电脑程序计算机电话机铃声叫醒火灾自动报警系统由火灾探测器、现场报警部件、报警控制器组成。火灾探测器包括感烟探测器和感温探测器，现场报警器包括警铃、讯响铃、报警门灯等，报警控制器按显示方式分为数码显示和液晶显示两种不同的类型。烟雾信号烟雾探测器报警控制器报警部件报警信号利用开环控制系统给游泳池注水或楼顶水箱注水时，设定时间到了才停止注水，可是有时水满了有时却未满，怎么办？游泳池水流量给定水位控制器游泳池的水位进水阀检测装置比较器+-闭环控制系统1、定义：把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。闭环控制系统的方框图如下：3闭环控制系统检测装置控制器执行器被控对象给定值被控量控制量比较器2、特征：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节，构成一条闭合回路。1、电冰箱的温度控制系统控制电路电机-压缩器组电冰箱制冷量箱内温度预置温度检测装置（热敏电阻）马上行动判断下列系统是开环系统还是闭环系统，画出方框图。闭环系统2、走道灯的声光控制系统声-电传感器触点延时开关走道灯灯亮/灭有/无声音开环系统眼睛大脑手、阀门容器给定值比较器液面位置3、人工调节液面水流量闭环系统4、希罗的自动门控制系统火炉连动装置庙门祭坛点火/火熄灭门的开/关轴的转动开环系统5、家用缝纫机的缝纫速度控制系统：缝纫机速度脚踩的力传动装置缝纫机缝纫机输出转速输入转速四、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个回路控制器执行器被控对象给定值被控量控制量开环控制系统给定值比较器闭环控制系统反馈环节控制器执行器被控对象被控量控制量控制系统的方框图练习解答：1.家用压力锅的压力控制是闭环控制系统，通过高压锅盖上的安全阀和排气孔实现压力控制。安全阀上有一个重锤，它平时压在高压锅的排气孔上。当高压锅内温度升高时，锅内气体压力增大，超过一定值，重锤被顶起，蒸汽外冒，锅内气体压力下降到安全值范围内。2、粮库的湿度和温度自动控制，一般采用闭环控制系统，增设定时检测温度和湿度的装置，与给定的温度和湿度比较，当出现偏差时，相应调节温度和湿度。方框图如下：+比较器控制器降温除湿装置粮仓实际温度湿度浮球温度湿度检测装置-设定温度、湿度3、当压力过高时，蒸汽把横杆连同重锤顶起来，使锅炉内的蒸汽通过排气孔排出，使压力降到限定值。横杆的作用：横杆使得重锤的位置可以调节，调节重锤离左端的距离就改变了限制的压力值。重锤出汽孔压力锅锅内压力重锤重锤重力比较器