控制的手段与应用课件.ppt

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1、人人参参果果温室温度控制系统温室温度控制系统电梯的上下运行过程电梯的上下运行过程音乐喷泉自动伸缩门事物的发展与变化具有多样性。事物的发展与变化具有多样性。如果人们想达到一定的目的，就必须采如果人们想达到一定的目的，就必须采取一定的手段来实现，即取一定的手段来实现，即 控制控制第第1010课时课时第四单元 控制与设计 第一节控制的手段与应用第二节控制系统的工作过程与方式1 1、控制的手段、控制的手段2 2、控制的应用、控制的应用3 3、控制系统、控制系统4 4、开环控制系统、开环控制系统5 5、闭环控制系统、闭环控制系统教学目标：1、理解控制的含义2、了解控制的手段3、理解控制在生活和生产中的应

2、用4、分析案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程5、熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出简单的闭环控制系统的方框图，理解控制器、执行器的作用。大禹治水大禹治水u大禹治水过程中，通过大禹治水过程中，通过 什么什么手段手段，实现了什么，实现了什么目的目的？采用采用疏通河道疏通河道，泄洪为主泄洪为主的办法，实现了的办法，实现了治愈水患治愈水患的目的。的目的。一、什么叫控制？一、什么叫控制？v人们按照自己的人们按照自己的意愿或目的意愿或目的，通，通过一定的过一定的手段手段，使事物向期望的，使事物向期望的目标发展，这就是控制。目标发展，这就是控制。v如：控制冰箱温度，保存食物。如：控制冰箱温度，

3、保存食物。马上行动马上行动v找出自行车中存在的各种控制现象。刹车控制、速度控制、方向控制刹车控制、速度控制、方向控制控制的三大要素控制的三大要素v控制的对象控制的对象v达到的目的达到的目的v控制的手段控制的手段u例如：人力三轮车例如：人力三轮车转弯转弯l控制的对象控制的对象人力三轮车人力三轮车l达到的目的达到的目的改变方向改变方向l控制的手段控制的手段转动车把转动车把1 1、按人工干预、按人工干预的情形的情形 人工控制人工控制（手动控制）（手动控制）自动控制自动控制二、控制的分类二、控制的分类 人工控制：控制的过程必须在人的控制的过程必须在人的直接干预直接干预和和全程干预全程干预下下才能完成控

4、制任务才能完成控制任务。关/开 门驾驶汽车 自动控制：在控制的过程中不不需要人的直接干预需要人的直接干预，使事物的变化事物的变化准确的按照期望的方向发展准确的按照期望的方向发展。太阳能路灯自动门手动手动案例分析：案例分析：从手摇扇到空调器，手动手动控制自动控制手摇扇手摇扇电风扇电风扇空调空调手动控制手动控制自动控制自动控制 小明发现学校小明发现学校路灯有时由于没有及路灯有时由于没有及时关闭而浪费用电，时关闭而浪费用电，为此他设计了一个控为此他设计了一个控制方案，能够在制方案，能够在天亮天亮时关闭，天暗后打开。时关闭，天暗后打开。该控制系统应该属于该控制系统应该属于（）A A、自动、自动控制控制

5、 B B手工控制手工控制马路边上的路灯属于人工控马路边上的路灯属于人工控制还是自动控制？制还是自动控制？动动脑动动脑A A 如图所示为一款双缸洗衣机。洗衣如图所示为一款双缸洗衣机。洗衣时，将定时器旋钮旋转到设定时间位置，时，将定时器旋钮旋转到设定时间位置，洗衣洗衣机在定时器控制下开始工作，直到定时器回到机在定时器控制下开始工作，直到定时器回到零零位，位，洗衣机才停止工作洗衣机才停止工作。该过程的控制属于。该过程的控制属于（）A A、自动控制、自动控制 B B手工控制手工控制B B 公共场所常有人忘记关闭水龙头，公共场所常有人忘记关闭水龙头，为了避免出现这种现象，下列水龙头中，为了避免出现这种现

6、象，下列水龙头中，最适合于公共场所最适合于公共场所使用的是使用的是 （）D D想一想想一想 下列事例哪些属于人工控下列事例哪些属于人工控制，哪些属于自动控制？制，哪些属于自动控制？手动开关手动开关手动开关手动开关感应龙头感应龙头感应龙头感应龙头手控灯手控灯声控灯声控灯光控小夜灯光控小夜灯马上行动：判断人工控制和自动控制的事例：判断人工控制和自动控制的事例自动取款机自动取款机扩音器的音量扩音器的音量手摇卷笔刀手摇卷笔刀烟雾报警器烟雾报警器电扇的转速控制电扇的转速控制自动烘手机自动烘手机 自动控制 人工控制 人工控制 自动控制 人工控制 自动控制2 2、按执行部件分类、按执行部件分类机械控制机械控

7、制气动控制气动控制液压控制液压控制电子控制电子控制机械机械控制控制电电子子控控制制 公共汽车公共汽车车门的开车门的开关关控制是气动控制，司控制是气动控制，司机操作开关的装置，电机操作开关的装置，电流控制流控制“电磁阀电磁阀”的启的启闭，通过电磁阀决定压闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，最后由缩空气的流向，最后由压缩空气推动双向汽缸压缩空气推动双向汽缸内的活塞带动连杆机构内的活塞带动连杆机构开门或关门。开门或关门。气动控制气动控制液液压压控控制制液压打桩机液压打桩机 电子门铃控制系统电子门铃控制系统三、控制的应用三、控制的应用生 活 水果剥皮机水果剥皮机电饭煲微波炉自动伞自动伞自动热酒壶自动热酒

8、壶冰箱现代网络、家电 当当 心心 ！看谁最快！看谁最快！汽车自动装配生产线 工业生产工业生产 汽车油漆电脑绣花电脑绣花纺织机农业生产农业生产 水水 车车联合收割机联合收割机温 室温室控制温室控制农田灌溉 锤式微灌挑水挑水 水车水车 抽水机抽水机38可编辑折射式微喷射流式微喷锤式微灌交交 通通多普勒测速雷达多普勒测速雷达军事、国防、航天军事、国防、航天精密制导导弹精密制导导弹 爱国者爱国者“神舟神舟”飞船飞船引入引入电饭煲电饭煲能否用来煮能否用来煮稀饭稀饭？“红豆稀饭红豆稀饭”为何为何 情不自禁情不自禁 变变“糊干饭糊干饭”？“红豆稀饭红豆稀饭”糊干饭糊干饭1.1.控制系统控制系统输入输入输出输

9、出声控声控开关控制系统开关控制系统声控开关声控开关灯泡灯泡声音声音有无有无亮与熄亮与熄(输入输入)(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:定义：任何一种控制的实现，都要定义：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通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为系统，称为控制系统控制系统。电风扇风速电风扇风速的档位的档位（输入）（输入）电机、电机、扇叶扇叶风速风速（输出）（输出）电风扇的电风扇的风速控制风速控制是通过改是通过改变变电机的转速电机的转速来实来实现的。现的。脚蹬、曲柄、链轮脚蹬、曲柄、链轮脚蹬、曲柄、链轮脚蹬、曲柄、链轮中轴、链条、飞

10、轮中轴、链条、飞轮中轴、链条、飞轮中轴、链条、飞轮脚踩的力脚踩的力（输入）（输入）自行车行自行车行驶的速度驶的速度（输出）（输出）自行车行驶的速度控制自行车行驶的速度控制是通过脚蹬、是通过脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等部件来实现曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等部件来实现。控制控制环节环节输出量输入量v控制系统的组成控制系统的组成控制器控制器 执行器执行器 被控对象被控对象 反馈反馈控制系统的控制系统的输入输入与与输出输出之间有一定之间有一定的的对应关系对应关系小小 结结马上行动马上行动（P102P102)：请指出下列控制系统：请指出下列控制系统中的输入、输出分别是什么？中的输入、输出分别是

11、什么？控制系统控制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红外线自动自动水龙头水龙头电源的电信号电源的电信号锅内的温度锅内的温度电源的电信号电源的电信号脱粒的量脱粒的量人手的红外信号人手的红外信号人手的红外信号人手的红外信号水龙头的出水量水龙头的出水量水龙头的出水量水龙头的出水量小游戏有两脸，“四官俱全”，没有鼻子。请同学来“填”鼻子，一次，睁着眼睛画，另一次闭着眼睛画。想一想：两次最大的不同在哪里想一想：两次最大的不同在哪里?1 1、闭着眼睛画：、闭着眼睛画：人脑控制手画鼻子：人脑控制手画鼻子：人脑控制手画鼻子：人脑控制手画鼻子：人脑人脑人脑人脑手手手手画鼻子画鼻子画鼻子画鼻子控制

12、过程中，控制过程中，控制过程中，控制过程中，没有反馈环节没有反馈环节没有反馈环节没有反馈环节，不能对控制结果加以，不能对控制结果加以，不能对控制结果加以，不能对控制结果加以修正、调节。是个修正、调节。是个修正、调节。是个修正、调节。是个单程单程单程单程的控制流向。这种控制，称的控制流向。这种控制，称的控制流向。这种控制，称的控制流向。这种控制，称为开环控制。为开环控制。为开环控制。为开环控制。分析原因：2 2、睁着眼睛画：、睁着眼睛画：人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的人脑控制手画鼻子，在此过程中

13、，眼睛可以把手的位置及画的效果及时位置及画的效果及时位置及画的效果及时位置及画的效果及时反馈反馈反馈反馈给大脑，使得大脑准确精给大脑，使得大脑准确精给大脑，使得大脑准确精给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回闭合回闭合回闭合回路路路路。这种控制称为闭环控制。这种控制称为闭环控制。这

14、种控制称为闭环控制。这种控制称为闭环控制。人脑人脑人脑人脑手手手手画鼻子画鼻子画鼻子画鼻子|眼睛眼睛眼睛眼睛|案例 炮弹的控制系统炮弹的控制系统 在这炮弹的控制系统中有两种情况：在这炮弹的控制系统中有两种情况：一种是一种是不进行调整只是按设定的距离开炮不进行调整只是按设定的距离开炮，没有因素影响，没有因素影响可以打中对方，但要是有干扰或者有其它因素影响那就打不中对可以打中对方，但要是有干扰或者有其它因素影响那就打不中对方了，达不到目的。方了，达不到目的。另一种是另一种是加了一个（侦察兵）加了一个（侦察兵）把控制系统的把控制系统的输出量（炮弹输出量（炮弹落的位置）落的位置）返回返回到输入端（大炮

15、到对方距离）进行到输入端（大炮到对方距离）进行比较比较，并对控，并对控制制进行调整进行调整的环节，使能准确打中对方。的环节，使能准确打中对方。控制环节控制环节 输入输入输出输出控制环节控制环节反馈环节反馈环节输出输出 输入输入开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统控制系统通常分为开环控开环控制系统制系统与闭环控制系统闭环控制系统2.2.开环控制系统开环控制系统高度高度对应对应例如：游泳池注水控制系统例如：游泳池注水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：设定注设定注水时间水时间（输入）（输入）游泳池游泳池的水位的水位（输出）（输出）进水阀门进水阀门水水流流量量游泳

16、池游泳池定时器定时器（1 1）定义：定义：控制系统的控制系统的输出量不对系统的控制产输出量不对系统的控制产生任何影响生任何影响，这种控制称为，这种控制称为开环控制系统开环控制系统。输入量输入量控制系统的给定量控制系统的给定量输出量输出量控制系统所要控制的量控制系统所要控制的量控制器控制器对输入信号进行处理并发出控制命令对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件的装置或元件执行器执行器直接对被控对象进行控制的装置或元直接对被控对象进行控制的装置或元件件被控对象被控对象控制系统所要控制的装置或生产过控制系统所要控制的装置或生产过程程（2 2）特征：特征：系统的输出量仅受输入量控制，系统的输出量仅

17、受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是输入量到输出量之间的信号是单向传递。单向传递。v案例案例1 1：自动门：自动门红外传感红外传感器器控制器控制器电动机电动机门门自动门自动门传感器传感器控制器控制器执行器执行器对象对象自动门控制系统的基本组成自动门控制系统的基本组成1m2 2、工作过程：、工作过程：（10s10s后）后）试一试试一试 一千零一夜一千零一夜里的一个故事：里的一个故事：阿里巴巴和四十阿里巴巴和四十大盗的故事里有大盗的故事里有一扇神奇的门，一扇神奇的门，请写出请写出“芝麻开芝麻开门门”声控开门系声控开门系统：统：输入量输入量声音传感器声音传感器电动机电动机门门输出量输出量开环控制

18、系统的方框图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控制系统系统的给的给定量定量控制控制系统系统的被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直接接对对被被控控对对象象进进行行控控制制的的装装置置或或元元件件对对输输入入信信号号进进行行处处理理并并发发出出控控制制命命令令的的装装置置或或元元件件前面我们利用开环控制系统给前面我们利用开环控制系统给游泳池注水时，是通过设定时间来游泳池注水时，是通过设定时间来控制进水阀门的关闭：设定时间到控制进水阀门的关闭：设定时间到了才停止注水。可是有时水太多，了才停

19、止注水。可是有时水太多，有时又太少了。怎么办？有时又太少了。怎么办？水流量水流量游泳池游泳池控制器控制器游泳游泳池的池的水位水位进水阀进水阀检测装置检测装置比较器比较器比较器比较器给定给定水位水位+-v解决办法是：解决办法是：将输入量由设定时间设定时间改为设定水位设定水位。增加一增加一个个水位水位检测装置检测装置，实时检测水位并反馈反馈给输入端。v 我们把系统的输出量输出量返回到输入端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。3.3.闭环控制系统闭环控制系统 根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温度。根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温

20、度。由电子电路组成由电子电路组成,核心部件是一个微处理器核心部件是一个微处理器微型电脑。能对预微型电脑。能对预置设定的温度和输出中检测到的电信号进行比较、分析和判断，置设定的温度和输出中检测到的电信号进行比较、分析和判断，并发出命令并发出命令 由电磁继电器组成。当它接到由电磁继电器组成。当它接到“接通接通”压缩机指令时，便接通压压缩机指令时，便接通压缩机工作电路。当它接到缩机工作电路。当它接到“停止停止”的指令时，继电器便断开压缩的指令时，继电器便断开压缩机的工作电路。机的工作电路。主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷藏室内，它将检主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷藏室内，它将检测到的冰

21、箱冷藏温度转变为电信号并反馈到电子控制系统的控制测到的冰箱冷藏温度转变为电信号并反馈到电子控制系统的控制（处理）部分。（处理）部分。输入：输入：控制：控制：输出：输出：检测与反馈：检测与反馈：（1 1）定义：）定义：系统的系统的输出量返回输出量返回到输入端并对控到输入端并对控制过程制过程产生影响产生影响的控制系统称为的控制系统称为闭环控制系统。（2 2）特征：）特征：系统的输出端与输入端信号之间存系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路在一个回路反馈回路案例案例 抽水马桶水箱控制系统的分析抽水马桶水箱控制系统的分析,并画出方并画出方框图框图.机械控制机械控制进水阀门进水阀门水箱水箱浮球浮球给给

22、定定 +水位水位-水流量水流量水箱的水位水箱的水位比较器比较器 试一试试一试 画出穿针引线的动作过程的控制方框图线的位置线的位置线的位置线的位置大脑大脑手手针、线针、线眼睛眼睛线与孔针对准闭环控制系统的方框图闭环控制系统的方框图被控被控对象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-+一、控制的手段一、控制的手段:1.1.控制的涵义控制的涵义2.2.控制的三大要素控制的三大要素3.3.控制的分类控制的分类二、控制的应用二、控制的应用 小结：控制系统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单向传递单向传递反馈回路反馈回路v二、判断正误v1、理解一个控制现象，要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，其控制的对象是靶（）v2、电梯的上下运行控制和农用灌溉抽水机抽水的控制现象均是自动控制（）小练习小练习一、选择题.如图所示为3G无线防盗报警器，能360旋转摄影，当有窃贼入侵时，能自动摄影并向主人手机发送视频报警。该控制系统的控制手段和控制方式属于 （）A手动控制、开环控制 B自动控制、开环控制 C自动控制、闭环控制 D手动控制、闭环控制B谢谢大家！75可编辑