資源簡介

(共24張PPT)
第四單元
控制與設計
開環控制系統
閉環控制系統
會畫方框圖
1、人工控制與自動控制
任務一 啟亮一盞小燈
人工控制（手動控制）
任務二 啟亮一組霓虹燈
借助單片機程序控制（自動控制）
任務三 光控霓虹燈
借助傳感器和程序控制（自動控制）
洗衣機的演變
普通洗衣機（自動正反交替地運動，到達定時后自動停轉）
半自動洗衣機（洗滌、漂洗、脫水中的三大步驟中的兩步合并在同一缸，通過順序控制實現步驟轉換，由人把物由一個缸里取出放到另一個缸中）
全自動洗衣機（不需要人工干預，三大步驟全都由控制系統實現）
2、控制的手段和方法（P98）
控制的實現需要一定的手段。
從控制過程中人的作用分人工控制與自動控制；
按照執行部件的不同有機械控制、氣動控制、液壓控制和電子控制等。
很多情況下手段是綜合的
機械控制：普通水龍頭、縫紉機
電子控制：電子計算器、家用電冰箱、自動門和汽車變速器的電子控制裝置
氣動控制：化工生產中常用的氣動閥門、公共汽車車門開關控制
液壓控制：建筑工地打樁機、修理汽車用的液壓千斤頂
3、控制系統都由若干環節組成，
控制系統的輸入與輸出之間有一定的對應關系。
磁控報警器的控制系統
輸入設備：磁控傳感器（干簧管）
控制核心：單片機
輸出設備：小電扇、音箱、彩燈
光控路燈系統控制框圖
光控開關
輸入量
輸出量
燈泡
外界光線的強弱
燈泡的亮與熄
防雨自動關窗系統控制框圖
感濕器
輸入量
輸出量
電動機
雨水
窗戶
窗戶的關閉
系統框圖的繪制方法
4、開環控制系統（P102)
控制系統的輸出量，不對系統的控制產生任何的影響，這種控制系統的稱為開環控制系統。
控制器
輸入量
輸出量
執行器
被控對象
控制量
對于開環控制系統，通常可以用以下的方框圖表示：
開環控制系統例子：十字路口的紅綠燈、樓宇的報警
系統、火災自動報警系統、電風扇、電燈控制等
（傳感器）
（電動機、電磁閥、燈等將電能轉化成其他能量的部件）
游泳池注水控制系統（P103）
定時器
（輸入）
（輸出）
進水閥門
游泳池
游泳池的水位
設定注水的時間
流水量
控制器
輸出量
執行器
被控對象
控制量
輸入量
（傳感器）
（電動機、電磁閥、燈等將電能轉化成其他能量的部件）
自動門的控制系統
控制器
輸入量
輸出量
執行器
被控對象
控制量
紅外裝置是否發出的信號檢測到人體輻射
控制電路
電機
轉動
自動門
門的開啟和關閉
方便人們的出入，醫院手術室、銀行或賓館，當人走進大門時自動打開。
原理是：當人走進門時，門上的紅外裝置檢測到人體熱輻射發促的紅外信息，控制電路接收到該信號后，便會發出相應的指令，啟動電機運轉，從而帶動門自動開啟（或控制氣動裝置,使門向兩邊打開）。當門開啟后，控制電路將作出判斷，如果沒有人在四周，就通知電機做反向運轉，使門關閉。
水泵抽水控制系統
農民種莊稼，“靠天吃飯”天氣干旱，收獲困難。水泵就是解決這個問題。當需要灌溉農田時，只要接通電源，電機就帶動水泵工作，將水從水源處抽到干旱的農田里。
控制器
輸入量
輸出量
執行器
被控對象
控制量
開關接通電源
電機
水泵
水流量
水管
水管排水
公共汽車車門的開關控制：
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。
控制器
輸入量
輸出量
執行器
被控對象
控制量
開關接通電源
控制電路
電磁閥
空氣流向
活塞
開關車門
煙霧報警器
根據消防要求，倉庫、圖書館都需要安裝火災自動報警系統。如有火災發生，感應探測器檢測到發生火災室內濃烈的煙霧，從而報警。畫出火災自動報警控制系統的工作過程方框圖。指出方框圖的各個環節的具體內容和輸入量、輸出量、控制量
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
知識補充
電磁閥是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執行器；并不限于液壓，氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會用到電磁閥。 電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。
5、閉環控制系統
游泳池注水控制
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。
對于閉環控制系統，通常可以用以下的方框圖表示
被控對象
控制量
給定量
控制器
被控量
執行器
檢測裝置
比較器
+
-
說明：閉環控制系統的檢測環節是把系統的輸出信號傳到系統的輸入端，與給定值進行比較。
輸出信號往往是各種物理量：
電壓，流量，速度，
這些值往往與系統的給定值不同，
取值的范圍也不同，
所以不能與輸入信號直接比較，
需要測量并轉化，
檢測環節正是起這個作用。
相當與眼睛和皮膚，感知輸出信號的變化。
浮球
控制器
閥門
水箱
預設水位
進水量
比較器
供水水箱的水位自動控制系統
水位
加熱爐的溫度自動控制系統
被控對象
控制量
給定量
控制器
被控量
執行器
檢測裝置
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
熱量
溫度
（1）、控制系統的干擾因素
干擾因素含義：除輸入量以外引起被控量變化的各種因素，（環境、人為、可以克服也可以利用）
找出干擾的方法：引起輸出量變化的原因
說明：控制系統的干擾因素是導致系統不穩定的因素，控制系統的穩定性能與控制系統的抗干擾能力有關
（2）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。
閉環控制系統的核心:
通過反饋來減少被控量的偏差。
（3）、閉環控制系統與開環控制系統的比較
開環控制 閉環控制
能否調節和補償
控制精度
結構
適用場合
方框圖
否
能
差
好
簡單
復雜
穩定場合
相對不穩定
無回路，無反饋
有回路，有反饋

展開更多......

收起↑