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(共21張PPT)
第四章 控制與設計
第二節　控制系統的組成與描述
哈師大附中 通用技術 2011-9
授課教師:楊祥
1、控制系統
2、開環控制系統
3、閉環控制系統
現代社會：
幻彩聲控燈
交通信號燈
自動門
電梯
驗鈔機
汽車自動裝配生產線
溫室
古代社會
大禹治水
農田灌溉
自行車的傳動（或動力）控制系統（control system）
腳蹬、鏈條、飛輪
（控制系統）
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。
自行車的制動（或剎車）控制系統是怎樣的呢？
思 考：
電風扇的風速控制系統（control system）
電機
（控制系統）
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。
1、定義：
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。
馬上行動吧！
是否屬于控制系統 輸入 輸出
電飯煲
自動門
紅外線自動水龍頭
電視制導導彈
是
通電信號
溫度
是
是
光電信號
檢測到人手信號
開門
出水量
是
目標圖像
儲存圖像
2、分類：
控
制
系
統
開環控制系統
（open loop control system）
閉環控制系統
（closed loop control system）
肢體
大腦
輸入量
籃球
輸出量
控制器
執行器
被控對象
輸入量
輸出量
控制量
投擲籃球的控制過程
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。
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。
你所知道的開環控制系統
1、自動聲光控燈
2、音樂噴泉控制系統
3、自動門控制系統
被控對象
執行器
控制器
輸入量
控制量
輸出量
簡單開環控制系統的方框圖
控制器：即對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件
執行器：即直接對被控對象進行控制的裝置或元件
控制量：即執行器的輸出信號
輸入量：即控制系統的給定量
輸出量：即控制系統所要控制的量
被控對象：即控制系統中所要控制的裝置或過程
歸納總結
希羅的自動門
閱讀
公元1世紀,希臘人希羅建造的自動打開廟門的裝置是最早利用氣壓和液壓為動力的自動門。如圖所示， 祭壇點火使1的空氣膨脹， 水流入2，利用水的重量使軸3轉動,將門打開。祭壇滅火，門即自動關閉。
1、夜半時刻，在十字路口，沒有行人，汽車卻仍然要等待？怎么辦？
2、游泳池注水或樓頂水箱注水，時間到了可是有時水滿了，有時卻未滿，怎么辦？
······ ······
騎自行車控制過程方框圖：
簡單閉環控制系統方框圖：
被控對象
執行器
控制器
給定量
控制量
被控量
檢測裝置
比較器
-
+
自行車
肢體
大腦
期望方向
控制量
行駛方向
（輸出）
眼睛
比較器
+
-
三、閉環控制系統
三、閉環控制系統
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
你所知道的閉環控制系統
生活案例
生產案例
電飯鍋的保溫控制、空調的溫度控制等等
溫室大棚、氨氣生產反應爐溫度控制等等
復雜案例
導彈防空系統、電視制導導彈、飛船等等
游泳池注水控制系統方框圖：
簡單閉環控制系統方框圖：
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）
檢測裝置
比較器
+
-
三、閉環控制系統
被控對象
執行器
控制器
給定量
控制量
被控量
檢測裝置
比較器
-
+
簡單閉環控制系統的方框圖
控制器：即對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件。
執行器：即直接對被控對象進行控制的裝置或元件。
控制量：即執行器的輸出信號。
輸入量：即控制系統的給定量。
輸出量：即控制系統所要控制的量。
被控對象：即控制系統中所要求控制的裝置和生產過程。
歸納總結
三、閉環控制系統
被控對象
執行器
控制器
控制量
輸出量
反饋環節
比較器
-
+
輸入量
反饋環節：即在閉環控制系統中，將輸出信息反饋給比較器的檢 測裝置或元件。
這是閉環系統嗎？
同學們幾乎每天聽著擴音機里播放的音樂做廣播體操，但擴音機從未引起大家的注意。學習了上面的內容后，請大家思考：
擴音機是一個什么控制系統？
四、小結
控
制
系
統
開環
閉環
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
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

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