1、4 控制系统的设计与实施 1 1、控制系统设计的一般思路、控制系统设计的一般思路 2 2、控制系统的设计与实施案例、控制系统的设计与实施案例1-21-2课时课时2 2课时课时2-32-3课时课时2-32-3课时课时建议课时建议课时控制的手段与应用控制的手段与应用 内容内容控制系统的工作过程与方式控制系统的工作过程与方式 闭环控制系统的干扰与反馈闭环控制系统的干扰与反馈 控制系统的设计与实施控制系统的设计与实施 控制系统的主要思想方法功能模拟方法功能模拟方法： 功能模拟方法是以功能和行为的相似性为基础，用模型来实现一定功功能模拟方法是以功能和行为的相似性为基础，用模型来实现一定功能和行为的方法。
2、能和行为的方法。 例如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统瞄准射击目标的功能行为是相例如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统瞄准射击目标的功能行为是相似的，但二者的内部结构和物理过程是不同的。似的，但二者的内部结构和物理过程是不同的。 又如在国际象棋人机对弈中，计算机具有与人脑相似的逻判断功能，又如在国际象棋人机对弈中，计算机具有与人脑相似的逻判断功能，故能模拟棋手的思维与人下棋。功能模拟方法是美国数学家维纳提出的，故能模拟棋手的思维与人下棋。功能模拟方法是美国数学家维纳提出的，他在此基础上创立了控制论，为现代科学技术（如仿生学、人工智能等）他在此基础上创立了控制论，为现代科学技术（如仿生学、人工智能
3、等）提供了崭新的科学方法。提供了崭新的科学方法。黑箱方法黑箱方法： 把要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而把要研究的系统作为黑箱，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。此方法提供了一种不必打开黑箱推断出系统内部结构及其功能的方法。此方法提供了一种不必打开黑箱（即不能打开又不能从外部直接观察其内部状态的复杂系统）就可以研究（即不能打开又不能从外部直接观察其内部状态的复杂系统）就可以研究其内部结构和功能的方法，它提供了一条从综合角度认识事物的重要途径。其内部结构和功能的方法，它提供了一条从综合角度认识事物的重要途径。 例如：在中医看病、买西瓜、
4、作脑电图或心电图等事物中就用这种方法。例如：在中医看病、买西瓜、作脑电图或心电图等事物中就用这种方法。 控制系统的主要思想方法 反馈反馈： 将输出量通过适当装置返回到输入端并与输入量进行比较的将输出量通过适当装置返回到输入端并与输入量进行比较的 过程叫反馈。过程叫反馈。 反馈方法反馈方法： 利用反馈来分析和处理被控对象，对系统生成的偏差进行调利用反馈来分析和处理被控对象，对系统生成的偏差进行调整和补偿，使系统沿着预期的目标运行的方法。闭环控制系统一定整和补偿，使系统沿着预期的目标运行的方法。闭环控制系统一定要用反馈方法。要用反馈方法。 常用的检测与反馈装置常用的检测与反馈装置： 传感器传感器是
5、检测被控量并把检测结果转变成控制器能识别的信是检测被控量并把检测结果转变成控制器能识别的信 号的转换装置（故它在控制系统中又称为号的转换装置（故它在控制系统中又称为检测器检测器）。）。 常用的传感器有光、声、电、温度、压力、位移、湿度等常用的传感器有光、声、电、温度、压力、位移、湿度等 传感器。它们相当于人体的眼、耳、鼻、皮肤、手等器官。传感器。它们相当于人体的眼、耳、鼻、皮肤、手等器官。 许多传感器都把所需要检测的信号转换成电信号，以便于许多传感器都把所需要检测的信号转换成电信号，以便于 识别和传输。识别和传输。 （一）（一） 控制的含义控制的含义 人们根据自己的意愿或目的人们根据自己的意愿
6、或目的,通过一定的方法和手段通过一定的方法和手段,使事物沿着使事物沿着 某一确定的方向发展就形成了控制。某一确定的方向发展就形成了控制。 控制技术在近现代得到迅速发展，在工业、农业、服务行业等几乎生控制技术在近现代得到迅速发展，在工业、农业、服务行业等几乎生产、生活中的各个领域，都得到了广泛的应用，使人们从繁重或危险的体力产、生活中的各个领域，都得到了广泛的应用，使人们从繁重或危险的体力劳动中解放出来，提高了产品的质量和生产率，也给人们的生活带来了高效、劳动中解放出来，提高了产品的质量和生产率，也给人们的生活带来了高效、方便和舒适。方便和舒适。 控制的方式有人工控制（又称手动控制）控制的方式有人工控制（又称手动控制） 自动控制（是指在无人直接参与的情况下运行的控制，它是用控制装自动控制（是指在无人直接参与的情况下运行的控制，它是用控制装 置来代替置来代替“人人”的作用的控制系统，是现代科学与技术的一个重要分支）。的作用的控制系统，是现代科学与技术的一个重要分支）。 按照执行部件的不同，还可分为机械控制、电子控制、计算机控制、按照执行部件的不同，还可分为机械控制、电子控制、计算机控制、 液压控制、气动控制等。液压控制、气动控制等。控控 制制 无无 处处 不不 在在
