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(共32張PPT)
舉例：普通游泳池注水控制系統(tǒng)控制過程
游泳池注水控制系統(tǒng)中，如果進(jìn)水管單位時(shí)間的水流量一定，那么游泳池水位的高低與進(jìn)水的時(shí)間一一對應(yīng)。
游泳池注水
我們可以在注水口處裝一個(gè)定時(shí)器，通過定時(shí)器來控制注水的水位。
游泳池注水開環(huán)控制系統(tǒng)
輸入量
控制器
執(zhí)行器
被控對象
輸出量
定時(shí)器
進(jìn)水閥門
游泳池
設(shè)定注水時(shí)間
輸入量
水流量
游泳池水位
輸出量
控制量
被控量
給定值
討論：這個(gè)注水控制系統(tǒng)有什么缺陷？
進(jìn)水管的水壓會(huì)在注水過程中發(fā)生變化，比如水壓會(huì)變小，此時(shí)若還使用這一種注水系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致：
設(shè)定的時(shí)間到了，游泳池的水還沒有達(dá)到預(yù)期的水位。
如何解決這一問題？
設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)的目的：在存在干擾因素的情況下，如何克服干擾，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
在存在干擾的情況下，我們可以想辦法消除掉它對被控對象的影響，使事態(tài)的發(fā)展回歸正途。
第三節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程
任務(wù)一 解析閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程
游泳池水位
控制器
進(jìn)水閥門
游泳池
設(shè)定水位
水流量
檢測裝置
＋
控制器
執(zhí)行器
被控對象
檢測裝置
控制量
給定量
比較器
被控量
－
＋
閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖
干擾
干擾
游泳池水位
控制器
進(jìn)水閥門
游泳池
設(shè)定水位
水流量
檢測裝置
比較器
－
1、閉環(huán)控制系統(tǒng)
檢測裝置
控制器
執(zhí)行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
比較器
把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端，并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：
檢測裝置
控制器
執(zhí)行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
比較器
與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個(gè)比較器和由檢測裝置組成的環(huán)節(jié)，構(gòu)成一條閉合回路。
閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：
在上述土壤濕度控制系統(tǒng)中，輸入信號是設(shè)定的土壤濕度。濕度傳感器檢測到的土壤濕度信號返回到控制系統(tǒng)的輸人端，通過一個(gè)具有計(jì)算功能的裝置（比較器）．與給定濕度值作比較。當(dāng)實(shí)際濕度比設(shè)定濕度低時(shí)．控制器控制電磁閥打開，給植物澆水；當(dāng)實(shí)際土壤濕度達(dá)到設(shè)定的土壤濕度時(shí)，控制器發(fā)出信號關(guān)閉電磁閥，停止?jié)菜?br/>該澆水自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖
是比較器．它將給定量與所檢測的被控量進(jìn)行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進(jìn)行運(yùn)算處理，并向執(zhí)行器下達(dá)控制指令。
與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個(gè)由檢測裝置組成的反饋通道。
不灑水
打開
灑水
關(guān)閉
電磁閥的開啟與關(guān)閉取決于來自濕度傳感器的信號。
舉例分析：我們來分析一下人拿杯子這個(gè)動(dòng)作完成的過程。人在打算拿桌子上的杯子時(shí)，首先要看一下，杯子的位置與自己手的距離有多少，然后人的大腦會(huì)命令自己的手做出動(dòng)作，向減少這個(gè)距離的方向移動(dòng)，同時(shí)不斷的觀察兩者之間的距離還有多少，直到人的手碰到了杯子，大腦就命令手停止運(yùn)動(dòng)，杯子也就拿到了。這個(gè)過程可以用下邊的圖來表示。
杯子的位置
大腦
人手
人手的位置
人眼
人類行為控制系統(tǒng)舉例
人眼
人手
在這個(gè)例子中，
①杯子的位置作為人控制手要達(dá)到的位置（給定量）。
②人眼（比較器）（檢測裝置）一方面感知該控制系統(tǒng)輸出量即人手的位置命令另一方面得出它與給定量之間的差距，大腦相當(dāng)于控制器。
③人手兼職執(zhí)行器和被控對象雙重角色。
顯然該系統(tǒng)具備較高的控制精度且抗干擾能力強(qiáng)，其原因就在于它將給定量與所檢測的被控量進(jìn)行比較，也就是說我們?nèi)绻黾訖z測和比較環(huán)節(jié)，就能解決干擾的問題，做到高精度的控制。
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn):

1)系統(tǒng)輸出量對控制作用有直接影響。

2）有反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小誤差。

3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)，可以自動(dòng)減弱其影響。
4)低精度元件可組成高精度系統(tǒng)；
舉例
2、人工調(diào)節(jié)液面
1、電冰箱的溫度控制系統(tǒng)
1、電冰箱的溫度控制系統(tǒng)
控制
電路
電機(jī)-壓縮機(jī)組
電冰箱
制冷量
箱內(nèi)實(shí)際溫度
預(yù)設(shè)溫度
檢測裝置
（熱敏電阻）
比較器
眼睛
大腦
手、閥門
容器
給定值
比較器
液面位置
2、人工調(diào)節(jié)液面
水流量
浮球
控制器
閥門
水箱
預(yù)設(shè)水位
進(jìn)水量
比較器
3、供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)
水箱內(nèi)水位
熱電偶
控制器
加熱器
加熱爐
設(shè)定溫度
比較器
4、加熱爐的溫自動(dòng)控制系統(tǒng)
熱量
爐內(nèi)溫度
5 、抽水馬桶水箱控制系統(tǒng)
-
給定 +
水位
比較器
連桿機(jī)構(gòu)
進(jìn)水閥門
水流量
水箱
水箱內(nèi)水位
浮球
-
6、糧庫的濕度和溫度自動(dòng)控制，一般采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，增設(shè)定時(shí)檢測溫度和濕度的裝置，與給定的溫度和濕度比較，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，相應(yīng)調(diào)節(jié)溫度和濕度。方框圖如下：
+
比較器
控制器
降溫除
濕裝置
糧倉
實(shí)際溫度濕度
溫度濕度
檢測裝置
-
設(shè)定溫度、濕度
7、家用壓力鍋的工作原理
安全閥上有一個(gè)重錘，它平時(shí)壓在高壓鍋的排氣孔上。當(dāng)高壓鍋內(nèi)溫度升高時(shí)，鍋內(nèi)氣體壓力增大，超過一定值，重錘被頂起，蒸汽外冒，鍋內(nèi)氣體壓力下降到安全值范圍內(nèi)。
重錘
出汽孔
壓力鍋
鍋內(nèi)壓力
重錘
重錘重力
比較器
出氣量
(1)光控窗簾控制系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)
控制器（光的檢測裝置）
電動(dòng)機(jī)
窗簾
設(shè)定光線強(qiáng)度
窗簾開或閉
轉(zhuǎn)動(dòng)
(4)交通路口紅綠燈自動(dòng)控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時(shí)間）系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)
一般的交通路口紅綠燈控制系統(tǒng)，其紅、綠、黃燈亮的時(shí)間是固定的，不會(huì)根據(jù)車流量大小而改變紅綠燈的時(shí)間，這種紅綠燈控制系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。
控制器（電腦）
時(shí)序控制裝置
紅綠燈
設(shè)定亮、滅時(shí)序
燈亮、滅
時(shí)序
電流
比較器
控制器路
紅綠燈
路面車輛
感應(yīng)裝置
給定
車流量
紅綠燈時(shí)間
車流量
如果控制系統(tǒng)能根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時(shí)間，說明控制系統(tǒng)有檢測車流量的裝置，并把檢測到的信息反饋給控制系統(tǒng)，從而改變紅綠燈的時(shí)間，紅綠燈的時(shí)間是該系統(tǒng)的控制量，這是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
+
-
該調(diào)速器的傳感裝置是四連桿機(jī)構(gòu)和重球構(gòu)成的離心擺。重球的升降帶動(dòng)套筒的升降，再通過調(diào)節(jié)杠桿，調(diào)節(jié)閥門的大小。
離心式調(diào)速器對蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的控制：
主彈簧及連接桿
活動(dòng)觸點(diǎn)
電冰箱
感溫包

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