高中通用技术控制与设计课件.ppt

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1、第四章 控制与设计技术与设计2【本单元与其他单元的联系】结构是设计的基础，流程是设计的结构是设计的基础，流程是设计的方法，系统是设计的保障，控制是设计方法，系统是设计的保障，控制是设计的关键。的关键。技术与设计技术与设计2结构与设计结构与设计流程与设计流程与设计系统与设计系统与设计控制与设计控制与设计控控控控制制制制与与与与设设设设计计计计了解了解了解了解控制控制控制控制控制的含义及应用控制的含义及应用控制的含义及应用控制的含义及应用 认识控制系统（开环、闭环控制系统认识控制系统（开环、闭环控制系统认识控制系统（开环、闭环控制系统认识控制系统（开环、闭环控制系统和自动与手动控制系统）和自动与手

2、动控制系统）和自动与手动控制系统）和自动与手动控制系统）控制控制控制控制系统系统系统系统的分的分的分的分析析析析开环控制系统的基本组成和工作过程开环控制系统的基本组成和工作过程开环控制系统的基本组成和工作过程开环控制系统的基本组成和工作过程闭环控制系统的基本组成和工作过程闭环控制系统的基本组成和工作过程闭环控制系统的基本组成和工作过程闭环控制系统的基本组成和工作过程控制系统的方框图控制系统的方框图控制系统的方框图控制系统的方框图控制系统的干扰因素控制系统的干扰因素控制系统的干扰因素控制系统的干扰因素控制控制控制控制系统系统系统系统的设的设的设的设计计计计控制系统的设计步骤控制系统的设计步骤控制

3、系统的设计步骤控制系统的设计步骤控制系统设计方案控制系统设计方案控制系统设计方案控制系统设计方案 学习目标：n n理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。n n了解控制系统的类型，熟悉简单控制系统的基了解控制系统的类型，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。本组成和工作过程。n n了解并能确定控制系统的主要参量。了解并能确定控制系统的主要参量。n n能画出简单控制系统的方框图，理解其中各环能画出简单控制系统的方框图，理解其中各环节的作用。节的作用。n n能设计、制作、调试和改进简单的控制装置。能设计、制作、调试和改进简单的控制装置。了解了解 探究探究 设

4、计设计 提高提高一部分：一部分：理论学习理论学习 活动建议一部分：一部分：设计制作设计制作教学课时：教学课时：8课时课时了解控制了解控制了解控制了解控制木牛流马图木牛流马图希罗的自动门希罗的自动门控制在现代的应用控制在现代的应用控制在现代的应用控制在现代的应用GPSGPS（全球卫星定位系统）（全球卫星定位系统）全球卫星定位系统能全球卫星定位系统能够提供精确的地理位置信够提供精确的地理位置信息，在航海、航空和城市息，在航海、航空和城市交通管理等领域有着广泛交通管理等领域有着广泛的应用。的应用。控制在现代的应用控制在现代的应用电视制导导弹控制在现代的应用控制在现代的应用u希望某一事物按照自己的意愿

5、发展，就要对其进行希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行干预，这种根据自己的目的，通过一定的方法使事物干预，这种根据自己的目的，通过一定的方法使事物沿着某一确定方向发展，就形成了控制。沿着某一确定方向发展，就形成了控制。控制的含义控制的控制的对象对象是什么？是什么？控制要达到什么控制要达到什么目的目的？采取什么控制采取什么控制手段手段？控控制制的的三三要要素素u控制人工干预的情形手动控制系统自动控制系统开环控制系统闭环控制系统有无反馈有无反馈开环控制系统：开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响控制不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为开环控制系统。作用的系统，称为开环控制系统。

6、闭环控制系统：闭环控制系统：能将控制的能将控制的结果反馈结果反馈回来与希望值回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统，称为闭环控制系统系统，称为闭环控制系统。系统中将控制的结果反馈回来的部分，称为系统中将控制的结果反馈回来的部分，称为反馈反馈环节。环节。反馈环节是闭环控制系统的重要特征。反馈环节是闭环控制系统的重要特征。控制与设计控制与设计自动控制自动控制手动控制手动控制闭环控制闭环控制开环控制开环控制控制的分类控制的分类 n n知识提纲：知识提纲：n n1 1、控制系统的组成：控制器、执行器、被控对象。、控制系统的组成：控制器、

7、执行器、被控对象。n n2 2、控制系统的分类：开环控制系统、闭环控制系统。、控制系统的分类：开环控制系统、闭环控制系统。n n3 3、控制系统框图：各环节、输入量、输出量。、控制系统框图：各环节、输入量、输出量。n n教学思路：教学思路：n n1 1、组成结构。、组成结构。n n2 2、开环分析。、开环分析。n n3 3、闭环分析。、闭环分析。n n4 4、两环比较。、两环比较。n n5 5、习题巩固。、习题巩固。二、控制系统的组成与描述大脑大脑肢体肢体飞镖飞镖落点落点期望期望值值控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象被被控控量量控制系统的组成与描述控制系统的组成与描述图图1 投掷飞镖的控

8、制过程投掷飞镖的控制过程眼睛眼睛大脑大脑手、手、阀门阀门容器容器给定值给定值给定值给定值比较器比较器比较器比较器人工调节人工调节液面液面液体输液体输液体输液体输出量出量出量出量液面液面液面液面位置位置位置位置控制器控制器控制器控制器执行器执行器执行器执行器反馈环节反馈环节反馈环节反馈环节被控对象被控对象被控对象被控对象控控控控制制制制量量量量被被被被控控控控量量量量控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象给定值给定值给定值给定值被控量被控量被控量被控量控制量控制量控制量控制量开环控制闭环控制反馈环节反馈环节控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象给定值给定值给定值给定值被控量被控量被控量被控量

9、控制量控制量控制量控制量比较器比较器比较器比较器控制框图干干干干扰扰扰扰电动机电动机气缸气缸电磁铁电磁铁液压缸液压缸阀门阀门扬声器扬声器路灯路灯水管水管执行器执行器控制量控制量控制器控制器反馈环节反馈环节被控量被控量被控被控对象对象抽水马桶的抽水马桶的水位控制水位控制水泵抽水水泵抽水路灯黑夜路灯黑夜/白白天自动开关控天自动开关控制制电风扇机械电风扇机械定时开关控定时开关控制制电风扇电风扇电风扇的开关电风扇的开关路灯的开关路灯的开关路灯路灯水管水管水箱水位水箱水位出水出水定时器定时器连杆机构连杆机构或杠杆或杠杆控制电路控制电路电机电机水泵水泵电磁继电器电磁继电器进水阀门进水阀门电路的接通电路的接

10、通或断开或断开转动转动水流量水流量机械开关或机械开关或电磁继电器电磁继电器电路的接通电路的接通或断开或断开水箱水箱浮球浮球小试身手1、分析控制系统的工作原理、分析控制系统的工作原理2、根椐方框图找出相应的量（控制、根椐方框图找出相应的量（控制器、执行器、被控对象、检测装置）器、执行器、被控对象、检测装置）3、用简练的语言回答问题、用简练的语言回答问题“析析”“找找”“答答”控制系统处理方法：控制系统处理方法：练习练习1 1原理：随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一原理：随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种具体应用。其工作过程是由种具体应用。其工作过程是由“声电转换装置声电转换装置

11、”将起将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快，动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快，喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。请回答低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。请回答以下问题：以下问题：1、是开环控制系统还是闭环控制系统？、是开环控制系统还是闭环控制系统？2、输入量和输出量分别是什么、输入量和输出量分别是什么?音乐音乐信号信号声电转声电转换装置换装置

12、和电机和电机水泵水泵喷头喷头水柱水柱高低高低转速转速如果声控灯的附近并没有来人，而如果声控灯的附近并没有来人，而出现意外的声响，如楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响，出现意外的声响，如楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响，灵敏度高的声控灯也会应声而亮。为避免这种情况你有什么好办灵敏度高的声控灯也会应声而亮。为避免这种情况你有什么好办法？法？画出声控灯的系统框图。画出声控灯的系统框图。练习练习2 2如图是声控灯系统组成示意图，根据你的理解和认识回答如图是声控灯系统组成示意图，根据你的理解和认识回答下列问题：下列问题：答案提示：答案提示：开环，关键词：方便、节电开环，关键词：方便、节电。把传

13、感器的灵敏度调小一点。把传感器的灵敏度调小一点。：此系统是开环还是此系统是开环还是闭环，声控灯的优点闭环，声控灯的优点有哪些？有哪些？案例分析：自动门n n自动门的动作过程是怎样的？自动门的动作过程是怎样的？l l当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。关闭。关闭。关闭。n n自动门的功能实现方案：自动门的功能实

14、现方案：方案一：自动开门（无防夹功能）方案一：自动开门（无防夹功能）方案一：自动开门（无防夹功能）方案一：自动开门（无防夹功能）方案二：自动开门（有防夹功能）方案二：自动开门（有防夹功能）方案二：自动开门（有防夹功能）方案二：自动开门（有防夹功能）方案三：密码开门方案三：密码开门方案三：密码开门方案三：密码开门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转动转动电机控制电路红外传感器控制器控制器控制器控制

15、器执行器执行器执行器执行器控制量控制量控制量控制量红外传感器红外传感器红外传感器红外传感器案例分析：水塔试验n n 试验方案：方案一：电子定时加水 方案二：单个传感器延时加水 方案三：双传感器自动加水简单控制系统的设计n n明确设计目标n n确定设计方案n n选择实现方法n n完成你的设计n n评估你的设计设计一个会翻转的广告牌设计一个会翻转的广告牌分析实验系统性能分析实验系统性能确定待定参数确定待定参数建立控制器、被控对象、执建立控制器、被控对象、执行机构和反馈环节的模型行机构和反馈环节的模型确定被控量确定被控量给定控制要求（设计指标）给定控制要求（设计指标）确定系统结构确定系统结构确定控制

16、的目的确定控制的目的控制系统的设计控制系统的设计 控控制制系系统统设设计计的的一一般般思思路路若满足规范要求，设计结束若满足规范要求，设计结束若若不不满满足，足，重重新新开开始始方案一 将需要展示的画面（广告）连在一起，然后卷在两根轴上，当同时转动两根转轴时，画面就可以依次显示。手动控制手动控制 自动控制自动控制方案二 三棱柱的每一面对应一幅画的一部分，当所有三棱柱同时转动时，可将三幅图像顺序显示出来。控制系统的设计框图定时定时控制器控制器继电器继电器电动机电动机减速器减速器广告广告牌牌给定值给定值转动转动/停止停止转速转速选择实现方法选择实现方法需要解决的问题需要解决的问题解决方法解决方法1

17、 1、电动机转速快，需减速。、电动机转速快，需减速。设计减速装置设计减速装置使用定时控制使用定时控制器、继电器器、继电器2 2、准确控制电动机转动、准确控制电动机转动、停止的时间，使电动机停止停止的时间，使电动机停止期间，画面显示完整。期间，画面显示完整。完成设计完成设计1.绘制原理图或者安装图；2.设计系统制作的流程；3.找材料、加工处理、组装。1.绘制原理图或者安装图；2.设计系统制作的流程；3.找材料、加工处理、组装。评估评估n n1.是否到达预期效果；是否到达预期效果；n n2.2.其他人的评价；其他人的评价；n n3.3.如何改进、优化；如何改进、优化；n n4.4.为你的设计写一份使用说明书。为你的设计写一份使用说明书。