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(共24張PPT)
一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路
二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例
引入：
如果要在馬桶內(nèi)安裝一個(gè)抽氣機(jī)，將馬桶內(nèi)的氣體直接抽到水箱內(nèi)的水中，通過水的過濾，消除臭氣。這樣，由于馬桶內(nèi)的空氣流向發(fā)生變化，如廁時(shí)馬桶內(nèi)發(fā)出的聲音也可得到控制。
一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路
系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)？
控制的對象？
被控對象的特性？
被控量和控制量？
外界的主要干擾因素？
怎樣的方案既達(dá)到目的、又經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)？
設(shè)備和元件？
控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
實(shí)施控制系統(tǒng)所需的設(shè)備、元件等
系統(tǒng)的成本分析
控制系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行和評價(jià)
控制系統(tǒng)的方案選擇
分析被控對象的主要特征
明確控制的目的
確定被控量、控制量
分析主要的干擾因素
。。。 。。。
　 1.設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對控制精度的要求以及條件的可行性而定。
　2.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guān)系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運(yùn)算方式(暗箱方法)。
　 3.一個(gè)控制系統(tǒng)中可能存在若干個(gè)干擾因素，需要分析主次，找出對系統(tǒng)影響最大的干擾因素。
一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路
　4.被控量與控制量的確定是控制方案的關(guān)鍵，對于簡單控制系統(tǒng)，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應(yīng)選擇可控的、對抑制干擾因素和保持系統(tǒng)穩(wěn)定又明顯作用的量。
　 5.執(zhí)行器、檢測器的選擇：一是要根據(jù)被控量和控制量的需求，二是要根據(jù)控制的條件進(jìn)行。
設(shè)計(jì)要求：
電吹風(fēng)能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風(fēng)。
案例分析1：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)分析：
被控對象——電吹風(fēng)
被控量——風(fēng)的速度和溫度
控制量——電機(jī)的電壓
干擾因素——房間溫度、電源電壓的波動
工作過程：
電機(jī)、風(fēng)扇、電熱絲
設(shè)定電吹風(fēng)的檔位
（輸入）
風(fēng)的速度和溫度
（輸出）
設(shè)計(jì)要求：
控制輸出的風(fēng)速。
案例分析2：電風(fēng)扇風(fēng)速控制設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)分析：
1.電風(fēng)扇風(fēng)速控制這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么？
2.控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？
3.需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？被控量的控制量分別是什么？
4.外界的干擾因素是什么？影響的程度有多大？
5.怎樣做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用？設(shè)計(jì)更安全？
6.該控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)還與什么有關(guān)
案例分析3：抽水馬桶水位自動控制
設(shè)計(jì)要求：
當(dāng)水位達(dá)到某一指
定高度時(shí)，進(jìn)水口停止
進(jìn)水。
設(shè)計(jì)要求：當(dāng)水位達(dá)到某一指定高度時(shí)，進(jìn)水口停止進(jìn)水。
設(shè)計(jì)分析：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。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(jìn)水管的水流量，水箱水位的高度與進(jìn)水量之間呈線形關(guān)系，主要干擾因素是水箱的出水流量。
方案構(gòu)思：
采用浮球作為水位高度的檢測裝置。當(dāng)水箱的水位低于水箱的某個(gè)高度時(shí)，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實(shí)際水位高度之差），這個(gè)信號通過浮球、連桿機(jī)構(gòu)傳給進(jìn)水閥，使進(jìn)水閥打開，從而水箱進(jìn)水；當(dāng)水箱的水位達(dá)到水箱的某個(gè)高度時(shí)，水位差為零，進(jìn)水閥關(guān)閉。
控制過程：
轉(zhuǎn)動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時(shí)，進(jìn)水閥打開，水箱進(jìn)水，直到指定水位時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉。
給定水位
杠桿比較
進(jìn)水閥門
水箱
水位
浮球
+
-
控制過程方框圖：
設(shè)計(jì)要求：
抽氣機(jī)能根據(jù)不同的檔位（如電風(fēng)扇的風(fēng)速控制器）改變抽風(fēng)量的大小。
設(shè)計(jì)： 馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)
設(shè)計(jì)分析：
抽氣機(jī)控制系統(tǒng)的的被控對象是抽氣機(jī)裝置，被控對象是抽氣量的大小，控制量是電機(jī)的電壓，干擾因素是電源電壓的波動。
抽氣機(jī)控制的工作過程：抽氣機(jī)是通過電動機(jī)帶動真空泵將氣體從馬桶內(nèi)抽到水箱之中的。
分組討論：
1.設(shè)計(jì)馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)方案，畫出流程方框圖。
2.討論設(shè)計(jì)還存在哪些問題，如何改進(jìn)。
方案構(gòu)思：
設(shè)定抽氣機(jī)的擋位就設(shè)定了電動機(jī)電壓，接通電源后，電動機(jī)帶動真空泵，將馬桶內(nèi)的氣體抽到水箱中，輸出的就是預(yù)設(shè)定抽氣大小的量。
工作過程：
電機(jī)，真空泵
電源（輸入）
抽氣的量
（輸出）
抽氣機(jī)的檔位
作業(yè)：
馬桶內(nèi)抽氣裝置的模型制作。
　1.確定了抽氣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案后，畫出必要的電氣線路圖。
　2.選擇適當(dāng)型號的元件和配件，進(jìn)行組裝。（老師提供相應(yīng)的配件和原材料，學(xué)生現(xiàn)場制作）
　3.進(jìn)行調(diào)試，測試能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，提出改進(jìn)意見。

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