1、第一节 什么是控制现代社会中控制的例子：现代社会中控制的例子：学校的音乐铃声、多媒体教学系统、音乐喷泉系统、自动伸缩门等。 家庭家庭：电饭煲微波炉自动伞自动伞自动热酒壶自动热酒壶冰箱社会：社会：幻彩声控灯幻彩声控灯交通信号灯程控电话交换机饮水机饮水机自自动动门门电梯验钞机验钞机想一想：事物的发展与变化一棵苹果树一棵苹果树天上降落的雨水天上降落的雨水骑自行车骑自行车结不出苹果结不出苹果结的苹果又多又大结的苹果又多又大结出苹果又小又酸结出苹果又小又酸用来灌溉农田用来灌溉农田发电发电引起洪涝灾害引起洪涝灾害代步、省力代步、省力摔跟头摔跟头撞到物体和别人撞到物体和别人讨论：下列事物发展或变化的可能性：
2、鱼 塘成熟的西瓜 流行性病毒 竹 笋有可能干涸，有可能溢出水来；其中鱼有可能多而肥，也可能少而弱 。可能被人摘下吃掉，可能被榨成汁做成饮料，也可能烂在西瓜地里 。可能大规模传播，也可能产生变异，也可能被控制住。可能长成竹子，可能被挖了，也可能被老鼠咬了。 事物的发展与变化呈现多样性，发展结果可能是人们预先期望的，也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的，如果人们想达到某一特定目的，就必须借助适当的手段来实现。大禹治水 思考：大禹治水思考：大禹治水过过程中，通程中，通过过什什么么手段手段实现实现了什了什么样么样的目的？的目的？疏通河道、泄洪为主“洪波安息”、“水患大治”大禹治水 大禹是中国古
3、代传奇英雄人物，他所处的年代洪水泛滥而久治不息。他的父亲鲧（gn）受尧的命令而治水，采用垒坝筑堰、填塞洪水的方法，结果愈治愈泛，水患益盛，最终被舜帝治罪而死。鲧死后，水患并未止息。 大禹子承父业，接受舜帝的命令进行治水。大禹治水，一改其父“以壅塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过13年的努力，终于“洪波安息”、“水患大治” 。 控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。一、控制的涵义一、控制的涵义 射手通过瞄准，使箭射中靶心。射手通过瞄准，使箭射中靶心。 从前面的事例及定义中我们知道，控制都有它的目的、手段和对象。也就是说，理解任何控制现象，都要明确三
4、要素： 控制对象是什么 控制要达到什么目的 采取什么控制手段 控制事例控制事例控制的对控制的对象象控制的目控制的目的的控制的手控制的手段段大禹治水大禹治水音响音量的控音响音量的控制制骑自行车骑自行车自行车自行车安全行驶安全行驶控制速度、骑控制速度、骑车的技术、车车的技术、车的维护等等的维护等等马马上行上行动动从人工干预的情形来分：从人工干预的情形来分：人工控制自动控制二、控制的分类关/开 门驾驶汽车 马上行动：音响的音量控制 全自动洗衣机普通水龙头出水的控制 电冰箱内温度控制自动取款机 篮球运动员投篮过程控制 自动烘手机 自动感应门的开关控制 电梯的上下运行过程控制 飞镖的投掷过程控制 肥胖人
5、群体形控制 声控走廊灯的控制红外自动水龙头出水控制 红绿灯的转换过程控制手摇晾衣架的控制 光控路灯的控制人工人工自动人工人工人工人工自动自动自动自动自动自动自动自动自动从执行控制的部件来分：从执行控制的部件来分：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等等。在很多的控制事例中，控制的手段可以是综合的。在很多的控制事例中，控制的手段可以是综合的。汽车自动门汽车刹车气动控制机械控制、气动控制红外线自动门电子控制三、控制的应用 控制的应用自古就有，并在近代得到迅速发展，在社会生产生活的各个领域都有极其广泛的应用。希罗的自动门 公元1世纪，希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和液压为动力的自
6、动门。 如图，祭坛点火使1中的空气膨胀，水流入2，利用水的重力使轴3转动，将门打开。当祭坛的火熄灭时，庙门在重锤的作用下就会自动关闭。 控制应用到日常生活中，提高了人们的生活质量，控制应用到日常生活中，提高了人们的生活质量，人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境，人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境，使之满足人们的要求。使之满足人们的要求。空调机自动取款机自动控制水龙头 现代网络家电 声控灯 音乐喷泉音乐喷泉防盗报警器防盗报警器火灾自动报警系统火灾自动报警系统自动感应水龙头自动感应水龙头 控制应用到工业生产中，提高了产控制应用到工业生产中，提高了产品的质量和生产效率，减轻
7、了工人的劳品的质量和生产效率，减轻了工人的劳动强度，为工人提供了安全保障动强度，为工人提供了安全保障。2.控制在工业生产中的应用控制在工业生产中的应用生产流水线生产流水线纺织机纺织机汽车自动装配生产线 汽车油漆 汽车自动装配生产线实现了汽车零件的自动装配、喷漆等，并能对零件的传送速度进行控制，便于生产操作，大大减轻了工人的劳动强度，提高了产品质量和生产效率。 控制应用到农业生产中，提高了劳动效率，控制应用到农业生产中，提高了劳动效率，减轻了农民的劳动强度，使农民减少在农田里减轻了农民的劳动强度，使农民减少在农田里日晒雨淋的时间。日晒雨淋的时间。联合收割机农田灌溉农田灌溉挑水挑水 水车水车 抽水
8、机抽水机温室农田灌溉 电源控制室水泵农田灌溉 折射式微喷射流式微喷锤式微灌 农田节水灌溉控制，在控制农田灌溉水量、实现水量均匀喷灌的同时减轻了农民的劳动强度。 控制应用到军事国防中，提高了国家防备和抵抗控制应用到军事国防中，提高了国家防备和抵抗侵略的能力，为保卫国家的主权、统一、领土完整和侵略的能力，为保卫国家的主权、统一、领土完整和安全提供了必要的条件。安全提供了必要的条件。导弹、火箭4、控制在军事、国防中的应用、控制在军事、国防中的应用1、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，导弹控制系统控制的是导弹与目标之间的距离，目的是要击中目标（距离为
9、零），分析这个控制系统，其控制对象是： （ ）A、人 B、目标 C、计算机 D、导弹2、控制系统中属于自动控制系统的是 （ ） A、按钮开关控制B、普通自来水龙头C、花房恒温度控制D、汽车驾驶四、课堂练习四、课堂练习DC3、普通家用自行车的刹车控制是属于：( )A、机械控制 B、气动控制 C、液压控制 D、电子控制4、按时间顺序进行控制的“交通路口红绿灯控制系统”系统中被控对象是( )。A控制电路 B红绿灯 C开关装置 D路面车辆5、在未设置红绿灯自动控制系统或自动控制系统发生故障的交通路口，我们可以看到交警用手势指挥车辆的情形， 此时，被控对象是（ ）A控制电路 B红绿灯 C开关装置 D路面
10、车辆6、人们使用空调器对室内温度进行调节，使人感到舒适这是控制在（ ）方面的应用、生活、生产、农业、军事ABDA7、下列所述属于自动控制的是（ ） A、驾驶汽车 B、拖地板 C、用ATM取款 D、人工纺纱8.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称“嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对象（） A手 B提绳 C木偶 D大脑9、 “皮影戏”是我国的传统的民间艺术，演员只要在屏幕和灯光之间抖动如栓在“小兔”身上的细线，屏幕上就能出现生动活泼的小兔形象，这是一种控制现象，其控制对象是 （ ） A细线 B“小兔” C屏幕 D灯光CCB
11、1、控制的涵义（明确对象、目的、手段）2、人工控制和自动控制3、控制的应用。 小结：第二节第二节 控制系统的基本组成与工作过程控制系统的基本组成与工作过程控制系统的基本组成控制系统的基本组成简单的控制系统由两部分组成：简单的控制系统由两部分组成：1 1、被控对象、被控对象2 2、控制装置（包括：传感器、控、控制装置（包括：传感器、控制器、执行器等）制器、执行器等）传感器传感器 传感器是一种检测装置，能感受传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足或其
12、他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。和自动控制的首要环节。 典型控制系统案例分析请看深圳某酒店的自动门：n 1、自动门n自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的；当有人来到门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。n自动门的功能和技术要求有：n功能：n（1）无人时，常关；n（2）有人时，开门。n技术要求：n（1）当人距门1m时，门即打开。n（2）门打开后，延时10s后关门。n系统组成：门、电动机、控制器、传感器。n工作过程n（1）当有人到达
13、门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号（2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）；n（3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象）n（4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。n系统组成与工作过程如图：传感器控制器 电动机（执行器） 门（被控制对象）输入有人否输出开/关红外线自动门红外线自动门控制电路红外线装红外线装置是否检置是否检测到人体测到人体发出的热发出的热辐射信号辐射信号门的门的开关开关电动机门旋转量旋转量自动门的动作过程n当门口没有人时，门
14、是关着的；当门口没有人时，门是关着的；n当有人来到门口时，门自动打开；当有人来到门口时，门自动打开；n当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。提问：当人站在门口不动，大门会怎样？提问：当人站在门口不动，大门会怎样？门的开启人工控制框图门的开启人工控制框图大脑大脑手手眼睛眼睛输入输入门门输出输出被控对象被控对象控制装置控制装置自动门的控制过程自动门的控制过程输入输入红外装置检测到红外装置检测到人体热辐射发出人体热辐射发出的信号的信号控制电路控制电路电机电机门门门的开启门的开启或关闭或关闭传感器传感器控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象输出输出控制装置控制装
15、置被控对象被控对象人工控制与自动控制的区别人工控制与自动控制的区别输入：开输入：开/关关眼睛眼睛传感器传感器控制器控制器电机电机大脑大脑手手门门门门 人工控制 自动控制传感器传感器控制器控制器执行器执行器门门门门被控对象被控对象2 2、水箱水位控制、水箱水位控制以抽水马桶水箱为例典型控制系统案例分析水箱水位控制自动控制水箱水位控制人工控制水箱（包括水箱内的水）、进水阀门、人当水面低于设定水位时，人打开阀门放水入水箱，人眼监视水面高度；当水面达到设定的水位时，人关闭阀门。人工控制水箱水位框图给定水位给定水位输入输入大脑判断大脑判断手手阀门阀门水箱水箱输出输出实际水位实际水位眼睛眼睛反馈反馈比较环
16、节比较环节水箱水位控制自动控制水箱（包括水箱里的水）、阀门、连杆机构、浮子（俗称水漂）1、当水面低于设定水位时，浮子下落，阀门打开，进水；2、浮子监测水面高度，并随着水面升高而浮生；3、当水面达到设定的水位时，浮子传感，通过连杆机构，将阀门关闭。自动控制水箱水位框图（给定水位）（给定水位）输入输入水位差水位差连杆连杆机构机构水箱水箱输出输出（实际水位）（实际水位）浮子浮子反馈反馈阀门阀门（开度）（开度）水位差水位差信号信号实际水位实际水位即输出量即输出量阀门开度阀门开度控制量控制量n反馈：将输出信息反传给比较环节的做反馈：将输出信息反传给比较环节的做 法，称之为反馈。法，称之为反馈。n负反馈：
17、反馈信息与原信息起相反的作用，负反馈：反馈信息与原信息起相反的作用，使总输入量减小。目标偏离减小。（使总输入量减小。目标偏离减小。（）n正反馈：反馈信息与原信息起相同的作用，正反馈：反馈信息与原信息起相同的作用，使总输入量增大。目标偏离增加。使总输入量增大。目标偏离增加。两种控制方式对比 环环 节节方式方式传感器传感器控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象人工控制人工控制 人眼人眼人脑与手人脑与手 阀门阀门水箱水箱自动控制自动控制 浮子浮子连杆机构连杆机构 阀门阀门水箱水箱两种自动控制的比较传感器传感器输入输入有人否有人否控制器控制器电动机电动机（执行器）（执行器）门门（被控对象）（被控对象
18、）输出输出开开/关关（给定水位）（给定水位）输入输入水位差水位差连杆连杆机构机构水箱水箱输出输出（实际水位）（实际水位）浮子浮子反馈反馈阀门阀门（开度）（开度）开环控制系统：闭环控制系统：开环控制系统的特点开环控制系统的特点（）控制系统的输出量不对系统产生影响；（）控制系统的输出量不对系统产生影响；（）系统的输出量直接受输入量的控制；（）系统的输出量直接受输入量的控制；（）信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入（）信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入 端单向传至输出端；端单向传至输出端；（4）无反馈环节。）无反馈环节。闭环控制系统的特点闭环控制系统的特点（1）信息路径两条：一条自输入端传
19、至输出端，另）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；较环节，形成一个闭合的环路；（2）有检测装置。）有检测装置。A.拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。B.声光感应开关，当有声音时灯亮。声光感应开关，当有声音时灯亮。C.红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则不出水。不出水。D.宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。E.当手靠近自动烘手机时，机器启动；当手离
20、开时，当手靠近自动烘手机时，机器启动；当手离开时，机器关闭。机器关闭。日常生活中的控制：日常生活中的控制：归纳、抽象以上活动的特征 : 一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输出信号（如灯亮或不亮）。一个输出信号（如灯亮或不亮）。 对于自动控制系统，区别系统是开环控制还是闭环控制的关键就是： 系统的设计中是不是运用了反馈调节的控制方式。 1.控制系统的组成组成：组成：被控对象、控制装置两大部分（区分开环与闭环）相关量：相关量：给定量（输入量）、控制量、被控量（输出量）69控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象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
21、象绘制框图的方法1、供水水箱的水位自动控制系统、供水水箱的水位自动控制系统 2、加热炉的温自动控制系统、加热炉的温自动控制系统3、人工调节液面、人工调节液面4、希罗的自动门控制系统、希罗的自动门控制系统3、人工调节液面、人工调节液面4、希罗的自动门控制系统、希罗的自动门控制系统浮球浮球控制器控制器阀门阀门水箱水箱热电偶热电偶控制器控制器加热器加热器加热炉加热炉眼睛眼睛大脑大脑手、手、阀门阀门容器容器连动连动系统系统庙门庙门 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。音乐声信号
22、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：（1）音乐喷泉控制系统是开环控制还是闭环控制？（2）该控制系统的输入信号和输出信号分别是什么（3）从控制系统组成的角度，分析“声电转换装置”在控制系统中起什么作用？答案：（答案：（1 1）开环控制系统（）开环控制系统（2 2）音乐的声信号、水柱）音乐的声信号、水柱的高度（的高度（3 3）控制器的控制作用）控制器的控制作用 王大伯盖了一个能自动调节温度的小型花房，花房的温度冬季一般控制在18左右，夏季一般控制在25左右。请分析它可能的工作过程，并画出花房温度控制系统的方框图。 （5分）提示：该花房温控设备包括控制器、加热元件和制冷元件、检测装置、比较器等。
