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第四章
控制與設計
通過控制蒸汽的進給量，使氣缸活塞以不同的速度與加速度做
往復運動，再通過連桿機構，驅動車輪轉，使機車獲得不同
速度與加速度的直線運動。
普通開/關燈的亮度是固定的，要想改變亮度只能更換燈泡。
亮度可調燈通過旋轉燈座上的旋鈕，改變加在燈泡上的電壓，流過燈泡的電流隨之改變，從而使燈泡發(fā)出的亮度可調。
亮度可調臺燈
控制是根據(jù)自己的目的，通過一定的手段使事物沿著某一確定方向發(fā)展。
一、控制的涵義
這里所的手段就是控制技術。
控制事例 控制的對象 控制的目的 控制的手段
電風扇扇葉轉速快慢的控制
自動門
音響的音量控制
電風扇
調節(jié)速度
換檔
門
開關門
電動機
音響
音量的調節(jié)
旋鈕
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，控制有人工控制和自動控制。
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
什么是控制系統(tǒng)？
電視機
切換信號(輸入)
頻道切換(輸出)
腳蹬、曲柄、鏈輪
中軸、鏈條、飛輪
腳踩的力(輸入)
車輪的轉速
(輸出)
任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些
環(huán)節(jié)構成一個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的輸出與
輸入之間有一定的對應關系。
1、控制系統(tǒng)的組成
被控對象
控制裝置
2、控制系統(tǒng)的分類
開環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)經典案例1：自動門的控制過程
傳感器
控制器
門
電動機
傳
感
器
控
制
器
被
控
對
象
執(zhí)
行
器
有人否
開/關
輸入
輸出
開環(huán)控制系統(tǒng)經典案例1分析：自動門的控制過程
游泳池的定時注水控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)經典案例2
定時器
進水閥門
游泳池
水流量
設定注水時間
游泳池的水位
開環(huán)控制系統(tǒng)
1、開環(huán)控制系統(tǒng)
——如果控制系統(tǒng)的輸出結果對系統(tǒng)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。
2、開環(huán)控制系統(tǒng)的組成方框圖
傳感器
被控對象
執(zhí)行器
控制器
輸入量
輸出量
閉環(huán)控制系統(tǒng)案例1：水箱水位控制(p107)
１、這兩種控制實現(xiàn)的功能一樣嗎？
　　分別是什么控制方式？
２、它們的組成分別是什么？
３、分別說一下它們的工作過程？
連桿機構
閥門
水箱
浮子
反饋
輸入
輸出
實際水位
設定水位
閉環(huán)控制系統(tǒng)案例2：電冰箱的溫度控制系統(tǒng)
控制
電路
電機-壓縮器組
電冰箱
制冷量
箱內實際溫度
預置溫度
檢測裝置
（熱敏電阻）
閉環(huán)控制系統(tǒng)
1、什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)
——能對輸出結果進行檢測，并將檢測信號反饋到控制處理部分，從而對系統(tǒng)的控制產生影響。
2、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖
輸入
被控對象
執(zhí)行器
控制器
輸出
反饋
比較器
檢測裝置
閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程：
控制器
執(zhí)行器
被控對象
反饋環(huán)節(jié)
輸入
輸出
１、輸入信號和反饋環(huán)節(jié)傳回來的反饋信號相比較，產生偏差信號。
２、控制器根據(jù)偏差信號，產生控制作用，傳給執(zhí)行器。
３、執(zhí)行器將此信號放大、變換后，傳到被控對象上。
４、被控對象受執(zhí)行器傳來的信號的驅動，產生輸出信號；同時，反饋環(huán)節(jié)又將感知到的被控對象的輸出信號，經變換后產生反饋信號。
１、從構成形式上看，二者的不同表現(xiàn)為有反饋和無反饋
２、從本質上講，二者的不同在于信息的傳遞方式不同。
閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)是兩類不同的系統(tǒng)。
控制器
執(zhí)行器
被控對象
給定值
被控量
干擾信號
+
反饋環(huán)節(jié)
-
比較
案例分析1：
聲控燈系統(tǒng)
聲-電傳感器
觸點延時開關
走道燈
有/無聲音
燈亮/滅
案例分析2：希羅的自動門控制系統(tǒng)
火爐
連動
裝置
廟門
祭壇點火
/火熄滅
門的開/關
軸的轉動
眼睛
大腦
手、閥門
容器
給定值
比較器
液面位置
案例分析3：人工調節(jié)液面
水流量
熱電偶
控制器
加熱器
加熱爐
設定溫度
比較器
加熱爐的溫自動控制系統(tǒng)
熱量
實際溫度
案例分析4：加熱爐的自動控制系統(tǒng)
控制器
執(zhí)行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
1、開環(huán)控制系統(tǒng)
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)
反饋環(huán)節(jié)
控制器
執(zhí)行器
被控對象
給定值
被控量
控制量
比較器
在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
　　 在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。控制系統(tǒng)在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。
干擾因素
電冰箱的溫度控制系統(tǒng)，
下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素
開電冰箱門
電冰箱所在房間的溫度從20度變到32度
把熱菜熱飯放入電冰箱中
在電冰箱外放一盆冷水
是
是
是
否
馬上行動

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