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(共26張PPT)
控制與設計專題復習
天臺育青中學－余昌浩
一、控制與設計高考要點：
控制與設計 控制的含義 Ⅰ
控制的應用 Ⅰ
控制的手段 Ⅰ
開環控制系統的基本組成和工作過程 Ⅱ
閉環控制系統的基本組成和工作過程 Ⅱ
控制系統的方框圖 Ⅱ
控制系統的干擾因素 Ⅰ
功能模擬方法和黑箱方法 Ⅰ
控制系統設計方案 Ⅱ
19．如圖所示為自動火炮控制系統示意圖。當雷達檢測到飛機后發出信號給跟蹤系統，跟蹤系統操縱火炮，調整火炮角度，該系統中被控對象是（ ）
A．火炮 B．跟蹤系統 C．雷達 D．飛機
二、高考原題再現
20．如圖所示為某種抽水馬桶水箱的結構示意圖：浮球和連桿用螺紋連接，通過調節連桿長度來設置給定水位，當水位上升到給定水位時，浮球帶動連桿裝置關閉進水閥。如果往進水閥方向調節浮球，縮短連桿長度，那么產生的后果是（ ）
A．降低給定水位高度 B．增加給定水位高度 C．不影響給定水位
高度 D．降低實際水位高度
25．如圖所示為簡化的飛機飛行狀態控制系統。陀螺儀檢測飛機的飛行狀態后，將信號送給自動駕駛儀，自動駕駛儀將飛行狀態與給定狀態進行比較，根據偏差值控制舵機運轉，舵機操縱飛機尾翼，調整飛行狀態。
（1）請根據上面的示意圖，補充完整飛機飛行狀態控制系統方框圖。（在“▲”處填寫相應的內容）
（2）陀螺儀將檢測到的飛行狀態信號傳送到自動駕駛儀與給定狀態進行比較的過程稱為▲ 。 （3）在飛機飛行過程中，遇到氣流時，飛行狀態會發生變化，這種給定狀態以外引起飛行狀態變化的因素稱為 ▲ 。
三、控制與設計高考考點分析：
1、題型：兩個選擇題，一個分析題
2、考點
閉環控制系統的基本組成和工作過程 Ⅱ
控制系統的方框圖 Ⅱ
控制系統的干擾因素 Ⅰ
3、知識點
被控對象、
控制器與被控量的關系、
干擾因素
控制系統的方框圖、
4、客觀性強
四、高考突破
熱門考點1、填寫方框圖
25．如圖所示為簡化的飛機飛行狀態控制系統。陀螺儀檢測飛機的飛行狀態后，將信號送給自動駕駛儀，自動駕駛儀將飛行狀態與給定狀態進行比較，根據偏差值控制舵機運轉，舵機操縱飛機尾翼，調整飛行狀態。
（1）請根據上面的示意圖，補充完整飛機飛行狀態控制系統方框圖。（在“▲”處填寫相應的內容）
熱門考點2：寫干擾因素
必備的知識點和基本模型
控制器
執行器
被控對象
檢測裝置
給定量
×
被控量
（2）陀螺儀將檢測到的飛行狀態信號傳送到自動駕駛儀與給定狀態進行比較的過程稱為▲ 。 （3）在飛機飛行過程中，遇到氣流時，飛行狀態會發生變化，這種給定狀態以外引起飛行狀態變化的因素稱為 ▲ 。
干擾因素有：
對系統的影響：
對系統的影響：影響被控量的變化
影響實際水位的變化（1分）
被控量（輸出量）：就是控制系統要控制的量。也就是說這個系統要控制的是什么量
干擾因素：在控制系統中，除輸入量（給定量）以外，引起被控量變化的各個因素。
供水水壓（1分）、出水量（1分）
例１：
連桿機構
進水閥
進水量
實際水位
就是直接對被控對象進行控制的裝置和元件
即執行器的輸出信號
執行器：
控制量：
即對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置和元件
控制器：
李明制作了方便小動物喝水的自動加
水器，結構如圖。工作過程是當水龍頭打
開，水就流入碗內，碗內的水位逐漸升高，
浸沒到塑料管管口時，沒有空氣進入密封
的鐵桶，水龍頭停止出水；當碗內水位降
低至塑料管管口以下，空氣從塑料管進入
鐵桶內，水又流出來，使碗內實際水位控
制在管口位置。試分析其控制過程，完成
下列問題：
（1）該控制系統是開環控制系統還是閉環
控制系統，分析工作原理？
（2）請完成控制系統方框圖。
鐵桶
圓木塞
鐵桶
硬塑料管
搪瓷碗
水龍頭
5cm
閉環控制系統
水龍頭
實際水位
控制系統處理方法：
1、分析控制系統的工作原理
2、根椐方框圖找出相應的量（控制器、執行器、被控對象、檢測裝置）
3、用簡練的語言回答問題
“析”
“找”
“答”
高考猜點1：開環控制系統的基本組成和工作過程
難點突破：開環與閉環比較
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。請回答以下問題：
1、是開環還是閉環？
2、完成方框圖
反思：可以從幾個方面來區別開環和閉環？
聲音的強弱
聲－電轉換裝置和電機
水泵
噴頭
水柱的高低
根據開環電子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
開環電子控制系統 閉環電子控制系統
電子表
電取暖器
空調
程序控制洗衣機
可調亮度的臺燈
電冰箱
開環控制系統與閉環控制系統的比較
⒈ 開環控制系統輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞的，而閉環是循環的。
⒉ 閉環控制系統的輸入量和輸出量之間有一個反饋環節能自動調節，而開環沒有反饋不會自動調節。
高考猜點2：控制系統設計方案(Ⅱ)
（1）控制系統設計的一般思路
實施控制系統所需的設備、元件等
系統的成本分析
控制系統的調試、運行和評價
控制系統的方案選擇
分析被控對象的主要特征
確定被控量、控制量
……
分析主要的干擾因素
控制系統
的設計
明確控制的目的、對象
（2）控制系統的設計一般步驟
設計分析：判斷開環還是閉環；分析被控對象、被控量、控制量、執行器、控制器、檢測裝置、干擾因素等
控制過程
寫出方框圖。
例：抽水馬桶水箱的自動控制系統設計：
A 設計分析：被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的進水量，執行器是進水閥門，控制器是杠桿裝置，檢測裝置是浮球，主要干擾因素是出水量。
B 控制過程：撥動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥關閉。
C 方框圖：
⑵如果聲控燈的附近并沒有來人，而
出現意外的聲響，如樓上或隔壁有人高聲說話或以動作發出聲響，靈敏度高的聲控燈也會應聲而亮。為避免這種情況你有什么好辦法？
⑶畫出聲控燈的系統框圖。
如圖是聲控燈系統組成示意圖，根據你的理解和認識回答下列問題：
答案提示：⑴ 開環，關鍵詞：方便、節電 。
⑵ 把傳感器的靈敏度調小一點。
⑶：
⑴此系統是開環還是閉環，聲控燈的優點有哪些？
練習
練習： 下面兩圖分別是瓦特蒸汽機的工作原理圖和蒸汽供給控制原理圖。在如下圖所示，套筒與閥門連在一起，當蒸汽機的轉速較高時，飛球離心力增大，套筒向上移動，閥門通孔截面積減少，蒸汽流速降低，蒸汽機汽缸內壓力減少使其轉速下降。
（1）蒸汽車的轉速控制系統屬于 （選填開環或閉環）控制系統。
（2）請補充完整蒸汽機轉速自動控制系統方框圖。
閉環
給定量
控制器
　　
執行器
(　　)
被控對象
(　　　)
輸出量
(　　　　　　
　　　)
控制量
(　　)
（　　）
反饋
設定轉速
比較器
（　　　　　　）
閥門
蒸汽流量
汽缸蒸汽
蒸汽機轉速
飛球
檢測裝置
下面兩圖分別是瓦特蒸汽機的工作原理圖和蒸汽供給控制原理圖。在如下圖所示，套簡與閥門連在一起，當蒸汽機的轉速較高時，飛球離心力增大，套簡向上移動，閥門通孔截面積減少，蒸汽流速降低，蒸汽機汽缸內壓力減少使其轉速下降。
飛球、套筒及其支撐部分
謝 謝！
①設計一個控制系統，是選擇開環控制還是閉環控制，應根據對控制精度的要求以及條件的可行性而定。
②在控制系統設計過程中，被控對象的特性往往難以直接得到，通常是通過了解被控對象的輸入與輸出之間的關系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運算方式(暗箱方法)。
③一個控制系統中可能存在若干個干擾因素，需要分析主次，找出對系統影響最大的干擾因素。
④被控量與控制量的確定是控制方案的關鍵，對于簡單控制系統，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應選擇可控的、對抑制干擾因素和保持系統穩定又明顯作用的量。
⑤執行器、檢測器的選擇：一是要根據被控量和控制量的需求，二是要根據控制的條件進行。
（2）開環控制系統的設計
明確設計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統的方案。

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