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課件46張PPT。第四單元 控制與設(shè)計（Control Design）控制系統(tǒng)的工作過程與方式 自行車行駛的速度控制是通過腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、飛輪等部件來實現(xiàn)的。騎車人的雙腳踩動腳蹬帶動曲柄繞中軸做回轉(zhuǎn)運動，由鏈輪經(jīng)鏈條傳到后軸的飛輪而帶動車輪旋轉(zhuǎn)，這些部件就構(gòu)成了自行車的傳動（或動力）控制系統(tǒng)。 一、控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)腳踩的力腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪自行車行駛速度一、控制系統(tǒng) 電風(fēng)扇的風(fēng)速控制是通過改變電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。給電風(fēng)扇設(shè)定風(fēng)速擋位，電機就以一定的轉(zhuǎn)速帶動扇葉轉(zhuǎn)動，輸出預(yù)定的風(fēng)速。風(fēng)速擋位是該控制系統(tǒng)的輸入，扇葉轉(zhuǎn)動的風(fēng)速是該控制系統(tǒng)的輸出，一個擋位對應(yīng)著一個風(fēng)速。 一、控制系統(tǒng)電風(fēng)扇風(fēng)速的檔位電機、扇葉風(fēng)速一、控制系統(tǒng) 任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。 含義：一、控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。 P102 馬上行動是接通電源的電信號鍋內(nèi)的溫度P102 馬上行動是接通電源的電信號脫粒機脫粒的量P102 馬上行動是紅外線裝置檢測到人手發(fā)出的信號出水量一、控制系統(tǒng)分類：開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng) 在游泳池注水控制系統(tǒng)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度與進水的時間是一一對應(yīng)的。我們就可以通過設(shè)定注水時間，使游泳池的水位達(dá)到希望的高度。將注水的時間值（假設(shè)為2小時）設(shè)定到定時器中，開啟進水閥注水，一旦時間到達(dá)，定時器就會通知進水閥門關(guān)閉，停止向游泳池注水。 開環(huán)控制系統(tǒng)分析： 游泳池的水位只受設(shè)定的注水的時間控制，這里，作為輸入的設(shè)定的注水時間可以計算，稱為輸入量；作為輸出的游泳池的水位可以用水面高度這樣的量來計算，稱為輸出量。 開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)定注水的時間定時器進水閥門游泳池游泳池的水位輸入輸出水流量 開環(huán)控制系統(tǒng)定義： 控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制系統(tǒng)舉例十字路口的紅綠燈定時控制系統(tǒng) 樓宇的防盜報警控制系統(tǒng) 火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 公園的音樂噴泉自動控制系統(tǒng) P103 案例分析紅外裝置是否檢測到人體熱輻射發(fā)出的信號 控
制
電
路電
機自
動
門門的開啟或關(guān)閉 轉(zhuǎn)動輸入輸出P103 馬上行動1.居民樓道里使用的自動聲控?zé)?.自動烘手機3.直流電動機4.數(shù)控機床開環(huán)控制系統(tǒng) 在控制系統(tǒng)中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。 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 控制量開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖輸入量： 控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進水的設(shè)定時間 開環(huán)控制系統(tǒng)輸出量（被控量）： 控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號，如游泳池的水位 開環(huán)控制系統(tǒng)控制器： 對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路 開環(huán)控制系統(tǒng)執(zhí)行器： 直接對被控對象進行控制的裝置或元件，如進水閥門 開環(huán)控制系統(tǒng)被控對象： 控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池 開環(huán)控制系統(tǒng)控制量： 執(zhí)行器的輸出信號，如流過閥門的水量。 開環(huán)控制系統(tǒng)P104 案例分析 閱讀水泵抽水控制系統(tǒng)，并畫出控制系統(tǒng)的方框圖，找出輸入量、控制器、執(zhí)行器、控制量、被控對象、輸出量。P104 馬上行動1.（1）煮飯時，電源接通，內(nèi)鍋放在發(fā)熱盤（內(nèi)嵌電發(fā)熱管的鋁合金圓盤）上，使鍋內(nèi)溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到80攝氏度以上，飯煮熟，進入保溫狀態(tài)。P104 馬上行動1.（2）公共汽車車門的開關(guān)控制是氣動控制，司機操作開關(guān)的裝置，電流控制“電磁閥”的啟閉，通過電磁閥決定壓縮空氣的流向，最后由壓縮空氣推動活塞開門或關(guān)門。P104 馬上行動2.電視機和遙控器組成一個開環(huán)控制系統(tǒng)。接通電源，打開電視機開關(guān)，將遙控器的前端對準(zhǔn)電視機上的紅外檢測裝置，通過按按鈕，可以選擇頻道節(jié)目。P105 探 究1.賓館自動叫醒服務(wù)工作過程:客人撥通自動叫醒服務(wù)電話，電腦自動應(yīng)答，并提示客人輸入房間號和需叫醒的時間，到時電腦將自動打電話叫醒客人。本系統(tǒng)要確保電腦自身的計時準(zhǔn)確。P105 探 究2.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由火災(zāi)探測器、現(xiàn)場報警部件和報警控制器組成。火災(zāi)探測器包括感煙探測器和感溫探測器；現(xiàn)場報警部件包括警鈴、訊響器、報警門燈等；報警控制器按顯示方式的不同分為數(shù)碼顯示和液晶漢顯兩種不同的類型。煙霧信號感煙探測器報警控制器報警部件報警信號 P105 探 究閉環(huán)控制系統(tǒng) 前述利用開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)給游泳池注水，是通過設(shè)定時間來控制進水閥門的關(guān)閉的。如果在進水時間內(nèi)，時水管的水壓變小，使得進水流量變小，就會出現(xiàn)設(shè)定時間到了，而水池的水還沒有加到設(shè)定水位的情況。解決這一問題的辦法是，將輸入由設(shè)定注水時間改為設(shè)定游泳池水位，增加一個檢測游泳池水位的裝置（如水位電極），檢測游泳池的實際水位，并把測量值返回到控制系統(tǒng)的輸入端，通過一個具有計算功能的裝置（比較器），與給定值相比較，當(dāng)實際水位比設(shè)定水位低時，控制器控制進水閥門繼續(xù)注水；當(dāng)實際水位達(dá)到設(shè)定的水位時，控制器發(fā)出信號關(guān)閉進水閥門。 閉環(huán)控制系統(tǒng)給定水位控制器進水閥門游泳池水流量檢測裝置游泳池的水位× +-閉環(huán)控制系統(tǒng)定義： 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)給定量控制器執(zhí)行器被控對象控制量檢測裝置被控量× +-閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖比較器閉環(huán)控制系統(tǒng)家用縫紉機的縫紉速度控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)P106 馬上行動電冰箱的溫度控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)P106 馬上行動走道路燈的聲光控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)P106 馬上行動交通路口紅綠燈自動控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)P106 馬上行動希羅的自動門火爐連動系統(tǒng)廟門門的開/關(guān)相關(guān)量門的開/關(guān)1.家用壓力鍋的壓力控制是開環(huán)控制系統(tǒng)。通過高壓鍋蓋上的安全閥和排氣孔實現(xiàn)壓力控制。安全閥上有一個重錘，一般情況下，它壓在高壓鍋的排氣孔上。當(dāng)鍋內(nèi)的溫度升高時，鍋內(nèi)壓力增大，由于壓力的用作，重錘被抬起，蒸汽不停地從排氣孔中排出。使高壓鍋內(nèi)的壓力下降到安全值范圍內(nèi)。P107 練習(xí)P107 練習(xí)2.增設(shè)定時檢測溫度和濕度的裝置，與給定的溫度和濕度值比較，當(dāng)出現(xiàn)偏差時，相應(yīng)調(diào)節(jié)溫度和濕度。P107 練習(xí)3.當(dāng)壓力過高時，蒸汽把橫桿連同重錘頂起來，使鍋爐內(nèi)的蒸汽通過排氣孔排出，使壓力降到限定值。
? 橫桿的作用：橫桿使重錘的位置可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)重錘左端的舉例從而改變限制的壓力值。

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