1、第第四四单元单元 控制与设计控制与设计通用通用技术技术2024-1-231一、控制的方式与应用2024-1-232含 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，这就是控制。控制的三要素理解任何控制现象，都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。（控制的对象、控制要达到的目的和控制手段）分 类从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制和自动控制。按照执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。p1.控制的手段一、控制的手段与应用2024-1-233p1.控制的应用(1)生 活控制在生活中应用广泛。人类能够在一定程序下按照
2、自己的意愿改变周围的环境，使之满足人们的需要。(2)生 产生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制，控制在生产中得到了广泛的应用。(3)军事国防控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。2024-1-2342024-1-235分析开环控制系统工作过程2024-1-236 将时间设定到定时浇水控制系统的定时器中，到了设定时间就自动接通潜水泵，开始往水管里抽水，通过调节定时器通电时长，控制滴到植物土壤中的水量。定时器设定的时间是输入量，水管的出水量是输出量。分析开环控制系统工作过程控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为。开环控制系统在日常生活中的用途很广，如水
3、位定时控制系统、十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警控制系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。2024-1-2372024-1-238输入量：控制系统的给定量。输出量：控制系统所要控制的量。控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件。被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程。控制量：执行器的输出信号。2024-1-239音乐喷泉的控制: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“声电转换装置”将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐信号强，水泵
4、的转速就快，喷出的水柱就高。反之，音乐信号弱，水泵的转速就慢，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。分析开环控制系统工作过程泳池定时注水系统：使用者将注水的时间值设定到定时器中，开启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会控制注水阀关闭，停止向泳池注水2024-1-23102024-1-2311公交车自动车门工作原理具体为:公交车一般都是折叠门，驾驶员一按开关，控制电路得到信号，使电磁阀通电推动活塞将车门打开或关上。2024-1-2312分析开环控制系统工作过程火灾自动报警系统：感烟探测器探测到烟雾，发出命令，报警控制器启动报警部件工作发报警声。2024-1-2313分析开环控制
5、系统工作过程高速公路汽车速度监测系统：测速雷达测量车速，经判断超速后，电脑控制摄像头将超速车辆的图像信息记录下来，作为违章处罚的证据。2024-1-2314开环系统开关类定时类检测报警类2024-1-23152024-1-2316体验目的:通过搭建土壤湿度控制系统,感受闭环控制系统的工作过程。情境展示:不同的植物需要的水量不同，喜干和喜湿的植物不能采用同一定时浇水方式。为解决这一问题，陈晨打算设计一个可以根据不同植物的土壤湿度来决定是否浇水和浇多少水量的自动控制装置。闭环系统p概念：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。p基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置
6、、比较器检测装置：测量出被控量并返回到系统的输入端。n比较器：将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值。p方框图：2024-1-2317闭环系统p电冰箱恒温控制系统：感温元件测出冰箱内的实际温度，送给比较器，与设定的温度进行比较，若冰箱内的温度高于设定值，温度控制器将启动压缩机给电冰箱制冷，使冰箱内温度降低，直至与设定值一致。2024-1-2318闭环系统p家用电饭锅保温控制系统：双金属片测出电饭锅内的实际温度，送给比较器，与设定的温度进行比较，若电饭锅内的温度低于设定值，温控装置将启动电热盘给电放锅加热，直至与设定值一致。2024-1-2319闭环系统p风力发电机跟踪风向的控制系统：风向
7、测定装置将检测到的风向信号送给比较器与设定值比较，迎风控制装置根据风向角度偏差信号控制偏航电机运转，调整风轮角度，使风轮始终对准风向。2024-1-2320闭环系统恒定输出类动态跟踪类2024-1-2321开环系统与闭环系统开环系统开关类自动门控制系统、楼道自动声控灯装置定时类游泳池定时注水控制系统、十字路口的红绿灯定时控制系统检测报警类宾馆火灾自动报警系统、高速公路汽车速度监测系统闭环系统恒定输出类供水水箱的水位自动控制系统、花房温度控制系统、夏天房间温度控制系统、家用电冰箱温度控制系统动态跟踪类风力发电机跟踪风向的控制系统2024-1-2322任务二 辨析反馈在控制系统中的作用p反馈含义：
8、在自动控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，称为反馈。p利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行。p在带有反馈的控制系统中，即存在由输入端到输出端的信号前向通路，也包含从输入端到输出端的信号反馈通路，两者形成一个闭合回路，因此，带有反馈的控制就是前面所述的闭环控制系统。2024-1-2323任务二 辨析反馈在控制系统中的作用p干扰因素 在控制系统中，除输入量(给定值)以外，引起被控制量变化的各种因素称为干扰因素。有的干扰因素是环境造成的，有的是人为原因导致的。通常控制系统中的干扰因素不止一个。对于大多数控制系统
9、，在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。而在有些情况下，却可以利用干扰因素实现某种目的。干扰既存在于闭环控制系统中，也存在开环系统中。2024-1-2324开环系统与闭环系统区别1.定 义输出量对控制系统的工作不产生影响是是开环系统；输出量对控制系统的工作产生影响是是闭环系统；2.信号传递开环控制系统信号是单向传递；闭环控制系统信号是双向传递。3.有无反馈开环控制系统不存在反馈；闭环控制系统存在反馈。开环控制系统不存在反馈；闭环控制系统存在反馈。判断反馈的依：（1）是否有检测装置；（2）是否检测输出量；（3）是否与给定值比较。2024-1-2325三、闭环控制系统的干扰与反馈p4.黑箱方法：
10、通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。2024-1-2326课堂练习1.(20159月省统考)如图所示是一款宠物自动喂水机，宠物靠近时，阀门自动打开，离开后自动关闭。该控制系统的控制方式和宜采用的传感器是()A开环控制、红外传感器B闭环控制、压敏传感器C开环控制、湿敏传感器D闭环控制、声敏传感器2024-1-2327课堂练习2关于控制系统，下列叙述正确的是()A.自动控制系统一定是闭环控制B.人工控制系统一定是开环控制C.闭环控制系统比开环控制系统的抗干扰能力弱D.有反馈环节是闭环控制系统的重要特征2024-1-2328课堂练习3.如图所示是一款智能垃圾桶。投垃
11、圾时，手或垃圾靠近感应区上方，桶盖会自动打开，投入后桶盖会自动关闭，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2024-1-2329课堂练习4.如图所示是某同学设计的自动干手器原理示意图，当手靠近传感器时，传感器将感应信号发送给控制器，控制器控制继电器闭合，电吹风开始工作。若将电吹风看作被控对象，则执行器是()A.传感器 B.控制器 C.继电器 D.插头2024-1-2330课堂练习5.如图所示是恒温箱。当箱内温度低于设定温度下限80 时，温度控制器打开陶瓷加热灯；当温度高于设定温度上限90 时，温度控制器关闭陶瓷加热灯。从而使恒温箱的实际温度保持在一定范围内。根据以上的描述，完成以下任务。(1)该系统的控制方式与控制手段分别是_和_(在人工控制；自动控制；开环控制；闭环控制中选择合适的选项，将序号填写在“_”处)；(2)该控制系统的输出量及被控对象分别是_和_(在实际温度；设定温度；陶瓷加热灯；恒温箱中选择合适的选项，将序号填写在“_”处)；2024-1-2331
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