1、控制与设计控制与设计控制的含义控制的含义 u人们按照自己的人们按照自己的意愿或目的意愿或目的，通过，通过一定的手段一定的手段使事物向期望的目标发展，这就是控制。使事物向期望的目标发展，这就是控制。控制的控制的对象对象是什么？是什么？控制要达到什么控制要达到什么目的目的？采取什么控制采取什么控制手段手段？控制的三要素控制的三要素控制的手段控制的手段 u控制人工干预的情形人工控制自动控制人工控制人工控制控制过程是在人的控制过程是在人的直接干预和直接干预和全程干预全程干预下进行的。下进行的。人工纺纱人工纺纱、打开普通自来水龙头打开普通自来水龙头、按键打开电灯按键打开电灯、驾驶汽车驾驶汽车等等自动控制
2、自动控制指在指在无人直接参与无人直接参与的情况下，使事物的情况下，使事物 的变化准确地按照期望的方向的变化准确地按照期望的方向进行。进行。如如数控机床数控机床、饮料自动装罐生产线饮料自动装罐生产线、花房恒温花房恒温控制控制、十字路口红绿灯的转换十字路口红绿灯的转换等。等。u按照按照执行部件执行部件的不同，控制可分为的不同，控制可分为机械控制机械控制、气气 动控制动控制、液压控制液压控制，电子控制电子控制等。等。机械控制机械控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 控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，它涉及到社会生活生产的各个领域。
3、它涉及到社会生活生产的各个领域。控制的应用控制的应用 控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。精密制导武器能够对目标进行精确攻击，火箭能将精密制导武器能够对目标进行精确攻击，火箭能将各种卫星准确送入太空轨道，各种卫星准确送入太空轨道，“神州神州”飞船遨游太飞船遨游太空、准确返回地面，嫦娥探月工程等等，控制起着空、准确返回地面，嫦娥探月工程等等，控制起着重要的作用。重要的作用。有人说“开环控制系统都是人工控制系统”，自动控制系统都是闭环控制系统你认为这一说法是否正确，试举例说明。自动门、声控灯、声控门。开环控制系统开环控制系统 被控对象被控对象执行器执行器
4、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电路红外装置红外装置是否检测是否检测到人体的到人体的热辐射发热辐射发出的信号出的信号门的开启门的开启或关闭或关闭电机自动门转速转速控制系统的控制系统的输出量不对系统的控制产生任何输出量不对系统的控制产生任何影响影响，这种控制系统称为开环控制系统。，这种控制系统称为开环控制系统。电机电机控制电路控制电路是否检测是否检测到人体热到人体热辐射发出辐射发出的信号的信号自动门自动门门的开启门的开启或关闭或关闭转速转速进水阀门进水阀门定时器定时器设定注水设定注水的时间的时间游泳池游泳池游泳池游泳池的水位的水位水流量水流量小结：流体类控制系统小结：流体类控
5、制系统一般的执行器是阀门，被控对象是容器一般的执行器是阀门，被控对象是容器 小结：机械运动类控制系统小结：机械运动类控制系统一般的执行器是电动机一般的执行器是电动机 设计一个家用窗帘简易控制电路，设计要求天亮时自动开启，天暗时自动关闭。请画出控制系统方框图。天亮天暗光检测控制电路电动机窗帘开启或关闭窗帘转速现要求画出雨天自动关窗系统控制方框图现要求画出雨天自动关窗系统控制方框图是否是否有雨有雨湿度传湿度传感器控感器控制电路制电路电动机电动机窗户窗户开或关开或关转速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
6、信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，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：请画出控制方框图音乐信号声电转换装置和电机水泵喷头水柱高低1、是开环控制系统还是闭环控制系统？2、输入量和输出量分别是什么?转速有报纸报道，一位八岁小女孩在进某酒店的旋转大门时，被旋转大门夹住，结果造成重伤。现请你帮忙设计一个控制系统的方案，使旋转大门遇到阻力时能够自动停止转动。请你画出该控制系统的方框图，说明其工作过程。（提示：可以采用压力传感器检测是否受到阻力）。当人被旋转大门夹住时，压力传感器会检测到当人被旋转大门夹住时，
7、压力传感器会检测到大门遇到阻力控制电路接收到该信号大门遇到阻力控制电路接收到该信号 。压力异压力异常信号常信号压力传感器控制电路电机刹车装置门门锁定门锁定转速闭环控制系统闭环控制系统 控制系统的输出量返回到输入端对控制过程产生影响。控制系统的输出量返回到输入端对控制过程产生影响。闭环控制系统闭环控制系统给定量给定量被控量被控量控制量控制量控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象检测装置检测装置控制器控制器阀门阀门水箱水箱给定水位给定水位浮球浮球实际水位实际水位水箱水位水箱水位自动控制自动控制进水量进水量加热炉温度加热炉温度自动控制自动控制控制器控制器加热器加热器加热加热炉炉给定温度给定温度热电
8、热电偶偶炉内温度炉内温度电流电流THANK YOUSUCCESS2022-7-21电冰箱的温度控制系统电冰箱的温度控制系统控制控制电路电路电机电机-压压缩器组缩器组电冰箱电冰箱预置温度预置温度 检测装置检测装置（热敏电阻）（热敏电阻）设 定 的设 定 的温度温度控制电路控制电路制冷装置制冷装置空调房空调房房 内房 内实 际实 际温度温度空调测温装置空调测温装置制冷量制冷量比较器比较器n控制器是控制电路或控制温控控制器是控制电路或控制温控装置装置n执行器是制冷或制热装置执行器是制冷或制热装置n控制对象是控制对象是“容器容器”n检测器是检测温度改变的装置检测器是检测温度改变的装置总结：温度控制型控
9、制系统特点总结：温度控制型控制系统特点 控制系统中，控制系统中，除输入量（给定值）除输入量（给定值）以外，引起被控量变化以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因的各种因素称为干扰因素。素。干扰因素干扰因素设定的设定的飞行航道飞行航道飞机飞机手机信号手机信号实际的实际的飞行航道飞行航道干干扰扰因因素素的的产产生生原原因因环境环境人为人为影响自行车行驶速度变化的风影响自行车行驶速度变化的风影响船只行驶的风浪影响船只行驶的风浪手机信号手机信号干干扰扰因因素素的的处处理理利用利用克服克服n削弱干扰削弱干扰n消除干扰消除干扰n提高控制系统的性能（提高控制系统的性能（利用反馈利用反馈）控制器控制器执行器执
10、行器被控对象被控对象给定值给定值被控量被控量干扰因素干扰因素+检测装置检测装置-控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回控制系统中，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，就是反馈。到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。投掷飞镖投掷飞镖检测装置（眼睛）大脑手飞镖控制器控制器阀门阀门水箱水箱给定水位给定水位浮球浮球实际水位实际水位1 1、影响水位控制的干扰、影响水位控制的干扰 因素有哪些？因素有哪些？2 2、浮球起什么作用？、浮球起什么作用？u闭环控制系统与开环控制系统的比较闭环控制系统与开环控制系统的比较开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统有无反馈有
11、无反馈无无有有能否自动调能否自动调整和补偿整和补偿不能不能能能控制精度控制精度比较低比较低高高结构结构简单简单相对复杂相对复杂适用场合适用场合控制精度要求不高而控制精度要求不高而系统本身的元件又比系统本身的元件又比较稳定的场合较稳定的场合要求高精度和要求高精度和高可靠性的场高可靠性的场合合功能模拟方法和黑箱方法功能模拟方法和黑箱方法 u功能模拟方法：功能模拟方法：以以功能功能和和行为行为的相似性为基的相似性为基础，用础，用“模型模型”模拟模拟“原型原型”的功能和行为的方的功能和行为的方法。法。u黑箱方法：黑箱方法：通过对系统通过对系统输入输入与与输出输出关系的关系的研究，进而得出系统的内部结构
12、及其功能方法。研究，进而得出系统的内部结构及其功能方法。西瓜西瓜看、听、拍看、听、拍生或熟生或熟控制控制系统系统输入输入输出输出黑箱黑箱判断生熟鸡蛋中医控制系统的控制系统的设计设计实施控制系统所需实施控制系统所需的设备、元件等的设备、元件等系统的成本分析系统的成本分析控制系统的调试、控制系统的调试、运行和评价运行和评价控制系统的控制系统的方案选择方案选择分析被控对象分析被控对象的主要特征的主要特征明确控制的目的明确控制的目的确定被控量、控制量确定被控量、控制量分析主要的分析主要的干扰因素干扰因素。控制系统的设计控制系统的设计1 1、开环控制系统的设计、开环控制系统的设计例：普通电风扇控制系统的
13、设计例：普通电风扇控制系统的设计被控对象被控对象电风扇；电风扇；被控量被控量电风扇输出的风速；电风扇输出的风速；控制量控制量电机的转速；电机的转速；定时器定时器电机电机电风扇电风扇n闭环控制系统的基本要求：闭环控制系统的基本要求：1 1，闭环控制系统必须是稳定的；，闭环控制系统必须是稳定的；2 2，系统的输出量与给定值之差应控制，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；在允许的范围之内；3 3，要有较好的抗干扰性能；，要有较好的抗干扰性能；2 2、闭环控制系统的设计、闭环控制系统的设计n例：例：抽水马桶水箱抽水马桶水箱的自动控制系统的设的自动控制系统的设计计2 2、闭环控制系统的设计、闭环控制系统的设计杠杆比较杠杆比较进水阀门进水阀门水箱水箱浮球浮球一、明确设计目的二、确定设计方案三、选择实现方法四、完成设计五、评估简单控制系统的设计过程：简单控制系统的设计过程：THANK YOUSUCCESS2022-7-21
