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課件46張PPT。4.2控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程 1、自動門
自動門的動作過程是：當門口沒有人時，門是關著的；當有人來到門口時，門打開；當人離開門口后一段時間，門又關閉。
自動門的功能和技術要求有：
功能：
（1）無人時，常關；
（2）有人時，開門。技術要求：
（1）當人距門1m時，門即打開。
（2）門打開后，延時10s后關門。
系統(tǒng)組成：門、電動機、控制器、傳感器。
工作過程
（1）當有人到達門前某一距離時，傳感器感知，并發(fā)出“有人”的信號（2）控制器接到傳感器傳來的信號后，經(jīng)變換放大后傳給電動機（這里的電動機叫做執(zhí)行器，也稱為驅動器）；（3）電動機根據(jù)傳來的開門信號轉動，門被打開（這里的門叫做被控制對象，也稱為控制對象，簡稱對象）
（4）控制器保持開門信號延遲后，自動發(fā)出關門信號，電動機反轉，門重新關閉。
系統(tǒng)組成與工作過程如圖：2、水箱水位控制當水箱內(nèi)的水沒有達到設定的水位時，水箱的水龍頭打開，向水箱內(nèi)放水；當水面達到設定位置，水龍頭關閉。它有兩種控制方式：一為人工控制；一為自動控制，下面開始研究這樣兩種控制。自動水箱水位控制和人工對比組成：
人工：水箱、進水閥門。
自動：水箱、閥門、連桿結構、浮子。
工作過程：
人工：主要是用人眼監(jiān)視水面高度。
自動：主要是利用浮子進行傳感。 控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制(手動控制)和自動控制。控制的分類 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。關/開門駕駛汽車 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。太陽能路燈自動門
請說說你所了解的人工控制和自動控制的事例。 馬上行動控制實例1自動控制人工控制人工控制控制實例1人工控制自動控制自動控制從執(zhí)行控制的部件來分：機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等等。在很多的控制事例中，控制的手段可以是綜合的。控制實例2汽車自動門汽車剎車氣動控制機械控制、氣動控制紅外線自動門電子控制控制實例2機械控制、自動控制控制技術的發(fā)展-農(nóng)田灌溉挑水 ? 水車 ? 抽水機控制技術的發(fā)展-乘涼手搖扇 ? 電風扇 ? 空調(diào)機輸入與輸出在我們的水箱水位控制中對于水位高低，可以用水面高度這樣的量來計量，因此，對于輸入、輸出就有了輸入量，輸出量的叫法。
這里實際的水位即為被控量，即輸出量，閥門開度為空置量。控制系統(tǒng)輸入量控制系統(tǒng)輸出量 歸納共同點：
使用下面的方框來表示上述控制系統(tǒng) 自行車傳動控制系統(tǒng):
腳踩的力
(輸入)腳蹬、曲柄、鏈輪、
中軸、鏈條、飛輪自行車行駛的速度
（輸出）根據(jù)自行車行駛、電風扇轉動具體的案例畫出控制系統(tǒng)方框圖：電風扇風速的檔位
（輸入）電機、扇葉風速
（輸出）電風扇的風速控制系統(tǒng)結論任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構成了一個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)的輸入與輸出之間有一定的對應關系。
馬上行動 是是是接通電源的電信號
接通電源的電信號
接通電源的電信號
電燈的照
明亮度
電燈的照
明亮度
電燈的照
明亮度
開關、燈泡、燈座、導線、電源可調(diào)電阻開關、燈泡、燈座、導線、電源聲傳感器開關、燈泡、燈座、導線、電源
閉環(huán)控制與開環(huán)控制系統(tǒng)信息流經(jīng)一個閉合環(huán)路，這類系統(tǒng)稱之為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
閉環(huán)控制系統(tǒng)中，將輸出信息反傳給比較環(huán)節(jié)做法，稱之為反饋。
在我們的自動門實例中沒有反饋，也就不存在閉環(huán)，這類系統(tǒng)稱之為開環(huán)控制系統(tǒng)。
閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)，是兩類不同的系統(tǒng)。從構成形式上看，二者的不同表現(xiàn)為有反饋或無反饋，從本質上看二者的不同在于信息流的傳遞方式不同。例: 電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng) 用手按動按鈕開關,輸入一個觸發(fā)信號
音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作,產(chǎn)生一組載有“音樂”的電信號.
揚聲器將電信號轉變?yōu)橐魳仿?
輸出的音樂聲的變化對系統(tǒng)的控制狀態(tài)并不產(chǎn)生影響,即不存在反饋.輸入:
控制(處理):
輸出:
特點:開環(huán)控制系統(tǒng)以聲控電燈為例寫出控制過程方框圖：控制器執(zhí)行器被控對象輸入量輸出量開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖輸入量——控制系統(tǒng)的給定量
輸出量——控制系統(tǒng)所要控制的量
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
執(zhí)行器——直接對被控對象進行控制的裝置或元件
被控對象——控制系統(tǒng)所要控制的裝置或生產(chǎn)過程開環(huán)控制系統(tǒng) 《一千零一夜》里的一個故事：阿里巴巴和四十大盜的故事里有一扇神奇的門，請寫出“芝麻開門”聲控開門系統(tǒng)： 開環(huán)控制系統(tǒng)輸入量聲音傳感器電動機門輸出量練習 揚聲器音樂聲音樂集成電路路燈光的變化電子電路鎖舌鎖舌的運動集成電路集成電路門門的開關
練習 應用一般開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖畫出以下控制系統(tǒng)的控制方框圖：
公共汽車車門控制系統(tǒng)、
紅綠燈定時控制系統(tǒng)、
鬧鐘定時控制系統(tǒng)、
自動烘手機控制系統(tǒng)、
游泳池注水定時控制系統(tǒng)
機電控制式水位控制 閉環(huán)控制系統(tǒng)水箱閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖控制器執(zhí)行器給定量被控量檢測裝置比較器水流量給定量——作用于控制系統(tǒng)的物理量，預先給定的
被控量——需要進行控制的物理量
控制器——對被控對象起控制作用的設備總體，即控制裝置
執(zhí)行器——執(zhí)行控制器的指令
被控對象——需要控制的機器、設備或生產(chǎn)過程
閉環(huán)控制系統(tǒng)比較器是將給定量與所測的被控量進行比較，求出偏差
控制器將這一偏差進行運算處理，并向執(zhí)行器下達控制命令；
執(zhí)行器根據(jù)指令對被控對象進行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。閉環(huán)控制系統(tǒng)家用電冰箱的結構和制冷原理圖組成：壓縮機、冷卻器和散熱器，它們之間用一根管道相連。
管道里裝有一種沸點很低的制冷劑。壓縮機在管道的底部，它使制冷劑不斷地在管道里循環(huán)。制冷劑流動到狹窄的毛細管時，受到強大壓力，由氣態(tài)變成液態(tài)，通過散熱器對外放出熱量。當制冷劑通過較粗的管道組成的冷卻器時，由于壓力突然降低，制冷劑由液態(tài)立即變?yōu)闅鈶B(tài)，從而吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度降低，達到制冷的效果。閉環(huán)控制系統(tǒng)家用冰箱是閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制方框圖反饋(電子電路)
(繼電器)(冷藏室)溫度傳感器(微型電腦）比較器預置溫度調(diào)節(jié)裝置動畫演示 根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預先設置一個恰當?shù)睦洳販囟取?br/> 由電子電路組成,核心部件是一個微處理器——微型電腦。能對預置設定的溫度和輸出中檢測到的電信號進行比較、分析和判斷，并發(fā)出命令
由電磁繼電器組成。當它接到“接通”壓縮機指令時，便接通壓縮機工作電路。當它接到“停止”的指令時，繼電器便斷開壓縮機的工作電路。
主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器裝在冷藏室內(nèi)，它將檢測到的冰箱冷藏溫度轉變?yōu)殡娦盘柌⒎答伒诫娮涌刂葡到y(tǒng)的控制（處理）部分。輸入：控制(處理)：輸出：檢測與反饋：
——當接通電源后，控制電路命令執(zhí)行器接通壓縮機工作電路，制冷劑不斷地在管道中循環(huán)，并吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度下降。同時，冷藏室內(nèi)的溫度傳感器不斷地檢測箱內(nèi)溫度，并把溫度變化的電信號反饋到控制（處理）部分，控制部分對預置的溫度和反饋的溫度進行比較、分析、處理。當電冰箱內(nèi)的溫度達到設定的溫度時，控制部分發(fā)出指令給電磁繼電器，繼電器立即切斷壓縮機工作電路，制冷工作停止。
——當電冰箱內(nèi)溫度回升并超過設定溫度時，電子控制電路又發(fā)出指令，使電磁繼電器接通壓縮機工作電路，壓縮機重新工作并進行制冷。閉環(huán)控制系統(tǒng)（2）閉環(huán)電子控制系統(tǒng)與開環(huán)電子控制系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點？
閉環(huán)電子控制系統(tǒng)具有監(jiān)測和反饋功能，可以提高控制的精度，而且實現(xiàn)控制的自動化。練習根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別進行分析、判斷，在你認為正確的表格中打 說明各控制系統(tǒng)屬于哪種控制系統(tǒng)，并畫出控制方框圖：
1、十字路口的紅綠燈定時控制系統(tǒng)；
十字路口自動控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng)
2、商店門口的卷簾門；
希羅的自動門
3、游泳池注水定時控制系統(tǒng)；
游泳池注水水位控制系統(tǒng)
練習

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