通用技术设计与技术2控制与设计

控制与设计一、控制的含义人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段使事物向期望的目标发展，这就是控制。控制的手段人工控制自动控制人工控制——控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。如人工纺纱、打开普通自来水龙头、按键打开电灯、驾驶汽车等自动控制——指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。如数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等。太阳能路灯自动门按照执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制，电子控制等。机械控制气动控制液压控制电子控制控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，它涉及到社会生活生产的各个领域。控制的应用二、控制系统（开环节控制系统和闭环控制系统）一般的控制过程都有一个输入和输出。任何一个控制的实现，都要通过若干环节，这些环节，构成一个系统，我们称这为控制系统。简单的控制系统由两个部分组成，即被被控对象和控制装置。控制装置包括：传感器、控制器、执行器等环节。对于闭环系统来说，还包括反馈环节与比较环节。控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系分类：开环控制系统和闭环控制系统1、开环控制系统被控对象执行器控制器输入量控制量输出量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。开环控制系统的特征：系统的输出量仅受输入量的控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。传感器控制器电动机(执行器）门（被控对象）输入输出有人否开/关水箱控制器阀门给定水位浮球实际水位水箱水位自动控制2、闭环控制系统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称为闭环控制系统。闭环控制系统的特征：在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成闭合回路，反馈环节使得输出量改变对控制过程产生直接影响。10反馈的作用：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，从而减少输出量的偏差，稳定输出量反馈的概念控制系统中，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，就是反馈。闭环控制系统与开环控制系统的比较开环控制系统闭环控制系统有无反馈无有能否自动调整和补偿不能能控制精度比较低高结构简单相对复杂适用场合控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合要求高精度和高可靠性的场合控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。三、干扰因素设定的飞行航道飞机手机信号实际的飞行航道干扰因素的产生原因环境人为影响自行车行驶速度变化的风影响船只行驶的风浪手机信号干扰因素的处理利用克服削弱干扰消除干扰提高控制系统的性能（利用反馈）四、功能模拟方法和黑箱方法功能模拟方法：以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。黑箱方法：通过对系统输入与输出关系的研究，进而得出系统的内部结构及其功能方法。西瓜看、听、拍生或熟控制系统输入输出黑箱判断生熟鸡蛋中医控制系统的设计实施控制系统所需的设备、元件等系统的成本分析控制系统的调试、运行和评价控制系统的方案选择分析被控对象的主要特征明确控制的目的确定被控量、控制量分析主要的干扰因素。。。。。。五、控制系统的设计•1、开环控制系统的设计例：普通电风扇控制系统的设计被控对象——电风扇；被控量——电风扇输出的风速；控制量——电机的转速；定时器电机电风扇设定时间风速转速•闭环控制系统的基本要求：1，闭环控制系统必须是稳定的；2，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；3，要有较好的抗干扰性能；2、闭环控制系统的设计•例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计2、闭环控制系统的设计杠杆比较进水阀门水箱预设水位进水量水位浮球•明确设计目的•确定设计方案•选择实现方法•完成设计•评估4、简单控制系统的设计过程：