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課件41張PPT。控制與設計控制的含義　　　 人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段使事物向期望的目標發展，這就是控制。①控制的對象是什么？②控制要達到什么目的？③采取什么控制手段？控制的三要素控制的手段　　　 控制人工干預的情形人工控制自動控制人工控制——控制過程是在人的直接干預和　
　　　　　　　全程干預下進行的。如人工紡紗、打開普通自來水龍頭、按鍵打開電燈、駕駛汽車等自動控制——指在無人直接參與的情況下，使事物
的變化準確地按照期望的方向進行。
如數控機床、飲料自動裝罐生產線、花房恒溫控制、十字路口紅綠燈的轉換等。太陽能路燈自動門按照執行部件的不同，控制可分為機械控制、氣
動控制、液壓控制，電子控制等。機械控制氣動控制液壓控制電子控制 【例1】普通家用調光臺燈的燈光亮度控制屬于( )
A．自動控制 B．電子控制
Ｃ．機械控制 D．氣動控制 答案：B （分析） 本題考查“控制的手段與方法”。所謂自動控制和手動控制是以控制過程中人工干預的不同情形來區分的。家用調光臺燈的燈光亮度的調整一般是用轉動開關旋鈕來實現的，故屬于手動控制。若按照控制系統執行部件的不同來區分，控制又可分為機械控制、氣動控制、電子控制等，家用調光臺燈燈光亮度的調整是通過改變電子元件來實現的，故屬于電子控制。 控制的應用自古就有，并在近代得到了迅速發展，它涉及到社會生活生產的各個領域。控制的應用　　　 4、控制系統（開環節控制系統和閉環控制系統）一般的控制過程都有一個輸入和輸出。
任何一個控制的實現，都要通過若干環節，這些環節，構成一個系統，我們稱這為控制系統。簡單的控制系統由兩個部分組成，即被被控對象和控制裝置。控制裝置包括：傳感器、控制器、執行器等環節。
對于閉環系統來說，還包括反饋環節與比較環節。
控制系統的輸入與輸出之間有一定的對應關系
開環控制系統　　　 被控對象執行器控制器輸入量控制量輸出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。開環控制系統的特征：系統的輸出量僅受輸入量的控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。對各環節的理解：輸入量：控制系統的給定量。
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。
執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件
控制量：執行器的輸出信號。
被控對象：控制系統中所要控制的裝置或生產過程。
輸出量：控制系統所要控制的量。
聲控燈的系統框圖。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－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。音樂聲信號強，水泵的轉速就快，噴頭的壓力就大，噴出的水柱就高。反之，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。請回答以下問題：
請畫出控制方框圖音樂
信號聲電轉
換裝置
和電機水泵噴頭水柱
高低1、是開環控制系統還是閉環控制系統？
2、輸入量和輸出量分別是什么?轉速控制器閥門水箱給定水位實際水位水箱水位自動控制進水量2、閉環控制系統　　　 2、閉環控制系統　　　 把系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。給定量被控量控制量控制器執行器被控對象檢測裝置閉環控制系統的特征 在系統的輸入量和輸出量之間，還有一條從輸出量返回到輸入端的反饋環節，它們形成了一條閉合回路，反饋環節使得輸出量的改變對控制的過程產生直接影響。電冰箱的溫度控制系統
空調器溫度控制系統方框圖：
控制器是控制電路或控制溫控裝置
執行器是制冷或制熱裝置
控制對象是“容器”
檢測器是檢測溫度改變的裝置總結：溫度控制型控制系統特點 有人說“開環控制系統都是人工控制系統”，
自動控制系統都是閉環控制系統你認為這一說
法是否正確，試舉例說明。
自動門、聲控燈、聲控門。思考【例2】下列關于控制系統工作過程的說法，正確的是( )
A．信息只能從輸入端傳至輸出端
B．信息只能從輸出端傳至輸入端
C．開環控制系統的信息只能從輸入端傳至輸出端
D．閉環控制系統的信息只能從輸出端傳至輸入端
答案：C （分析）本題考查控制系統的工作過程與方式。控制系統在工作過程中，若從信息的傳輸過程分析歸類．可以把控制系統分成開環控制系統和閉環控制系統兩類。開環控制系統的結構和原理比較簡單，信息只從輸入端傳至輸出端，僅有一條路徑。它的缺點是控制的精確度不高。閉環控制系統的結構和原理比較復雜，信息流經的路徑有兩條，一條是輸入端傳至輸出端，另一條是將輸出端信息反傳到輸入端的比較環節。它的優點是有較高的控制精度和較強的抗干擾性能。 控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。干擾因素設定的
飛行航道飛機手機信號實際的
飛行航道干擾因素的產生原因環境人為影響自行車行駛速度變化的風影響船只行駛的風浪手機信號干擾因素的處理利用克服削弱干擾
消除干擾
提高控制系統的性能（利用反饋）控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。控制器閥門水箱給定水位實際水位干擾1、影響水位控制的干擾
因素有哪些？2、浮球起什么作用？思考閉環控制系統與開環控制系統的比較控制系統的設計1、開環控制系統的設計例：普通電風扇控制系統的設計
被控對象——電風扇；
被控量——電風扇輸出的風速；
控制量——電機的轉速；
閉環控制系統的基本要求：
1，閉環控制系統必須是穩定的；
2，系統的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內；
3，要有較好的抗干擾性能；2、閉環控制系統的設計例：抽水馬桶水箱的自動控制系統的設計
2、閉環控制系統的設計一、明確設計目的二、確定設計方案三、選擇實現方法四、完成設計五、評估簡單控制系統的設計過程：2007年：
15．小強用恒溫箱進行實驗時，發現恒溫箱的溫度持續升高，無法自動控制。經檢查，恒溫箱的控制器沒有故障。參照右圖，下列故障判斷正確的是
A．只可能是熱敏電阻出現故障
B．只可能是溫度設定裝置出現故障
C．熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現故障
D．可能是加熱器出現故障
答案： C
〖解析〗此系統為閉環控制系統。根據閉環控制系統框圖

既然恒溫箱溫度不斷升高所以加熱器正常，題中說控制器沒有故障，因此反饋通道可能出現問題。即熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現故障。
歷年考題及詳解：19．（4分）某辦公樓大廳采用自然光照明，控制系統如右圖，大陽光經過反光鏡反射到反光球面鏡上，反光球面鏡再將光線反射到大廳，從而達到采集自然光的目的。當大陽移動后，光線到達反光球面鏡的位置也隨之發生偏移，相應的傳感器就會受到光照產生電信號，控制器根據不同傳感器送來進來的信號控制反光鏡作相應的調整。
（1）該系統是開環控制系統還是閉環控制系統？
（2）該系統中，被控對象是_____________。
（3）控制器與人體哪個器官的功能是類似的？
（4）請再寫出兩種利用太剛能的產品。
答案：（1）閉環控制系統（2）反光鏡（3）大腦（4）太陽能熱水器、太陽能電池、太陽能飛機、太陽能路燈等〖解析〗　（1）題：主要是區分開閉環控制，其中開環控制的輸出量不對系統的控制產生任何影響，如自動門、紅綠燈、火災報警、鬧鐘定時等，而閉環控制的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響，實現真正意義上的“全自動控制”，如空調、電冰箱、自動飲水機等，而本題的關鍵是要認真審題“當太陽移動后，光線到達反光球面鏡的位置也隨之發生偏移，相應的傳感器就會受到光照產生電信號，控制器根據不同傳感器送來的信號控制反光鏡作相應的調整。”這樣看來太陽移動，通過控制系統反光鏡作相應的調整，所以是閉環控制系統，一定要透徹分析題意。
（2）題：主要考查了控制系統的主要部件，被控對象的主要作用是輸出被控量，本題的關鍵是方向問題，所以反光鏡是被控對象。
（3）題：是對技術知識的遷移，體現了對知識點的理解程度。在控制系統中控制器是整個控制的“中樞”，如人的大腦、計算機的CPU等。
（4）題：“請再寫出兩種利用太陽能的產品”，城市學生經常見到太陽能熱水器、太陽能路燈等，在農村也常使用“太陽灶”，充分體現了處處皆有學問在，再加上課本中經常提到的太陽能電池，本題得全分比較簡單，但實際考生作答并不理想。48.（1分）普通高壓鍋使用過程中，當鍋內壓力達到一定值時，壓力閥會浮起來并放氣，使鍋內壓力維持在預定值水平。該壓力控制系統是
①人工系統 ②自然系統
③人工（手動）控制 ④自動控制
A.①③ B. ①④ C.②③ D.②④
答案：B41．(1分)某品牌電熱水壺(右圖)設有防燒干裝置，當壺中水量低于一定值時，電源會自動斷開；壺蓋經過特殊設計，水燒開時，蒸汽會使水壺發出蜂嗚聲，起到提醒作用。下列說法正確的是
A．壺中水溫為防燒干系統的輸入量
B．蜂嗚聲體現了人機工程學中的人機信息傳遞
C．設計該水壺時，不必考慮壺蓋的重量
D．設計該水壺時，主要遵循了美觀性原則
答案：B
解析：壺中水的重量為防燒干系統的輸入量。壺蓋經過特殊設計，水燒開時，蒸汽會使水壺發出蜂嗚聲，需要考慮壺蓋的重量（壺內的壓力）。主要遵循了安全性原則。九、（11分）讓創新的熱情激蕩年輕的心靈，讓創新的喜悅充盈蓬勃的青春。
項目名稱：防風自動關窗裝置的制作
結構：①風力感應部分，包括安裝在戶外的風向標，風力板和彈簧（穩定風力板）
②窗體傳動部分，包括窗體滑輪，牽引線和引線滑輪
③電路部分，包括電源（E）、電機（M），觸頭開關（K1）和嵌入墻體中的按壓開關（K2）
工作原理：①窗戶打開時，K2在彈簧的作用下自動閉合，防風功能處于待命狀態。
②起風時，風向標轉向來風方向，風力板受風力推動發生偏轉，使K1閉合，電機驅動窗戶向左移動。
③待窗戶關閉時，窗框推壓K2撞桿并使其斷開，電源切斷，自動防風功能關閉。
（1）請填寫圖框中的①------________②------_________。
（2）該系統的被控對象是___________。58.（1分）風力板平面與風向標尾翼平面之間的最夾角為___________。
59. （1分）窗戶打開，防風功能處于待命狀態時的電路圖是
60. （1分）制作風力板最合適的選材是
A.普通硬紙板 B.鑄鐵板 C.太陽能電池板 D .硬鋁板
61.安裝電源時，要用螺絲釘將電源固定在木質底座上。下列組合最省力的是
A.細柄螺絲刀，密紋螺絲釘 B.粗柄螺絲刀，密紋螺絲釘
C. 粗柄螺絲刀，疏紋螺絲釘 D. 細柄螺絲刀，疏紋螺絲釘62.（2分）防風功能啟動時，如果電機帶動窗體向右移動，原因是
A.電機極性接反 B.電源電壓不足 C.K1接反 D.K2J接反
63.（2分）為進一步改進和完善裝置的功能，需要在測試基礎上調整設計。下列可以提高風力感應靈敏度的是
A.適當增加風力板面積 B.縮短懸掛風力板連桿的長度
C.減小風向標尾翼面積 D.調節K1,使其觸頭間距增大答案：57、 （1）①風向標 ②如何感應風力
58、 90
59、 C
60、 D 61. B
62、 A 63.A

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