《控制系统的》PPT课件.ppt

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1、第二节 控制系统的组成和描述一、控制系统的组成大脑大脑肢体肢体飞镖飞镖期望期望值值落点落点投掷飞镖的控制过程投掷飞镖的控制过程一、控制系统的组成大脑大脑肢体肢体自行车自行车期望值期望值行驶行驶方向方向眼睛眼睛骑自行车的控制过程骑自行车的控制过程期望值（基准量）：道路的方向期望值（基准量）：道路的方向比较器和控制器：大脑比较器和控制器：大脑执行器：肢体执行器：肢体被控对象：自行车（主要是指车头被控对象：自行车（主要是指车头）被控量：行驶方向被控量：行驶方向反馈环节：眼睛（包括神经传输系统）反馈环节：眼睛（包括神经传输系统）一、控制系统的组成大脑大脑肢体肢体飞镖飞镖期望值期望值落点落点大脑大脑肢体

2、肢体自行车自行车期望值期望值行驶行驶方向方向眼睛眼睛投掷飞镖的控制过程投掷飞镖的控制过程骑自行车的控制过程骑自行车的控制过程比较：自行车在结构形式上多了一个将实际行驶比较：自行车在结构形式上多了一个将实际行驶方向反馈到输入端的反馈环节，即我们的眼睛。方向反馈到输入端的反馈环节，即我们的眼睛。正是由于有了眼睛这个反馈环节，我们才可以正是由于有了眼睛这个反馈环节，我们才可以使自行车始终行驶在正确的道路上。使自行车始终行驶在正确的道路上。由于反馈环节的存在使上图在信号的流动上形成由于反馈环节的存在使上图在信号的流动上形成了如下图所示的闭合回路，这也是为什么我们了如下图所示的闭合回路，这也是为什么我们

3、常把带有反馈环节的控制系统称为闭环控制系常把带有反馈环节的控制系统称为闭环控制系统的原因。统的原因。输入输入信号处理信号处理输出输出反馈环节反馈环节什么是控制系统任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节的这些环节的有机组合有机组合就构成了一个系统，就构成了一个系统，称为控制系统。称为控制系统。拿书时身体各部分的功能拿书时身体各部分的功能发出命令的部分是发出命令的部分是执行命令的部分是执行命令的部分是控制的作用对象是控制的作用对象是反馈环节是反馈环节是头脑头脑手手书书眼睛眼睛控制系统的基本架构控制量：控制量：被控对象：被控对象：被控量：被控量：控制

4、器：控制器：控制命令（信号）的发出者，我们控制命令（信号）的发出者，我们将这一部分成为系统的控制器将这一部分成为系统的控制器能对被控对象产生作用，从而使被控量能对被控对象产生作用，从而使被控量发生变化的量发生变化的量一般指被控制的设备或过程为对象。一般指被控制的设备或过程为对象。并对并对 被控量进行调整被控量进行调整控制系统都有确定的目的，这些目的控制系统都有确定的目的，这些目的就是被控量就是被控量大脑大脑肢体肢体自行车自行车期望值期望值行驶行驶方向方向眼睛眼睛骑自行车的控制过程骑自行车的控制过程期望值（基准量）：道路的方向期望值（基准量）：道路的方向比较器和控制器：大脑比较器和控制器：大脑执

5、行器：肢体执行器：肢体被控对象：自行车（主要是指车头被控对象：自行车（主要是指车头）被控量：行驶方向被控量：行驶方向反馈环节：眼睛（包括神经传输系统）反馈环节：眼睛（包括神经传输系统）大脑大脑肢体肢体飞镖飞镖期望期望值值落点落点投掷飞镖的控制过程投掷飞镖的控制过程期望值（基准量）：期望值（基准量）：靶心靶心控制器：控制器：大脑大脑执行器执行器:肢体肢体被控对象：被控对象：飞镖飞镖被控量：被控量：飞镖的落点飞镖的落点骑自行车和投掷飞镖的控制系统系统名称系统名称控制器控制器被控量被控量被控对象被控对象控制量控制量执行器执行器反馈环节反馈环节骑自行车骑自行车投掷飞镖投掷飞镖大脑大脑大脑大脑肢体肢体动

6、作动作肢体肢体动作动作自行车自行车飞镖飞镖自行车的自行车的行驶方向行驶方向飞镖的飞镖的 落点落点肢体肢体肢体肢体眼睛极其眼睛极其神经系统神经系统机械控机械控制器制器进水水量进水水量进水开关进水开关实际水位实际水位给定水位给定水位浮球浮球闭环闭环机械机械开关开关电流电压电流电压电风扇电风扇工作时间工作时间定时器转动定时器转动角度（设定角度（设定时间）时间）开环开环电子控制电子控制 电路电路电流电压电流电压路灯路灯灯亮灭灯亮灭环境光强环境光强光敏传光敏传 感器感器闭环闭环电子控制电子控制电路（温电路（温控器）控器）电流电压电流电压压缩机压缩机冷藏室相对冷藏室相对 温度温度设置温度设置温度温度传温度

7、传 感器感器闭环闭环大脑大脑力量力量自行车自行车（车头）（车头）行驶方向行驶方向道路方向道路方向眼睛及其眼睛及其神经系统神经系统闭环闭环开环控制：不能将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统。开环控制：不能将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统。闭环控制：能将控制结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时闭环控制：能将控制结果反馈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系统，闭环控制都有反馈环节。调整控制作用的系统，闭环控制都有反馈环节。二、控制系统的框图表示大脑大脑肢体肢体飞镖飞镖期望期望值值落点落点投掷飞镖的控制过程投掷飞镖的控制过程控制器控制器执行器执行器被控对象被

8、控对象给定值给定值控制量控制量被控量被控量开环控制系统结构框图开环控制系统结构框图大脑大脑肢体肢体自行车自行车期望值期望值行驶行驶方向方向眼睛眼睛骑自行车的控制过程骑自行车的控制过程控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象反馈环节反馈环节给定值给定值比较器比较器控制量控制量被控量被控量闭环控制系统结构框图闭环控制系统结构框图小结：l一、控制系统的组成一、控制系统的组成 1、控制系统、控制系统 2、控制系统的组成框架、控制系统的组成框架l二、控制系统的框架表示二、控制系统的框架表示l1、无论春夏秋冬，在一般情况下人的体温总是保持在37左右，这是因为人的体温拥有一个高级温控系统。认的皮肤首先感受到

9、外界降温情况，并将信息传输给大脑中枢，大脑中枢经判断，给有关的循环系统发出指令，循环系统根据指令加速供给热量或出汗，使体温保持了平衡。这是一个（）控制系统，在这一系统中，传感器是（），控制器是（），执行器是（）。闭环闭环皮肤皮肤大脑中枢大脑中枢循环系统循环系统l2、太阳能是21世纪最有开发前景的新能源，下图是太阳能热水器的设计草图，请回答下列问题。回回水水管管自自来来水水阀阀门门双双控控开开关关淋淋浴浴头头l（1）上图中的阀门不能省略，其原因是 。（2）淋浴时，使用者可以通过手动流量冷热双控开关控制水温，此供水系统属于 控制系统（填“开环”或“闭环”）。当使用自来水给太阳能供水时，供满后可以关

10、闭此阀门当使用自来水给太阳能供水时，供满后可以关闭此阀门开环开环l3、学习技术与设计后，李明制作了方便小动物喝水的自动加水器（结构如图）。工作过程是当水龙头打开，水就流入碗内，碗内的水位逐渐升高，浸没到塑料管口时，没有空气进入密闭的铁桶，水龙头停止出水；当碗内的水位降低至塑料管口以下，空气从塑料管进入铁桶内，水又流出来，使碗内实际水位控制在管口位置。试分析其控制过程，完成下列问题：l（1）该控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统？l（2）该控制系统的执行器和输出量分别是什么？铁桶铁桶水龙头水龙头搪瓷碗搪瓷碗硬塑料管硬塑料管5闭环控制系统闭环控制系统执行器：水龙头执行器：水龙头输出量：实际水位输出量：实际水位l（3）假设原来搪瓷碗内的水位控制在5厘米，现在需要把碗内水位控制在8厘米，请问可以采取什么方法？硬塑料管截断（或提升）硬塑料管截断（或提升）3厘米；铁桶抬高厘米；铁桶抬高3厘米，厘米，搪瓷碗位置下降搪瓷碗位置下降3厘米等厘米等