資源簡介

(共44張PPT)
控制與設計 控制的含義 Ⅰ
控制的手段和應用 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
本單元知識高考要求
控制與設計
1)控制：人們按照自己的意愿或目的*，通過一定的手段*，使事物*向期望的目標發展。
*控制的三要素：目的、手段**、對象 (P96-97)
熱水器
調節出水口溫度的高低
改變燃氣
火頭的大小
燃氣熱水器
溫度的控制
1 控制的含義(Ⅰ)
2 控制的應用(Ⅰ)
控制的應用自古就有，并在近代得到了迅速發展，它涉及到社會生活、生產的各個領域，在各行各業都存在應用。
3 控制手段(Ⅰ)
了解在生產過程中對壓力、溫度、水位、光照、流量的控制，了解生活中電冰箱、洗衣機、空調機等生活用品的控制技術。
**控制的手段-分類：從控制過程中人的作用可分為人工控制(人的直接和全程干預)與自動控制***，按照執行部件的不同可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制（P97-98）。
游泳池注水手動控制系統（開環）：
游泳池
進水閥門
定時器
設定注水時間
（輸入）
水流量
游泳池的水位
（輸出）
游泳池水位自動控制系統（閉環）：
游泳池
進水閥門
控制器
給定
水位
水流量
游泳池的水位
（輸出）
電極或浮球
比較器
+
-
自動控制一定是閉環控制嗎？閉環控制一定是自動控制嗎？
比如數控機床加工零件控制系統、鬧鐘自動控制系統就不是閉環控制系統。
電風扇風速控制系統:
電機、扇頁
電風扇風速的檔位
（輸入）
風速
（輸出）
一個檔位對應著一個風速。
2)控制系統：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。
自行車傳動（或動力）控制系統:
腳蹬、曲柄、 鏈輪、
中軸、鏈條、飛輪
腳踩的力
（輸入）
自行車行駛的速度
（輸出）
踩動腳蹬的力越大，車輪的轉速就越快。
自行車制動（或剎車）控制系統是怎樣的？
馬上行動
是否屬于控制系統 輸入 輸出
電飯煲
脫粒機
紅外線自
動水龍頭
是
通電信號
溫度
是
是
通電信號
檢測到
人手信號
脫粒量
出水量
4 開環控制系統的基本組成和工作過程(Ⅱ)
（1）定義：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制稱為開環控制系統。
（2）特征：系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。
（3）開環控制系統的方框圖:
被控對象
執行器
控制器
輸入量
控制量
輸出量
控制系統的給定量
對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件
直接對被控對象進行控制的裝置或元件
執行器的輸出信號
控制系統中所
要求控制的裝
置和生產過程
控制系統所要控制的量
1.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
A
2.汽車安全氣囊控制系統的工作過程是：傳感器檢測到汽車碰撞信號，經診斷模塊判定和處理后，觸發氣體發生器給氣囊充氣。該控制系統的被控對象是( ) A．被氣囊保護的人 B．氣囊
C．診斷模塊 D．氣體發生器
B
燈的開關控制過程：
輸入信號
輸出信號
燈
開關
燈的開關控制系統：
燈
電路
開關
手的動作
（輸入）
電流
光線
（輸出）
吊扇的開關控制系統：
手的動作
擋位開關
電動機
控制量
風扇
風速
電動機的轉速
遙控器控制電視系統:
節目
遙控器發出紅外線
電視機
換臺裝置
顯示器
操縱
控制電路
紅外裝置是否檢測到人體的熱輻射發出的信號
門的開啟或關閉
電機
自動門
轉動
2)自動烘手機控制系統:紅外線感知手的靠近過程，沒人的時候，鼓風機和加熱電爐絲都自動切斷電源；當手的溫度在紅外傳感器監視的范圍內，烘手機就啟動。 （紅外線自動水龍頭？）
1.1)自動門控制系統:
2.公共汽車車門的開關控制系統:公共汽車車門的開關控制是氣動控制，司機操作開關的裝置，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。
4.火災自動報警控制系統:
控制器
輸入量
輸出量
執行器
被控對象
控制量
煙霧信號
感煙探測器
（感溫）探測器
部件：警鈴、訊響器、報警燈
報警控制
電路（器）
3.賓館、酒店自動叫醒服務控制系統:
輸入房
間號和
需叫醒
的時間
電腦控
制系統
撥號
裝置
電話機
鈴聲
電流
開環控制系統：輸入量→控制器→執行器→控制量→被控對象→輸出量 （重點）
開環控制系統中輸出量不對系統的控制產生任何影響。例：自動門控制系統;普通電燈控制系統。
5 閉環控制系統的基本組成和工作過程(Ⅱ)
（2）特征：系統的輸出端與輸入端信號之間存在一個回路——反饋回路。
（1）定義：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。
（3）簡單閉環控制系統的方框圖:
被控
對象
執行器
控制器
控制量
檢測裝置
比較器
-
+
給定量
被控量
開環：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響；系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。
閉環：系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響；輸出量到輸入量之間的信號形成一個回路。
6 控制系統的方框圖(Ⅱ)
能畫出一個簡單的閉環控制系統的方框圖，能確定系統的個環節，能確定被控量、控制量、輸入量、反饋量、偏差量，能用箭頭表示信息在系統中流動和傳播的方向。理解其中的控制器、執行器、比較環節和反饋環節的作用。
瓦特式速度調節器
發動機
進油量
設定轉速
彈簧
發動機轉速
輸油管
轉速檢測裝置
比較器
+
-
流體（液、氣體）類閉環控制系統:
控制器
（連桿機構）
執行器
（進水閥門）
被控對象（水箱）
被控量
（水箱水位）
給定量（設定的水位）
檢測裝置
（浮球）
控制量
（進水量）
比較器
1.抽水馬桶自動控制系統:
2.游泳池注水控制系統:
小結：流體類控制系統一般的執行器是閥門，被控對象是容器。
控制器
（重錘）
執行器（
出氣孔）
被控對象（壓
力鍋）
被控量
（鍋內
壓力）
給定量（
重錘重力）
檢測裝置
（重錘）
控制量
（出汽量）
比較器
3.家用壓力鍋壓力控制系統<工作原理>：
排氣孔
溫度型閉環控制系統:
控制器（
控制裝置）
執行器（
制冷裝置）
被控對象
（電冰箱）
被控量
（冰箱實際溫度）
給定量（設定的溫度）
檢測裝置（冰
箱溫控裝置）
控制量（
制冷量）
比較器
2.家用電冰箱溫度控制系統:
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）
給定量（設
定的溫度）
控制器（
控制電路）
執行器（
加熱或制冷元件）
被控對象
（花房）
被控量（
花房溫度
）
檢測裝置
（溫度傳感器）
控制量（制冷
制暖量）
比較器
1.花房溫度控制系統 ：
室內空氣
控制量
設定溫度
溫度
控制器
室內空氣溫度
壓縮機
溫度檢測裝置
比較器
+
-
3.空調機溫度控制系統：
冷氣或熱氣
冰箱溫度
比較器
控制原理:
溫度設定值
比較器
制冷器
溫度
溫度傳感器
4.家用電飯鍋保溫控制系統<工作原理如下> ：
電飯鍋
加熱器
控制器
給定溫度
熱量
電飯鍋的實際
溫度（輸出）
檢測裝置
比較器
+
-
干擾因素
控制器是K2
控制對象是電飯鍋
控制量是熱量
輸出量是
電飯鍋內的
實際溫度
干擾因素是房間內溫度的變化和電源電壓的波動
飯熟
保溫
接通電源
電飯煲
電熱盤
內鍋
溫度
普通家用電飯煲的煮飯控制系統：
給定量（設定
的溫度）
控制器（
溫控裝置）
執行器（
電熱盤）
被控對
象（電
飯鍋）
被控量（
電飯鍋溫度70—80℃）
檢測裝置
（雙金屬片）
控制量
（加熱時間）
比較器
如圖所示，是電飯煲電路簡圖。其中，K1為磁鋼式限溫開關，K2為雙金屬片保溫開關，R為電熱盤中管狀電熱元件，T為熱熔式超溫保護器，R1、R2為限流電阻，L1為煮飯指示紅色氖燈，L2為保溫指示黃色氖燈。試述電飯煲的工作過程。原理如下：電飯煲的奇異功能，就在于K1、K2兩個開關的妙用。 插頭插入電路，閉合K1之前，你會看到紅、黃兩指示燈交替發光。內鍋溫度開始較低，雙金屬片開關K2自動接通，L2支路被短路，黃燈L2不亮，紅燈亮，且 R發熱。當內鍋溫度達到70攝氏度—80攝氏度時，K2自動斷開，由于R<總結：溫度控制型控制系統特點:
一般地：控制器是控制電路或控制溫控裝置;執行器是制冷或制熱裝置;控制對象是“容器”;檢測器是檢測溫度改變的裝置。
1.夏天房間溫度控制系統(空調)：
提示：有控制裝置，制冷裝置，感溫裝置
2.糧庫溫、濕度自動控制系統：
提示：有控制裝置 ，降溫除濕裝置，感溫、濕裝置
思考：下面控制的工作過程及控制器、執行器、控制對象、給定量、被控量各是什么？
思考:下面控制的工作過程？
1.瓦特蒸汽機蒸汽控制系統：
2.減壓閥控制系統：
控制系統中，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。
(1)A.干擾因素
7 控制系統的干擾因素(Ⅰ)
馬上行動:
在電冰箱的溫度控制系統中，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℃變到32℃
　　把熱菜熱飯放入電冰箱中
　　把冷藏箱的設置溫度降低１℃
是
是
是
否
注意：①來源問題。有的干擾因素是由于環境造成的，如影響自行車行駛速度變化的自然風等；有的是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。
②數量問題。在控制系統中，干擾因素可能是一個，也可能是若干個。
③處理問題。控制系統在工作中必須克服干擾，使被控量穩定。如空調器的溫度控制系統是閉環控制系統，它能克服室外溫度變化這一干擾，當室外溫度升高時，空調器檢測出干擾引起的室內溫度變化，通過啟動壓縮機降溫來克服這一干擾，使室溫保持穩定。
④利用問題。在一般控制系統中，干擾因素需要克服，而在有些情況下卻可利用它實現某種目的。如在軍事演習中，紅方利用一定頻率的電磁波對藍方信息指揮系統進行干擾，使之不能正常工作。需謹慎、嚴謹對待干擾因素的利用。
干擾因素的處理
利用
克服
削弱干擾
消除干擾
提高控制系統的性能（利用反饋）
B.反饋
將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入量并與輸入量進行比較的過程。
反饋方法：利用反饋來分析和處理控制對象，通過系統的輸出來調整系統的行為，使系統沿著預期的目標運行的方法。
依據反饋在系統中的作用與特點不同，可將其分為正反饋和負反饋:負反饋--通過輸入、輸出之間差值作用于控制系統，控制器使這個差值不斷縮小。此系統控制精度高且系統穩定。正反饋--對小的變化進行放大，如核反應。
控制器
執行器
被控對象
給定值
被控量
干擾因素
+
裝置檢測
-
1.小金的學校每周都要進行升國旗儀式，但經常會出現國歌播放與升旗進程不同步。于是，他想用學過的知識，來完成對國旗的升旗進行自動控制的設計。下面是小金設計升國旗的控制方框示意圖：
下列對該方框圖的說明，不合理的是( )
A.電機是該控制系統的控制器，國旗是被控對象 B.該控制需要實現國歌播放與升旗的同步
C.設定的時間就是國歌播放的時間　　
D.使用之前，必須對該控制系統進行技術試驗
2.某商場的門是紅外線自動控制門，該控制是開環控制而非閉環控制，其依據是該控制系統( )　　　　
A.有反饋 B.沒有反饋 C.有控制器 D.沒有控制器
3.某交通路口的紅綠燈控制是按時間自動控制的系統，下列選項中屬于該系統干擾因素的是( )　　　　　
A.穿過斑馬線的人群　B.按照紅綠燈指示行駛的車輛
C.闖紅燈行駛的違規車輛　D.使電子定時器產生定時變化的電池波
A
B
D
4.為實現對高層樓房送水，必須通過自來水的增壓。圖示是一個自動水壓增壓控制示意圖，其控制過程為:當出水管壓力達不到一定的壓力時，微電腦控制器指令增壓泵起動，水先被泵壓入罐體，提升罐體內的壓力。以此提高出水口的水壓；當出水口水壓達到一定的壓力時，增壓泵關閉。請回答:
1)微電腦控制器可以預設上限與下限控制水壓，其中上限水壓指的是( ) A.出水管的最大水壓　 B.進水管的最大水壓
C.出水管的最小水壓　 D.進水管的最小水壓
2)該自動水壓增壓控制的執行器、被控對象分別是( )
A.進水閥門、出水閥門 B.微電腦控制器、壓力表
C.上限水壓、下限水壓 D.增壓泵、罐體的水(罐體)
3)該自動水壓增壓控制是閉環控制，其中比較器比較的量是( ) A.上限水壓與下限水壓 B.輸出水壓與設定水壓
C.罐體內氣壓與罐體外氣壓 D.輸入水壓與輸出水壓
4)有關進水閥門與出水閥門的安裝，合理的是( )
A.都裝單向閥門　　　　　 B.都不必裝單向閥門
C.出水閥門裝單向閥門 D.進水閥門裝單向閥門
A
D
B
D
5.某廠家一直生產家用電飯鍋，今年年初，為了擴大生產，決定設計生產飯店、食堂用的大型非家用的電飯鍋。在設計制作時，除了采用大的內鍋之外，根據系統的相關性，還必須改變的是( )
A.發熱盤的功率　　B.額定電壓　　C.保溫的溫度　　D.保溫的時間
6.如圖所示（略）是某電飯鍋結構示意圖，其工作過程是：接通電源，按煮飯按鍵，銜鐵與感應磁鋼吸合，發熱盤發熱；當內鍋中的飯燒熟時(103℃)，感應磁鋼失去磁性，銜鐵掉落，杠桿頂開接點，發熱盤斷電。如果出現飯未能燒熟(半生)的現象，通過系統分析，你認為下列情況屬于其可能原因的是(不考慮保溫系統) ( )
A.發熱盤內電熱絲燒斷　　B.感應磁鋼失磁，銜鐵與磁鋼無法吸合 C.接點燒接(粘連)，無法分開　 D.鍋底與發熱盤沒有密切接觸
D
A
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
B
傳感裝置及作用？繼電器、電磁閥、… ；環節缺失的后果或原因分析。
閉環控制系統是指在系統的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產生影響的控制系統。
閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。
閉環控制系統的工作過程
開環控制系統 閉環控制系統
有無反饋 無 有
能否自動
調整和補償 不能 能
控制精度 比較低 高
結構 簡單成本低、容易實現 相對復雜成本高
適用場合 控制精度要求不高
而系統本身的元件
又比較穩定的場合 要求高精度和高
可靠性的場合
無回路（信號單向傳遞），無反饋
有閉合回路，有反饋
開環與閉環控制系統比較
加熱爐溫度自動控制
控制器
加熱器
加熱爐
給定溫度
熱電偶
爐內溫度
干擾
在加熱爐的溫度控制系統中，可能有哪些干擾因素？系統是如何克服干擾使爐溫穩定在給定范圍內的？
主要干擾因素：加熱爐外的環境溫度變化、加熱器電壓的波動等。系統通過檢測裝置（熱電偶）檢測爐內的溫度值，并與給定的溫度值進行比較，將偏差傳給控制器進行控制，從而克服干擾，使溫度穩定在給定的范圍內。
控制器
閥門
水箱
給定水位
浮球
實際水位
干擾
1、影響水位控制的干擾因素有哪些？
2、浮球起什么作用？
水箱水位自動控制
預設水位
聲控燈系統
輸入量（
有無聲音）
控制器（聲
電傳感器）
執行器（觸點
延時開關）
被控對象
（樓道燈
輸出量（
燈亮或滅）
控制量（
電流）
樓道自動聲控電燈控制系統：
電燈（燈泡）
開關
常開(斷)接點
聲傳感控制器
⑴此系統是開環還是閉環，聲控燈的優點有哪些？
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。
1.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：⑴ 關鍵詞：方便、節電 。
⑵ 把傳感器的靈敏度調小一點。
⑶（見上頁）
2. 聲光自動控制白熾燈開關的基本工作原理如下：白天或夜晚光線較亮時，光控部分將開關自動關斷，聲控部分不起作用。當光線較暗時，光控部分將開關自動打開，負載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號強度。當聲強達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間到，開關自動關斷，等待下一次聲音信號觸發。這樣，通過對環境聲光信號的檢測與處理，完成電路通斷的自動開關控制。請根據以上分析，畫出聲控燈的控制方框圖。
光控原理:
光照
改變光敏阻值
電流改變
開關開合
燈泡發光
感熱元件
變形
聲控原理:
聲音
話筒鼓膜振動
產生電信號
觸發器
延遲開關
燈泡發光
（輸入）
給定
車流量
主控
中心
（輸出）
信號控
制裝置
紅綠燈
實際
車流量
+
感應線圈
-
紅綠燈自動控制（根據車流量大改變紅綠燈時間）：
交通路口的紅綠燈控制：
（輸入）
設定亮、滅時序
電腦
（輸出）
時序控
制裝置
紅綠燈
燈亮、
滅時序
電流
控制系統屬于首次引進的國外技術，其內容包括交通信號燈、感應器及信號控制器、主控中心等各路口都將在地下埋放一種感應線圈，車輛從上面通過時，路面感應線圈可以計算出車輛的速度和流量，這些信息輸入中心控制室后，由主機電腦統一計算，然后根據車流大小自動變換紅綠燈。比如哪個方向的車流量大，該方向的綠燈時間自動延長；沒有行人時可以保持一直綠燈，同時也能將同一道路上各路口的紅綠燈實現聯網，使“一路綠燈”成為可能，大大提高車輛通行速度和交通安全。
歸納總結
*閉環控制系統：給定量→比較器¤→控制器→執行器→控制量→被控對象→被控量
反饋* 檢測裝置 【重點！】
閉環控制系統把系統的輸出量返回到輸入端并對影響控制過程。其核心是通過反饋*來減少被控量的偏差。 例：抽水馬桶水箱水位控制 P120。
干擾因素：在控制系統中，除輸入量外，影響被控對象，引起被控量變化的各種因素 (P109) 。
反饋：控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程。閉環控制系統中必定存在反饋，閉環控制系統核心是通過反饋減少被控量的偏差 (P110) 。
反饋環節的作用也是穩定輸出量。
（2）功能模擬：以功能和行為的相似為基礎，用“模型”模擬“原型的功能和行為的方法。
如用電腦模擬人腦的功能下棋。
8 功能模擬方法和黑箱方法(Ⅰ)
（3）黑箱方法：把將要研究的系統作為黑箱，通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統內部結構及功能的方法。如一個西瓜，通過看瓜蒂、摸花紋、拍西瓜。來判斷西瓜的生熟程度、及質量的好壞。
黑箱方法就是通過觀測黑箱外部輸入信息（外部對黑箱的影響）和輸出信息（黑箱對外界的反應），研究和認識其功能、特性、結構、機理。
1.下列關于干擾因素對控制系統的作用，說法正確的是（ ） A.干擾因素僅作用在被控量上 B.干擾因素不會作用于開環控制系統 C.閉環控制系統中干擾因素的作用都會反映在輸出量的變化上 D.干擾因素都是可以利用的
C
2.干擾對控制系統的影響是（ ） A.使控制系統的輸出量發生變化 B.使控制系統的輸入量發生變化 C.使控制系統的控制量發生變化
D.使控制系統的輸出量和輸入量同時發生變化
A
3.“黑箱”的方法主要是研究系統的( )
A.輸入和輸出的關系 B.內部和外部的關系
C.結構與功能的關系 D.要素與整體的關系
A
4.使用者雖然不一定懂得電視機內部的構造和機理，卻知道按哪個開關打開它，調整哪些開關可以得到清晰穩定的畫面效果，判斷什么情況下大概出了什么故障等等。這是（ ）的一種具體應用。
A.功能模擬法B.黑箱方法C.反饋方法D.控制方法
B
9 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
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。
例：普通電風扇控制系統的設計
被控對象——電風扇；被控量——電風扇輸出的風速；控制量——電機的轉速；
定時器
電機
電風扇
設定時間
風速
轉速
例：電吹風控制系統的設計
被控對象——電吹風；被控量——風的速度和溫度；控制量——電機的電壓；干擾因素——房間溫度、
電源電壓的波動；
材料:現有節拍器和觸發器,導線和尼龍線若干,怎樣設計一個簡易防盜報警裝置
節拍器,內有觸發器
線路斷開
觸發器
節拍器
報警
（3）閉環控制系統的設計
閉環控制系統的基本要求：
閉環控制系統必須是穩定的；
系統的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內；
要有較好的抗干擾性能。
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，控制量是進水管的水流量（進水量）水箱水位的高度與進水量之間呈線性關系。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(見前）：
自動伸縮涼衣架的設計:
實現功能:當白天并且無雨時,伸縮架自動伸出晾衣;否則,晾衣架自動收回。
構思控制:
選材:小型電動機\光滑細剛桿\滑輪\蝸輪,蝸桿\定時控制器\金屬線 尼龍線 焊接器等
思考: 家用窗簾自動控制系統
溫度傳感器
濕度傳感器
與門電路
電磁繼電器
雙相開關
控制電機
帶動伸縮架縮放
2）完成方框圖
1、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：
音樂信號
聲電轉
換裝置
和電機
水泵
轉速
噴頭
水柱高低
1）開環還是閉環？
開環
給定量
（　?。?br/>控制器
(　　)
執行器
(　　)
被控對象
(　　　)
輸出量
(　　　　　　　　　　　　　　
　　　)
控制量
(　　)
（　?。?br/>反饋
比較器
2、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，空調器工作過程是這樣的：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。
設定溫度
控制電路
壓縮機
制冷量
室內空氣
室內溫度
檢測裝置
（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
(　　)
（　?。?br/>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
3、案例分析題 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
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？
（2）請填寫完成控制系統方框圖中所缺部分。
（3）假設原來搪瓷碗內的水位控制在5厘米，現在需要把碗內水位控制在8厘米，請問可以采取什么方法？
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
硬塑料管截斷或上升3厘米；鐵桶抬高3厘米；搪瓷碗位置下降3厘米等(共9張PPT)
（09\3）25.傳統列車的動力裝置集中安裝在機車上，機車后面拖著許多沒有動力裝置的客車車廂。我國新開發的動車組把動力裝置分散安裝在客車車廂上，使其既具有牽引動力，又可以載客，提高了列車的運行速度。如圖所示為經過簡化的動車牽引傳動控制系統示意圖。駕駛員向自動駕駛裝置發出駕駛指令（設定速度），自動駕駛裝置發出信號控制牽引傳動裝置運轉，牽引傳動裝置驅動車輪轉動，從而使動車運行，速度傳感器檢測動車的實際運行速度，并將測得的速度信號發送給自動駕駛裝置與設定的速度進行比較，根據比較偏差值調整
動車運行速度。
(1)根據上面的示意圖及其描述，在控制系統方框圖中“ ”處填寫與動車牽引傳動控制系統相對應的內容。
(2)速度傳感器將檢測到的動車行駛速度信號傳送給自動駕駛裝置與駕駛指令進行比較的過程稱為 ⑥▲。
1.（1）設定速度《設定的速度;輸入量;給定速度;駕駛指令（或以上有兩詞同時出現）》 （2）自動駕駛裝置控制器《 （或以上有兩詞同時出現）》 （3）動車、車廂、列車等（除車輪） （4）動車實際速度《實際運行速度;輸出量;速度。關鍵詞：速度， 除（1）中出現的各詞 》 （5）速度傳感器《檢測裝置（或以上有兩詞同時出現） 》
2.（6）只要有“反饋”關鍵詞出現都算對
（09\9）25.如圖所示為磁懸浮地球儀及控制系統原理圖，控制器發出的交流電信號，通過電感線圈產生交變磁場，使地球儀產生感生電流，由于線圈產生的磁場和地球感生電流的磁場是相斥的，從而產生電磁懸浮力，將地球儀懸浮起來。位置傳感器檢測地球儀位置，并將檢測到的信號發送給控制器與設定信號進行比較，控制器根據比較偏差值調整交流電信號。
（1）設定信號；電磁線圈；地球儀；地球儀位置；位置傳感器。（2）干擾
（10\3）25.如圖所示為高層樓房自動穩壓供水控制系統原理圖，其工作原理是：當用戶用水量變化時，管道中的水壓發生變化，檢測裝置把檢測到的水壓信號反饋給控制器，與設定水壓進行比較，控制器根據偏差值控制電機及水泵的轉速，調節供水量，保持管道中的水壓穩定。根據示意圖及其描述， （1）在控制系統方框圖中“ ▲ ”處填寫與自動穩壓供水控制系統原理圖中相對應的內容。 （2）請為該系統的檢測裝置選擇一個合適的傳感器（從水溫傳感器、水壓傳感器、水位傳感器中選擇一個，填在“ ▲ ”處） ▲。
設定水壓；電機及水泵；管道中的水或管道；管道中的水壓或水壓；檢測裝置。 水壓傳感器。
（08\10）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 ▲ 。
1 控制器
2 舵機
3 被控量
4 陀螺儀
反饋
干擾因素
18.如圖所示為一款嬰幼兒耳測溫度計，它有一個聲光警報裝置，當測得溫度高于37.50度時，就會發出嘟嘟聲閃爍。這個溫度報警系統的控制方式屬于
A.手動控制、開環控制 B.自動控制、開環控制
C.自動控制、閉環控制 D.手動控制、閉環控制
19.如圖所示是上海世博會“智能化垃圾氣力輸送系統”中的垃圾桶，桶內裝有容量傳感器，當垃圾達到桶容積的80%時，該信息傳輸到垃圾處理控制中心，中心啟動千米外的抽風機開始抽氣，將垃圾吸住“垃圾收集站”。關于這個控制系統，下列說明正確的是
A.執行器是容量傳感器 B.控制器是抽風機
C.被控對象是桶內垃圾 D.設定值是實際吸出的垃圾量
20.下列醫療診斷方法中不屬于黑箱方法的是
BCB
(1)①噴灌控制器 ②電磁閥 ③土壤(不知噴頭對不對) ④實際的土壤濕度 ⑤土壤濕度傳感器 (2)②
25.如圖所示為現代農業噴灌控制系統示意圖，土壤濕度傳感器將檢測到的土壤濕度轉換成電信號傳輸給噴灌控制器，與土壤濕度設定值進行比較，當檢測到的土壤濕度低于設定值的下限時，噴灌控器制發出信號打開電磁閥，噴頭向農作物噴水。當檢測到的土壤濕度高于設定值的上限時，噴灌控制器發出信號關閉電磁閥，噴頭停止噴水，從而達到自動控制土壤濕度的目的。
（1）根據示意圖及其描述，在控制系統方框圖中“__▲__”處
填寫相應的內容。
（2）如果要改變土壤濕度的控制范圍，需要調整的是_▲_。
（從土壤濕度傳感器；土壤濕度設定值；電磁閥中選擇一個，
將序號填在“__▲__”處）

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