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(共24張PPT)
二 控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式
1、控制系統(tǒng)
2、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
3、閉環(huán)控制系統(tǒng)
第四單元 控制與設(shè)計(jì)
一、控制的手段與應(yīng)用
1、控制的手段
2、控制的應(yīng)用
1、控制的手段
控制：
人們按照自己的意愿或目的，通過(guò)一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，
理解人和控制現(xiàn)象，都要明確控制的對(duì)象是什么，控制要達(dá)到什么目的和控制手段。
控制的手段
在控制過(guò)程中，按人工干預(yù)的情形分為：
人工控制和自動(dòng)控制。
按照?qǐng)?zhí)行部件分為：
機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制、電子控制等。
2、控制的應(yīng)用
控制在生活、生產(chǎn)、軍事國(guó)防等領(lǐng)域中應(yīng)用
二 控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式
1、控制系統(tǒng)
2、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
3、閉環(huán)控制系統(tǒng)
在一個(gè)控制過(guò)程中，若干個(gè)控制環(huán)節(jié)組成的一個(gè)系統(tǒng)，稱(chēng)為控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的輸入和輸出之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
電子門(mén)鈴的電子控制系統(tǒng)
1、控制系統(tǒng)：
控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
主要特點(diǎn)：輸出不影響輸入，對(duì)輸出不需要測(cè)量，通常容易實(shí)現(xiàn)；
組成系統(tǒng)的元部件精度高，系統(tǒng)的精度才能高；
控制方式：按給定值操縱。信號(hào)由給定值至輸出量單向傳遞。一定的給定值對(duì)應(yīng)一定的輸出量。系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)事先的調(diào)整精度。對(duì)于工作過(guò)程中受到的擾動(dòng)或特性參數(shù)的變化無(wú)法自動(dòng)補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，多用于自動(dòng)售貨機(jī)，自動(dòng)報(bào)警器，自動(dòng)流水線等。
2、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖
輸入量
控制器
執(zhí)行器
被控對(duì)象
輸出量
定時(shí)器
進(jìn)水閥門(mén)
游泳池
設(shè)定注水時(shí)間
輸入
水流量
游泳池水位
輸出
控制量
自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)
控制電路
電機(jī)
自動(dòng)門(mén)
門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉
控制器
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
控制對(duì)象
輸入量
輸出量
控制量
系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3、閉環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn):
1)系統(tǒng)輸出量對(duì)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)；
游泳池水位
控制器
進(jìn)水閥門(mén)
游泳池
設(shè)定水位
水流量
檢測(cè)裝置
＋
－
控制器
執(zhí)行器
被控對(duì)象
檢測(cè)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
（1）反饋的涵義：控制系統(tǒng)中，輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋（feedback）
（2）反饋方法：利用反饋來(lái)分析和處理被控對(duì)象，通過(guò)系統(tǒng)的輸出來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行的方法。
3、1 反饋
閉環(huán)控制系統(tǒng)就是系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過(guò)反饋環(huán)節(jié)克服干擾因素而使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。
[核心]：通過(guò)反饋來(lái)減少被控量(輸出量)的偏差。
生活中的反饋：
反饋控制是一種在計(jì)劃執(zhí)行一段時(shí)間或結(jié)束后進(jìn)行的事后控制，主要為下一步計(jì)劃的實(shí)施總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，但它卻常常是管理控制工作的主要形式。例如投訴與反饋、留言反饋、意見(jiàn)反饋、環(huán)境反饋、教學(xué)活動(dòng)、超市反饋調(diào)查表、市場(chǎng)信息反饋系統(tǒng)、工作總結(jié)、 產(chǎn)品性能檢驗(yàn)、現(xiàn)代酒店控制方法等。
1、閉著眼睛畫(huà)：
　　人腦控制手畫(huà)眼睛：人腦——手——畫(huà)眼睛；
　　控制過(guò)程中，沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，不能對(duì)控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。是個(gè)單程的控制流向。這是開(kāi)環(huán)控制。
　　2、睜著眼睛畫(huà)：
　　人腦控制手畫(huà)眼睛，在此過(guò)程中，眼睛可以把手的位置及畫(huà)的效果及時(shí)反饋給大腦，使得大腦準(zhǔn)確精細(xì)的控制手去畫(huà)好眼睛。控制過(guò)程中有反饋環(huán)節(jié)可以把控制結(jié)果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這是閉環(huán)控制。
人腦
手
畫(huà)眼睛
眼睛
3、2 干擾因素
在控制系統(tǒng)中，除了輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素成為干擾因素。
克服干擾的基本方法： 1、消除干擾 2、減弱干擾 3、提高控制系統(tǒng)性能
控制器
執(zhí)行器
被控對(duì)象
檢測(cè)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
控制器
執(zhí)行器
被控對(duì)象
檢測(cè)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
3、3 功能模擬法
以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。
控制器：人腦 執(zhí)行器：人手 檢測(cè)裝置：人眼
人的五官
大腦
手足等器官
傳感器
計(jì)算機(jī)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
3、4 黑箱方法
黑箱方法是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系的研究推斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法。
馬上行動(dòng):
1、分析抽水馬桶的水位控制系統(tǒng)。
（1）水箱水位的控制過(guò)程是什么？
（2）該系統(tǒng)的控制對(duì)象是什么？被控量是什么？控制量是什么？
（3）該系統(tǒng)主要干擾因素是什么？其反饋裝置是什么？
課堂練習(xí)
2、 某辦公樓大廳采用自然光照明，控制系統(tǒng)如圖，大陽(yáng)光經(jīng)過(guò)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(dá)到采集自然光的目的。當(dāng)大陽(yáng)移動(dòng)后，光線到達(dá)反光球面鏡的位置也隨之發(fā)生偏移，相應(yīng)的傳感器就會(huì)受到光照產(chǎn)生電信號(hào)，控制器根據(jù)不同傳感器送進(jìn)來(lái)的信號(hào)控制反光鏡作相應(yīng)的調(diào)整。
問(wèn)題：（1）該系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系
（2）該系統(tǒng)中的被控對(duì)象是 ；
（3）控制器類(lèi)似于人體的哪個(gè)器官？
3、王大伯蓋了一個(gè)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的小型花房，花房的溫度冬季一般控制在18℃左右，夏季一般控制在25℃左右。請(qǐng)分析它可能的工作過(guò)程，并畫(huà)出花房溫度控制系統(tǒng)的方框圖。提示：該花房溫控設(shè)備包括控制器、加熱元件和制冷元件、檢測(cè)裝置、比較器等。

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