資源簡介

課件34張PPT。控制系統的基本組成與工作過程1、控制系統的基本組成
2、開環與閉環控制系統的比較回顧什么是控制？
控制技術的應用？
什么是控制系統？
生活、社會、工作、軍事等人們為了使事物朝期望的方向發展而采取的手段。手機手機里的傳感器指紋識別傳感器：滑動式、接觸式
圖像傳感器
重力傳感器（加速度傳感器）
光電傳感器
距離傳感器
氣壓傳感器：檢測大氣壓，當前高度，輔助GPS
三軸陀螺儀
國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量件并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”LEGO機器人以積木搭建為主，ROBOLAB編程以圖形化界面呈現。通過電腦編程，依靠程序完成一定操作或任務的機械裝置。它可以有視覺、觸覺、聽覺等感覺功能，有識別和自主行動功能。
搭建機器人的主要零件有：微控制器，傳感器，動力（馬達），齒輪和積木塊。樂高里的傳感器：
觸動傳感器 光電傳感器 顏色傳感器 角度傳感器 超聲波傳感器 紅外傳感器
陀螺傳感器
其他：溫度傳感器 稱重傳感器 雷達傳感器
電導傳感器 酸、堿、鹽濃度傳感器等控制系統中的概念傳感器：
控制器：
執行器：
比較器：
將非電信號轉化為電信號。
傳送給控制器。實為一監測元件。 產生控制作用的信號
和放大信號使信號轉換成適于執行器工作的信號。 執行元件。又稱為驅動器。
直接作用于控制對象，使被控量達到某個數值。是將輸入量與反饋量進行比較，求出偏差。控制系統中的概念輸入量（給定量）：控制系統的給定量。
輸出量（被控量）：控制系統所要控制的量。
偏差量：輸入量與輸出量間的差值。
反饋量：輸入量與實際需要量的差值。
自動門P105功能
技術要求
系統組成
工作過程水箱水位控制功能
系統組成
工作過程
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，并發出“有人”的信號（2）控制器接到傳感器傳來的信號后，經變換放大后傳給電動機（這里的電動機叫做執行器，也稱為驅動器）；（3）電動機根據傳來的開門信號轉動，門被打開（這里的門叫做被控對象，也稱為控制對象，簡稱對象）
（4）控制器保持開門信號延遲后，自動發出關門信號，電動機反轉，門重新關閉。
系統組成與工作過程如圖：
問題思考、討論交流P107傳感器控制器1m電動機工作過程：門 （10s后）自動門的控制系統方框圖轉動人體熱輻射開或關控制器執行器被控對象控制量傳感器紅外傳感器控制電路電動機玻璃門輸入量輸出量擴展思考《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，只要喊一句咒語：“芝麻開門！”你就會得到滿屋數不盡、用不完的金銀財寶。請你根據自動門控制系統控制過程和原理，通過稍加改動，寫出“芝麻開門”聲控開門系統的控制方框圖：2、水箱水位控制當水箱內的水沒有達到設定的水位時，水箱的水龍頭打開，向水箱內放水；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。自動水箱水位控制和人工對比功能：
1、撥動沖水按鈕，出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，水箱進水直至水位到設定高度，進水閥關閉。
技術要求(自動)：
當水箱水位低于設定高度時，進水口開始進水。
當水箱水位高于設定高度時，進水口停止進水。
系統組成：
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：主要是用人眼監視水面高度。
自動：主要是利用浮子進行傳感。
系統分析：被控對象：
浮球：
被控量：
控制量：
抽水馬桶的水箱
水位高度的檢測裝置（傳感器）
水箱水位的高度
進水管的水流量（進水量）
工作原理當水位差不為零，此信號經連桿機構使閥門打開，放水入水箱；浮子將實際水位信號反傳給比較環節，形成新的水位差信號，當水位差為零，閥門將關閉，不再進水，實現水箱水位自動控制。比較器控制量兩種控制方式比較環節方式人眼人腦
和手閥門水箱浮子連桿
機構閥門水箱控制系統輸入量控制系統輸出量 歸納共同點：
使用下面的方框來表示上述控制系統結論任何一種控制的實現，都要通過若干環節，這些環節就構成了一個系統，稱為控制系統。
控制系統的輸入與輸出之間有一定的對應關系。控制系統的基本組成被控對象和控制裝置.
控制裝置：傳感器，控制器，執行器等環節，對于閉環系統，還有比較環節和反饋環節。
開環和閉環
開環控制就是輸出結果對系統的控制沒有影響，也就是被控量的變化不會引起控制量的改變，即沒有反饋。否則，為閉環控制。開環控制與閉環控制系統在我們的自動門實例中沒有反饋，也就不存在閉環，這類系統稱之為開環控制系統。
信息流經一個閉合環路，這類系統稱之為閉環控制系統。
閉環控制系統中，將輸出信息反傳給比較環節做法，稱之為反饋。
開環系統和閉環系統，是兩類不同的系統。從構成形式上看，二者的不同表現為有無反饋，從本質上看二者的不同在于信息流的傳遞方式不同。閉環控制系統具有監測和反饋功能，可以提高控制的精度，而且實現控制的自動化。但結構設計復雜。開環與閉環控制系統的比較開環控制系統結構簡單，容易設計，缺點是控制精度不高。畫五官在黑板上畫兩張大臉，請兩位同學上來“補充完整”。
要求：
閉著眼睛（轉兩圈）畫，
睜著眼睛畫（轉兩圈）
小游戲1、閉著眼睛畫：
人腦控制手畫鼻子：人腦——手——鼻子；
控制過程中，沒有反饋環節，不能對控制結果加以修正、調節。是個單程的控制流向。這種控制，稱為開環控制。
2、睜著眼睛畫：
人腦控制手畫鼻子，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細的控制手去畫好鼻子。控制過程中有反饋環節可以把控制結果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這種控制稱為閉環控制。
人腦——手——畫鼻子|
|———眼睛—————|馬上行動根據開環控制系統和閉環控制系統的區別進行分析、判斷，在你認為正確的表格中打答案(1)開環控制
(2)門
(3)框圖如下：（每空3分）課后思考自動水箱控制系統，如果要節約用水，減少水箱每次沖水量，該怎么改進，你能想出哪幾種方案？總結控制系統
開環系統和閉環系統

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