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(共25張PPT)
§4.2 控制系統的工作過程與方式
回顧上節內容:
任何一種控制的實現，都要通過若干個環節，這些環節就構成了一個系統，稱為控制系統。
控制系統
輸入
輸出
1. 什么是控制系統？
游泳池注水
設定注入時間
定時器
游泳池的水位
輸入量
輸出量
進水閥
游泳池
水流量
如果進水管的進水量是均勻的，游泳池中的水位高度與進水的時間是一一對應的。我們可以在注水口處裝一個定時器，通過定時器來控制注水的水位。
案例分析：自動門
自動門的動作過程是怎樣的？
當門口沒有人時，門是關著的；當有人來門口時，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：
功能：無人時，常關；有人時，開門
技術要求：當人距門1m時，門即打開；門打開后，延時10s后關門
自動門如何實現自動開、關的呢？
電機
自動門
控制電路
門的開啟
或關閉
人體
熱輻射
轉動
電機
控制電路
紅外傳感器
控制器
執行器
控制量
被控對象
什么是開環控制系統？
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
輸入量
輸出量
控制器
被控對象
執行器
控制量
輸 入 量：使系統具有預定功能的物理量即給定量
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、對被控對象起控制作用的設備總體
執 行 器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件、執行
控制器指令的裝置或元件。
控 制 量：執行器的輸出信號，如流過閥門水量。
被控對象：需要控制的機器、設備或零部件。
輸 出 量： 需要進行控制的物理量 。
控制器
執行器
控制量
被控對象
輸出量
輸入量
電動機
水 泵
水流量
水流量
接通電源
水管
水泵抽水開環控制系統
教材第104頁“馬上行動”
① 普通家用電飯煲的煮飯控制：煮飯時，電源接通，內
鍋放在發熱盤( 內嵌電發熱管的鋁合金圓盤)上，使鍋
內溫度升高，當溫度達到1000C以上時，飯煮熟，進
入保溫狀態。
加熱過程( 不包括保溫過程)的控
制是一個以溫度為變量、按時間
順序變化的時序控制，因而，它
是一個開環自動控制系統。
電飯鍋的內鍋
控制對象：
內鍋溫度按時間變化的規律
輸出量：
輸入量：
指令的核心是：內鍋溫度低于限制溫度(103℃)，電熱盤工作；
內鍋溫度達到限制溫度，電熱盤停止T作；
內鍋溫度下降到保溫點(65。)時，實施保溫控制。
做飯指令
在具體操作上是由做飯按鈕來體現的。也就是說，當你
按下了“做飯按鈕”時，就輸人了上述指令。
執行器：
電熱盤
控制器：
由雙金屬片保溫控制器和磁鋼限溫器組成
熱量
② 公共汽車車門的開關控控制：公共汽車車門的開關控
制是氣動控制．司機操作開關裝置，電流控制“電磁
閥”的啟閉，通過電磁閥決定壓縮空氣的流向，最后
由壓縮空氣推動活塞開門或關門。
教材第l05頁“探究” ：
賓館自動叫醒服務工作過程：客人撥通自動叫醒服務
電話，電腦自動應答，并提示客人輸入房間號和需叫
醒的時間，到時電腦將自動打電話叫醒客人。
本系統是一個開環控制系統，所以如果系統自身的計
時有誤，系統不能自動調整過來，叫醒時間也就要出
差錯。本系統要確保電腦自身的計時準確。
輸入量
時間設定
電 腦
撥號裝 置
電話 機
輸出量
電話鈴聲
電流
(2) 火災自動報警系統由火災探測器、現場報警部件和報
警控制器組成。火災探測器包括感煙探測器和感溫探
測器，現場報警部件包括警鈴、訊響器、報警門燈等
報警控制器按顯示方式的不同可分為數碼顯示和液晶
漢顯兩種不同的類型。
睜開眼睛畫
閉上眼睛畫
思考：閉上眼睛畫與睜開眼睛畫的區別在哪里？為什么？
大腦
手
筆
所畫象
設定的象
1、閉著眼睛畫：
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，屬于開環控制。
分析原因：
大腦
手
筆
所畫象
設定的象
“睜開眼睛畫”： “輸出信號”通過“眼睛”返回“輸入端”。
“輸出量”參與了系統的控制。
請你畫出“睜開眼睛畫”的控制過程方框圖：
閉環控制系統。
要有對輸出量的檢測環節
所畫象
設定的象
大腦
手
筆
眼 睛
比較
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
輸出量
輸入量
被控對象
控制器
執行器
控制量
×
檢測裝置
比較器
什么是閉環控制系統？
案例分析：空調器溫度控制系統
炎炎夏日，人們采取各種消暑措施消暑，空調是第一選擇。那么，空調器是如何控制溫度的呢？它的工作過程又如何呢？
如設定溫度為25oC，室內溫度如果高于25oC，那么空調通過比較，控制電路發出信號促使壓縮機進行工作；當溫度達到設定溫度時，控制電路發出信號，壓縮機停止工作，風扇照常工作。因此，空調溫度控制系統中有從輸出端返回到輸入端的信息反饋，它是閉環控制系統。
問題：根據空調器的工作過程，試畫出其溫度控制系統的方框圖。
空調器溫度控制系統方框圖如下：
×
設定溫度
比較器
控制電路
壓縮機
空調器
檢測裝置
輸出溫度
空氣溫度
﹢
﹣
沖水操作，蓄水箱的水被排空，浮球下降，這個信號通過連桿機構傳遞給進水閥門，使進水閥門開啟，對蓄水箱補水；隨著水量的增加，浮球逐步上移，直至達到設定的某個水位時，正好能夠關閉進水閥，停止進水。　
在這種水位控制系統中，浮球=水位檢測器（傳感器），
連桿機構=控制器，水位的“給定量”通過進水閥門與
連桿機構的相對位置來設定。
供水水箱 水位的自動控制系統
馬上行動
3、人工調節液面
4、希羅的自動門控制系統
1、電冰箱的溫度控制系統
2、走道燈的聲光控制系統
1、電冰箱的溫度控制系統
控制
電路
電機-壓縮器組
電冰箱
制冷量
箱內溫度
預置溫度
檢測裝置
（熱敏電阻）
2、走道燈的聲光控制系統
聲-電傳感器
觸點延時開關
走道燈
燈亮/滅
有/無聲音
眼睛
大腦
手、閥門
容器
設定位置
比較器
液面位置
3、人工調節液面
水流量
4、希羅的自動門控制系統
火爐
連動
裝置
廟門
祭壇點火
/火熄滅
門的開/關
軸的轉動
控制器
執行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
2、開環控制系統
3、閉環控制系統
反饋環節
控制器
執行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
比較器
小結
1、控制系統、開環控制系統、閉環控制系統的概念

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