通用技术控制系统的工作过程与方式教学内容课件.ppt

这些控制系统有什么共同特征？日常生活中的控制举例日常生活中的控制举例 这些控制是怎样实现这个功能的呢？或者说，它们工作过程是怎样的呢？第四单元 控制与设计 第二节控制系统的工作过程与方式第二节控制系统的工作过程与方式1.控制系统控制系统1.1.控制系统控制系统控制系统控制系统输入输入输出输出1.1.控制系统控制系统声音声音有无有无(输入输入)亮与熄亮与熄(输出输出)声控开关控制系统的方框流程图声控开关控制系统的方框流程图:声控开关、声控开关、灯泡灯泡(控制系统控制系统)（1 1）控制系统的定义）控制系统的定义电风扇风电风扇风速的挡位速的挡位(输入输入)电风扇电风扇的风速的风速(输出输出)电风扇的风速控制电风扇的风速控制电机、电机、扇片扇片(控制系统控制系统)任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节的环节的有机组合有机组合就构成了一个系统，称为就构成了一个系统，称为控制系统控制系统。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。是否属是否属于控制于控制系统系统输入输入输出输出电饭煲电饭煲脱粒机脱粒机红外线自动红外线自动水龙头水龙头是是是是是是做饭的指令做饭的指令（通电信号通电信号）启动指令启动指令（通电信号通电信号）人手的红外人手的红外信号信号温度温度脱粒量脱粒量出水量出水量马上行动P102（2）控制系统的分类控制系统开环控制系统闭环控制系统2.开环控制系统开环控制系统 一般情况下，一一般情况下，一池水需要很长的时间池水需要很长的时间才能灌满，如果由人才能灌满，如果由人工控制整个注水过程，工控制整个注水过程，很费时间很费时间 。如果进水管的进如果进水管的进水量是均匀的，游泳池水量是均匀的，游泳池中的水位高度与进水的中的水位高度与进水的时间是一一对应的。我时间是一一对应的。我们可以在注水口处装一们可以在注水口处装一个定时器，通过定时器个定时器，通过定时器来控制注水过程（时间）来控制注水过程（时间）。2.开环控制系统开环控制系统高度高度对应对应（输出）（输出）流水量流水量设定设定注入注入时间时间定时器定时器游泳游泳池的池的水位水位进水阀进水阀游泳池游泳池（输入）（输入）游泳池水位的高低不会影响前面的输入和控制过程。游泳池水位的高低不会影响前面的输入和控制过程。自动门的工作过程是怎样的？例例2 2、自动门的开关、自动门的开关自动门如何实现自动开、关的呢？自动门如何实现自动开、关的呢？电机电机电机电机自动门自动门自动门自动门控制电路控制电路控制电路控制电路门的开启门的开启门的开启门的开启或关闭或关闭或关闭或关闭人体人体人体人体热辐射热辐射热辐射热辐射转动转动电机控制电路红外传感器控制器控制器执行器执行器（输入）（输入）（输出）（输出）控制量控制量被控对象被控对象2.开环控制系统开环控制系统（输出）（输出）流水量流水量游泳游泳池的池的水位水位游泳池游泳池（1 1）定义：控制系统的输出量不对系统的控制产定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制称为生任何影响，这种控制称为开环控制系统开环控制系统。游泳池注水控制系统方框图：游泳池注水控制系统方框图：设定设定注入注入时间时间定时器定时器进水阀进水阀（输入）（输入）2.开环控制系统开环控制系统（3 3）特征：系统的输出量仅受输入量控制，输特征：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入量到输出量之间的信号是单向传递单向传递。（2）开环控制系统的方框图被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量控制系控制系统的给统的给定量定量控制系控制系统的被统的被控量控量要求控要求控制的装制的装置。置。执执行行器器的的输输出出信信号号直接对直接对被控对被控对象进行象进行控制的控制的装置或装置或元件元件对输入信对输入信号进行处号进行处理并发出理并发出控制命令控制命令的装置或的装置或元件元件画出画出“希希罗的自动罗的自动门门”控制控制方框图方框图 祭祭坛的点坛的点火或灭火火或灭火气压控制气压控制转动轴转动轴自动门自动门门开或关门开或关转动转动小结：一、什么是控制系统1 1、定义：、定义：P102P1022、控制系统的分类二、开环控制系统1、定义：P1032、特征 ：无反馈 开环控制系统闭环控制系统被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量思考：人手的动人手的动作作开关开关灯的开启灯的开启或关闭或关闭电路电路灯灯电流电流灯的开关控制过程灯的开关控制过程（输入）（输入）（输出）（输出）被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量思考：普通家用电饭煲的煮饭控制普通家用电饭煲的煮饭控制通电信号通电信号温度温度开关开关加热盘加热盘内锅内锅温度升高温度升高（煮饭）（煮饭）被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量汽车的汽车的速度速度超速汽车的超速汽车的图像信号图像信号测速雷达判读汽车速度的电脑照相机（输入）（输入）（输出）（输出）电子警察控制系统开环系统的信号都是单向传递的开环系统的信号都是单向传递的马上行动P104 用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框中的各个环节的具体内容以及输入量、输出注明方框中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。量和控制量。1 1、音乐喷泉的控制；、音乐喷泉的控制；2 2、公共汽车车门的开关控制。、公共汽车车门的开关控制。1 1、音乐喷泉的控制；、音乐喷泉的控制；2 2、公共汽车车门的开关控制。、公共汽车车门的开关控制。音乐信号音乐信号喷水与否喷水与否可编程可编程控制器控制器变速电变速电动机动机调速调速水泵水泵车门车门开关开关按钮按钮控制电路控制电路执行活塞执行活塞车门的车门的开或关开或关被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量公园音乐喷泉自动控制系统音乐信号音乐信号喷水与否喷水与否可编程可编程控制器控制器变速电变速电动机动机调速水泵调速水泵输入量输入量控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象输出量输出量公共汽车车门开关控制系统被控对象被控对象（车门）（车门）开关开关按钮按钮控制器控制器（控制电路）（控制电路）执行器执行器（执行活塞）（执行活塞）控制量控制量（压缩空（压缩空气流向气流向）车门的车门的开或关开或关1.宾宾馆、酒店的馆、酒店的自动叫醒服务控制系统。自动叫醒服务控制系统。烟雾烟雾信号信号烟雾烟雾探测器探测器报警报警控制器控制器报警报警部件部件报警报警信号信号客人客人信息信息设置电设置电脑程序脑程序计算机计算机电话机电话机铃声铃声叫醒叫醒被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器输入量输入量控制量控制量输出量输出量2.火灾自动报警控制系统。火灾自动报警控制系统。列举你所知道的开环控制系统。列举你所知道的开环控制系统。马上行动P103思考 游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是有时水满了，有时却未满，怎么办？有时水满了，有时却未满，怎么办？设定设定注入注入时间时间定时器定时器游泳游泳池的池的水位水位（输入）（输入）（输出）（输出）进水阀进水阀游泳池游泳池流水量流水量小游戏小游戏在黑板上画在黑板上画卡通人物。请一卡通人物。请一位同学睁着眼睛位同学睁着眼睛画，另一次闭着画，另一次闭着眼睛画。眼睛画。3.闭环控制系统闭环控制系统闭环控制系统1 1、定义：、定义：P106P106 2 2、简单闭环控制系统的方框图：、简单闭环控制系统的方框图：被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器给定给定量量控制量控制量被控量被控量3 3 3 3、特点：、特点：、特点：、特点：信号传递是闭合回路信号传递是闭合回路信号传递是闭合回路信号传递是闭合回路 有反馈有反馈有反馈有反馈检测装置检测装置比较器比较器-+思考 游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是有时水满了，有时却未满，怎么办？有时水满了，有时却未满，怎么办？设定设定注入注入时间时间定时器定时器游泳游泳池的池的水位水位（输入）（输入）（输出）（输出）进水阀进水阀游泳池游泳池流水量流水量游泳池的水位只受设定注水时间的控制游泳池的水位只受设定注水时间的控制定时注水控制系统定时注水控制系统改进后的水位控制系统改进后的水位控制系统设定设定注入注入时间时间定时器定时器游泳游泳池的池的水位水位（输入）（输入）（输出）（输出）进水阀进水阀游泳池游泳池流水量流水量（输入）（输入）（输出）（输出）给定给定水位水位控制器控制器实际实际水位水位进水阀进水阀游泳池游泳池流水量流水量-+检测装置检测装置比较器比较器开环控制系统与闭环控制系统的区别（1）工作原理的对比：开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响闭环控制系统：系统的输出量返回到输入端并对控制系统过程产生影响（2）工作过程的区别：开环控制系统：闭环控制系统：多了比较环节和检测装置（3）信息传递过程：开环控制系统：信息路径一条：自输入端传至输出端，不存在信息逆向流动。闭环控制系统：信息路径两条：一条自输入端传至输出端，另一条是输出端信息经反馈环节返回到输入端的比较环节，形成一个闭合的环路。判断以下控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统判断以下控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统 开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统红绿灯定时控制系统红绿灯定时控制系统饮水机的温度控制饮水机的温度控制声控灯控制系统声控灯控制系统程序控制洗衣机程序控制洗衣机智能洗衣机智能洗衣机空调器温度控制系统空调器温度控制系统闭环闭环开环开环闭环闭环闭环闭环开环开环开环开环普通电饭煲煮饭温度控制系统 普通电饭煲的做饭控制中，首先输入普通电饭煲的做饭控制中，首先输入“做饭指令做饭指令”，按，按下开关按钮，电热盘工作，煮饭开始，当内锅温度上升到限下开关按钮，电热盘工作，煮饭开始，当内锅温度上升到限制温度（制温度（103103）时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下和永）时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下和永磁体分开，触点开关分离，电热盘停止工作，电饭煲的做饭磁体分开，触点开关分离，电热盘停止工作，电饭煲的做饭工作过程结束，电饭煲进入保温控制。工作过程结束，电饭煲进入保温控制。普通电饭煲保温控制系统 低于65时高于65时 当内锅温度下降到保温点（当内锅温度下降到保温点（6565）时，实施保温控制，内）时，实施保温控制，内锅温度继续下降时，双金片发生变形，触点开关接通，电热盘锅温度继续下降时，双金片发生变形，触点开关接通，电热盘工作，内锅温度上升；当内锅温度升到保温点（工作，内锅温度上升；当内锅温度升到保温点（6565）时，双）时，双金片又发生变形，触点分离，电热盘停止工作，这样电饭煲就金片又发生变形，触点分离，电热盘停止工作，这样电饭煲就达到了保温的目的。达到了保温的目的。思考与讨论：电饭煲的做饭控制系统和保温控制系统分别是开环控制还是电饭煲的做饭控制系统和保温控制系统分别是开环控制还是闭环控制？闭环控制？做饭控制系统是开环；保温控制系统是闭环 画出它们的控制系统方框图画出它们的控制系统方框图?1 1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）2 2、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）脚踏脚踏的力的力缝纫缝纫速度速度踏脚板踏脚板传动装置传动装置缝纫机缝纫机旋转量旋转量马上行动P106转动转动频率频率设定设定温度温度电流电流输出输出温度温度比较器比较器压缩机压缩机开关开关温控器温控器感温头感温头-+声光信号声光信号控制控制电路电路灯泡灯泡延时延时开关开关灯光灯光3 3、走道路灯的声光控制系统（开环）、走道路灯的声光控制系统（开环）4 4、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）设定设定车流车流量量时序控时序控制装置制装置红绿灯红绿灯信号机信号机实际实际车流量车流量感应装置感应装置时间时间案例分析粮粮仓仓的温度和湿度自的温度和湿度自动动控制采用控制采用闭环闭环控制系控制系统统，增加一个，增加一个定定时检测时检测温度和湿度的装置，与温度和湿度的装置，与给给定的温度和湿度定的温度和湿度值值比比较较，当出当出现现偏差偏差时时，相，相应调节应调节温度和湿度。方框温度和湿度。方框图图如下：如下：粮仓粮仓降温除降温除湿装置湿装置控制器控制器设定温度设定温度和湿度和湿度（输入）（输入）时间时间（输出）（输出）实际温度实际温度和湿度和湿度温度湿度检测装置温度湿度检测装置比较器比较器+案例分析工工业锅业锅炉的炉的压压力控制是当力控制是当锅锅内温度内温度过过高高时时，蒸汽将横杆和，蒸汽将横杆和重重锤顶锤顶起，排汽出蒸汽，使起，排汽出蒸汽，使压压力降到限定力降到限定值值。横杆的作用。横杆的作用是使得重是使得重锤锤的位置可以的位置可以调节调节，移，移动动重重锤锤到到轴轴的距离就能改的距离就能改变变限制的限制的压压力力值值。方框。方框图图如下：如下：锅炉锅炉排汽孔排汽孔重锤重锤设定重设定重锤位置锤位置（输入）（输入）蒸汽量蒸汽量（输出）（输出）锅内实际锅内实际压力压力重锤重锤比较器比较器+案例分析判断下列控制系判断下列控制系统统是否属于是否属于闭环闭环控制系控制系统统，画出方框，画出方框图图。交通路口红绿灯控制系统交通路口红绿灯控制系统（根据设定的时间来改变红绿灯时间）（根据设定的时间来改变红绿灯时间）交通路口红绿灯自动控制系统交通路口红绿灯自动控制系统（根据车流量大小改变红绿灯时间）（根据车流量大小改变红绿灯时间）红绿灯红绿灯信号机信号机时序控时序控制装置制装置设定设定车流量车流量（输入）（输入）时间时间（输出）（输出）实际实际车流量车流量感应装置感应装置比较器比较器+红绿灯红绿灯时序控时序控制装置制装置设定设定时间时间（输入）（输入）红绿灯的红绿灯的灭与亮灭与亮（输出）输出）信号机信号机时间时间案例分析：电冰箱的工作原理案例分析：电冰箱的工作原理 电冰箱的温度控制系统电冰箱的温度控制系统 电源开关电冰箱的温度控制系统方框图电冰箱的温度控制系统方框图被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器给定量给定量控制量控制量被控量被控量检测装置检测装置比较器比较器-+设定设定设定设定温度温度温度温度电流电流输出输出输出输出温度温度温度温度比较器比较器压缩机压缩机压缩机压缩机开关开关开关开关温控器温控器温控器温控器感温头感温头-+