資源簡介

(共57張PPT)
A.拔動教室電燈開關，燈的亮與不亮與手動有關。
日常生活中的控制：
B.聲光感應開關，當有聲音時燈亮。
日常生活中的控制：
C.紅外感應出水龍頭，手靠近水龍頭出水，離開則不出水。
日常生活中的控制：
D.賓館自動門，當有人進入，門自動打開，人離開幾秒鐘后自動關閉。
日常生活中的控制：
A.拔動教室電燈開關，燈的亮與不亮與手動有關。
B.聲光感應開關，當有聲音時燈亮。
C.紅外感應出水龍頭，手靠近水龍頭出水，離開則不出水。
D.賓館自動門，當有人進入，門自動打開。人離開幾秒鐘后自動關閉。
日常生活中的控制：
以上活動的特征 :
一個輸入信號（如手拔開關）對應著一個輸出信號（如燈亮或不亮）。
亮
滅
第1題：電極水位傳感器用干簧管傳感器代替，導線與干簧管兩端相連，可放于最高水位處。用發泡膠讓傳感器磁鐵浮于水面，隨水位的變化而上下移動，到達最高水位時就可觸動干簧管，實現水位報警。
第2題：報警裝置只能提供達到最高水位的消息，它與溢流孔沒有關系。溢流孔是當水池中的水滿后，讓多余的水沿設定方向流出，防止流到別處。
這些控制是怎樣實現控制功能的呢？或者說，它們工作過程是怎樣的呢？
第二節 開環控制系統的工作過程
任務一 理解控制系統
1、什么是控制系統：
一、控制系統
控制的對象是什么
控制要達到什么目的
采取什么控制手段
然后，控制的實現又是通過哪些具體的環節呢
要想進一步了解控制，我們首先需要分析
任何一種控制的實現，都要通過若干個環節共同實現，這些環節所涉及的裝置就構成了一個系統，稱為控制系統?？刂葡到y的輸出和輸入之間有一定的對應關系。
電子門鈴的電子控制系統
控制系統涵義
控制系統
輸入
輸出
什么是控制系統？
控制系統方框圖
上述水位報警控制裝置中，水位是該控制裝置的輸入，通過水位傳感器將信息傳送到控制器；當水位達到報警值時，控制器輸出信號到報警器，發出聲光報警。這樣一個系統稱為控制系統。
水位傳感器、控制器、報警器
輸入
聲音、燈光
水位
輸出
例如：街道、宿舍走廊或其他公共場所的光控路燈。
例如：下雨天能夠自動關閉窗戶的裝置。
燈泡
光控開關
外界光線的強弱
（輸入）
燈泡的亮與熄
（輸出）
窗戶
電機機
感濕器
雨水
（輸入）
窗戶的關閉
（輸出）
控制事例 控制的對象 控制的目的 控制的手段
電燈的開關控制
自行車速度的控制
電風扇扇葉轉速快慢的控制
電燈
自行車
電風扇
電燈的開關
速度的調節
調節速度
換檔
改變踩動腳蹬的力氣、快慢
撥動開關
舉例
【馬上行動】指出表中所列事例是否屬于控制系統，如果是控制系統，請指出系統的輸入、輸出分別是什么？
是否屬于控制系統 輸入 輸出
電飯煲
脫粒機
紅外線自動水龍頭
是
是
是
做飯指令（電信號）
啟動指令（電信號）
人手的紅外信號
鍋內的溫度
脫粒的量
出水和不出水
任何控制都要通過若干個環節來實現，這些環節所涉及的裝置構成了一個系統，稱為控制系統?？刂葡到y的輸出與輸入之間有一定的對應關系。
任務二 分析開環控制系統工作過程
若要遠程控制該澆水系統，就要用具有網絡控制功能的裝置代替定時控制器，如采用網絡控制器、無線WiFi控制開關等。
控制系統的方框圖
定時澆水控制系統，將時間設定到定時澆水控制系統的定時器中，到了設定時間就自動接通潛水泵，開始往水管里抽水，通過調節定時器通電時長，控制滴到植物土壤中的水量。
其中，定時器設定的時間是輸入量，水管的出水量是輸出量。
用單向信號線來表示系統信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統的方框圖，它表示了系統的各個環節在系統中的位置、功能和相互之間的關系。
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響。
2、開環控制系統
控制器
執行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
輸入量
輸出量
開環控制系統的方框圖
控制器
執行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
輸入量
輸出量
開環控制系統的方框圖：
輸入量：控制系統的給定量。如設定時間
控制器：對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件。如定時器
執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件。如水泵
控制量：執行器的輸出信號。如流過水管的水量
被控對象：控制系統中所要求控制的裝置或生產過程。如出水管
輸出量（被控量）：控制系統所要控制的量，也是控制系統的輸出信號。如澆灌的水量
舉例：普通游泳池注水控制系統控制過程
游泳池注水控制系統中，如果進水管單位時間的水流量一定，那么游泳池水位的高低與進水的時間一一對應。我們可以利用定時器來控制進水閥門的開啟與關閉。
游泳池注水開環控制系統
輸入量
控制器
執行器
被控對象
輸出量
定時器
進水閥門
游泳池
設定注水時間
輸入
水流量
游泳池水位
輸出
控制量
被控量
給定值
討論：這個注水控制系統有什么缺陷？
案例：自動門
紅外傳感器
控制器
電動機
門
自動門
傳感器
控制器
執行器
對象
自動門控制系統的基本組成
1m
2、工作過程：
（10s后）
2、功能：
無人時，常關；
有人，開門。
1、技術要求：
（1）當人距門1m（也可設其他值）時，門打開；
（2）門打開后，延時10s（也可設其他值）后關門。
控制
電路
電動機
自動門
轉動
紅外裝置檢測人體熱輻射發出的信號
門的開啟或關閉
控制器
執行器
被控對象
被控量
控制量
自動門的開環控制系統
輸入量
控制量:執行器的輸出信號。
被控量:控制系統的輸出信號。
控制量與被控量的區別:
開環控制系統特征：
系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞，輸出量不對控制系統產生任何影響。
控制方式：按給定值操縱。信號由給定值至輸出量單向傳遞。一定的給定值對應一定的輸出量。系統的控制精度取決于系統事先的調整精度。對于工作過程中受到的擾動或特性參數的變化無法自動補償（系統本身沒有自動糾錯的能力，要進行糾正，必須再借助于人工。）。結構簡單，成本低廉。
列舉你所知道的開環控制系統。
十字路口的紅綠燈定時控制系統、
樓宇的防盜報警控制系統、
火災自動報警控制系統、
公園的音樂噴泉自動控制系統、
鬧鐘定時控制系統、
賓館自動叫醒服務系統、
聲控燈、
自動烘手機、
自動水龍頭、
洗衣機、
電風扇的風速控制、
直流電動機和數控機床等。
紅外自動水龍頭常用于機場、酒店等公共場所。當手伸人感應區時，控制電路帶動電磁閥，使水龍頭開關打開自動出水，下圖所示為這種自動水龍頭的開環控制系統方框圖。
舉例：紅外自動水龍頭的開環控制系統
人手信號
（輸入量）
水龍頭開關
水龍頭出水（輸出量）
電磁閥
電磁閥開啟的時間量
控制電路
控制量
控制器
執行器
被控對象
舉例：普通家用電飯煲的煮飯控制。
普通電飯鍋的控制中，加熱過程的控制是一個以溫度為變量、按時間順序變化的時序控制，因而，它是一個開環自動控制系統?？刂频膶ο笫请婏堝亙鹊膬儒?，輸出量是內鍋溫度按時間變化的規律。輸入量是“做飯指令”，這個指令的核心是：內鍋溫度低于限制溫度（103℃），電熱盤工作；內鍋溫度達到限制溫度，電熱盤停止工作；內鍋溫度達到限制溫度，電熱盤停止工作；內鍋溫度下降到保溫點（65℃）時，實施保溫控制。在具體操作上是由按鈕實施。系統的執行器是電熱盤。
煮飯指令（輸入量）
保溫限溫控制裝置
電熱盤
內鍋
煮飯
（輸出量）
電飯煲開環控制系統
控制量
控制器
執行器
被控對象
輸出量是內鍋溫度按時間變化的規律
輸入量是“做飯指令”
控制量為電熱盤工作時發熱量
舉例：公共汽車車門的開關控制系統。
按開關
（輸入量）
車門
車門開或關（輸出量）
電磁閥
氣動活塞的行程
控制電路
控制量
控制器
執行器
被控對象
當系統自身計時出現誤差時，叫醒報務時間是否準確？也就是系統能否修正這一誤差？
這是一個開環控制系統，所以如果系統自身時間計時有誤，系統不能自動調整過來，叫醒時間也就要出差錯。
舉例：酒店自動叫醒服務控制系統的工作過程。
設定叫醒時間
電腦
客房電話
叫醒信號
鈴聲
撥號裝置
電流
舉例：火災自動報警系統由火災探測器、現場報警部件、報警控制器組成?；馂奶綔y器包括感煙探測器和感溫探測器，現場報警器包括警鈴、訊響鈴、報警門燈等，報警控制器按顯示方式分為數碼顯示和液晶顯示兩種不同的類型。
報警聲
煙感控制裝置
報警部件
報警控制器
電信號
煙霧信號
舉例：走道燈的聲光開環控制系統
聲-電傳感器
觸點延時開關
走道燈
有、無聲音
燈亮、滅
(1)音樂噴泉的控制：隨著音樂起伏而變化的音樂噴泉是控制技術的一種具體應用。其工作過程是由“聲一電轉換裝置”將起伏的音樂強度轉換為隨之而變化的電信號，這種電信號驅動電動機帶動水泵轉動。音樂信號強，水泵的轉速就快，噴出的水柱就高。反之，音樂信號弱，水泵的轉速就慢，噴出的水柱就低。音樂信號的強弱與噴泉水柱的高低一一對應。其控制系統方框圖為：
1、音樂噴泉的開關控制系統
（音樂）
輸入量
噴嘴
（噴水與否）
輸出量
水泵
閥門
開、關
聲-電轉換裝置
控制量
控制器
執行器
被控對象
(2)公交車自動車門工作原理具體為：公交車一般都是折疊門，駕駛員一按開關，控制電路得到信號，使電磁閥通電推動活塞將車門打開或關上。
2、公共汽車車門的開關控制系統。
按開關
（輸入量）
車門
車門開或關（輸出量）
電磁閥
氣動活塞的行程
控制電路
控制量
控制器
執行器
被控對象
點火
（輸入量）
廟門
廟門開或關（輸出量）
轉軸3轉動
轉軸轉動的行程
1、2及重錘
控制量
控制器
執行器
被控對象
希羅的自動門開環控制系統
人體紅外
信號
（輸入量）
自動門
門打開或關閉（輸出量）
電動機
轉動
控制
電路
控制量
控制器
執行器
被控對象
自動門的開環控制系統
開環控制系統中的檢測裝置輸出的信號一般作為控制系統的輸入量，常用于控制器的輸入信號。
抓拍信號
（輸入量）
行駛的汽車
確定是否違法（輸出量）
數據比對
指揮中心
控制器
執行器
被控對象
雷達測速系統工作過程方框圖為：
(1)自動開閉垃圾桶工作過程流程圖為：
人手信號
（輸入量）
桶蓋
桶蓋開閉（輸出量）
電磁連桿
控制電路
控制器
執行器
被控對象
(2)垃圾桶開閉時而正常時而不正常的可能原因：傳感器的靈敏度低；控制電路接觸不良；電磁連桿機構損壞；電池電量不足等。

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