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农业生产 农田灌溉
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精密制 导导弹 神州五号
四、开环控制系统的基本组成和工作过程
概游念泳池：的定时注水控制系统
控制器
进水量
水位
阀门
水箱
浮子
人体温度控制系统
正常体温+ -
大脑中枢
循环系 统
检测装置
人体（包 实际体温 括皮肤）
声控灯系统
/ /
有
灯
无 声
传感器 常开接点
电灯
亮
响
灭
预
置 温 度
控制 电路
制冷量
电机-压 缩器组
电冰箱
箱 内 温
度
检测装置 （热敏电阻）
【案例分析】
篮圈的位置
+
-
控制器 （大脑）
执行器 （手）
检测装置 （眼睛）
篮球实际投
被控对象 掷的位置 （篮球）
六、干扰因素
一般控制系统中，干扰因素是需克服的。 （1）消除干扰： 如在飞机上不能使用通信设备 （2）减弱干扰: 如电器在使用时要远离其他电子设备
给定概把值系念统：的输控制出器量返回执到行器输控制入量端被对并控象对被控控量 比较制器 过程产生影响检的测装控置制系统,这种控
制系统称为闭环控制系统。
控制器：对输入信号（偏差值）进行运算， 与开环控并制发系出统相控比制，命闭令环控制系统多了一个
由执检行测器装：置组根成据的指环令节对，被构控成对一条象闭直合接回控路制。
八、功能模拟方法
功能模拟法：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。
飞行中的飞机
卡斯帕罗夫VS“小森”
九、黑箱方法
看听拍
生或熟
西瓜
黑 箱
系统的
系统的
输入 控制 输出
系统
黑 箱
黑箱方法：将研究的系统作为黑箱， 通过对系统输入与输出关系的研究， 进而推断出系统内部及其功能的方法
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
预设
水位 杠杆比较
进水量
水位
进水阀门
水箱
浮球
简单控制系统的设计过程：
一、明确设计目的 二、确定设计方案 三、选择实现方法 四、完成设计 五、评估
后面为专题八练习答案
开环控制系统
水泵抽水控制系统
接通电源
电机
水流量
水泵
水管
普通家用电饭煲的煮饭控制
判断生熟鸡蛋
中医
十、闭环控制系统的工作过程
闭环控制系统是指在系统的 输出端与输入端之间存在反馈 回路，输出量对控制过程产生 影响的控制系统。
闭环控制系统的核心是通过反馈来 减少被控量（输出量）的偏差。
1、供水水箱的水位 自动控制系统
预设 水位
比较器
控制器
进水量
水位
阀门
水箱
检测装置
2、加热炉的温自 动控制系统
• 例：电吹风控制系统的设计 被控对象——电吹风； 被控量——风的速度和温度； 控制量——电机的电压； 干扰因素——房间温度、电源
电压的波动；
2、闭环控制系统的设计
• 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；控制红外装置 电路
是否检测 到人体热
辐射发出 控制器
的信号
控制量 被控量
电机
转动
自动门
门的开/关
执行器 被控对象
【案例分析】
水泵抽水控制系统
控制量 被控量
接通电源
电机
水泵 水流量 水管 水管排 出水
控制器 执行器 被控对象
开环控制系统，信号的传递是单向的。
五、闭环控制系统的基本组成和工作过程
闭环控制系统的方框图如下：
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
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
十一、控制系统设计的一般思路
分析被控对象
的主要特性
明确控制
确定被控量，
的目的
控制量
控制系统的方
2、加热炉的温度 自动控制系统 P113
思考：在加热炉的温度控制系统中，可能有哪些干
设扰定因温素度，系统是如何克服干扰使炉热温量稳定在给定温范度
围内的？
控制器 加热器
加热炉
主比要较干器扰因素：加热炉外的环境温度变化、加热器电压的
波动等；
热电偶
系统通过检测装置检测炉内温度值，并于给定温度值进行 比较，将偏差传给控制器进行控制，从而克服干扰使温度 在给定范围内。
思考：在加热炉的温度控制系统中，可能有哪些 设干定扰温因度素，系统是如何克服干扰使热炉量温稳定在给温度 定范围内的？ 控制器 加热器 加热炉
比较器主要干扰因素：加热炉外的环境温度变化、加热
器电压系的统波通动过等检；测装置检热测电炉偶内温度值，并于给定温
度值进行比较，将偏差传给控制器进行控制，从而克 服干扰使温度在给定范围内。
↑
↗
案选择
控制系统设计
→
分析主要 干扰因素
控制系统的调 试运行和评价
↓
↘
实施控制系统所
……
系统成分分析 需的设备和元件
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；
设定时间
定时器
转速
风速
电机
电风扇
1、开环控制系统的设计
五、闭环控制系统的基本组成和工作过程
游泳池水位控制系统
给定水位 比较器
控制器
水流量 实际水位 进水阀门 游泳池
检测装置
交通路口的红绿灯定时控制系统是怎样控制？
设定亮、
灭时序 （输入）
电脑
时序控
电流 红绿灯
灯亮、 灭时序
制装置
根据车流量自动改变红绿灯
控制系统属于我市首次引进的国外技术，其内容包 括交通信号灯、感应器及信号控制器、主控中心等 各路口都将在地下埋放一种感应线圈，车辆从上面 通过时，路面感应线圈可以计算出车辆的速度和流 量，这些信息输入中心控制室后，由主机电脑统一 计算，然后根据车流大小自动变换红绿灯。比如哪 个方向的车流量大，该方向的绿灯时间自动延长； 没有行人时可以保持一直绿灯，同时也能将同一道 路上各路口的红绿灯实现联网，使“一路绿灯”成为 可能，大大提高车辆通行速度和交通安全
请写出闭上眼睛写字的控制过程方框图
老师指令 左脑 （输入量）
手
笔
字 （输出量）
这是开环控制系统
思考：闭上眼睛写字与睁开眼睛写字的区别在哪 里？为什么？ 睁开眼睛写字具备自动修正的能力 请画出睁开眼睛写字的控制过程方框图
老师指令 左脑 （输入量）
手
笔
字 （输出量）
眼睛
【案例分析】
电冰箱的温度控制系统
交通路口的红绿灯是怎样控制？
设定亮、
灭时序 （输入）
电脑
电流
灯亮、 灭时序
时序控 红绿灯
制装置
（输出）
交通路口的红绿灯自动控制（根据车流量大小 改变红绿灯时间）系统。请画控制方框图
给定车 流量+ （输入）
主控中心
-
信号控 制装置
感应线圈
实际车
红绿灯 流量 （输出）
小试验：闭上眼睛写控制系统四个字
接通电源
电饭煲
温度
电热盘
内锅
遥控器控制电视系统
操纵
遥控器发 出红外线
电视机
换台装置
显示器
水管排 出水
饭熟保 温
节目
闭环控制系统
篮球比赛运动员投 篮工作过程
篮圈的位置
+
-
控制器 （大脑）
执行器 （手）
检测装置 （眼睛）
篮球实际投
被控对象 掷的位置 （篮球）
供水水箱的水位自动 控制系统
预设 水位
比较器
通用技术高三一轮复习
控制与设计
一、控制的涵义
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。
理解控制现象，需要明确：
1、控制的对象是什么
2、控制要达到什么目的 3、采取什么控制手段
举例：自行车刹车控制过程
控制对象：自行车 控制目的：减速 控制手段：手刹车闸
二、控制的分类
从控制过程中人工干预的情形来分， 人工控制: 有人直接干预
开环控制系统的方框图：
输控入量制系统的输出量控制不量对系统输的出量 控制产控制生器任何执影行响器 ,这被 对种控象控制 系统称为开环控制系统。
设特定注征水：时间
水流量
游泳池的水位
(输系入统)定的时输器出量进仅水受阀输门入量控游泳制池，(输输入出)
量到输出量之间的信号是单向传递。
【案例分析】
自动门的控制系统
人工纺纱、打开普通自来水龙头， 揿按键打开电灯、驾驶汽车等；
自动控制: 不需要人的直接干预
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