資源簡介

第四單元
控制及其設(shè)計
第二節(jié) 開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程
目 錄
CONTENTS
控制系統(tǒng)的含義
控制系統(tǒng)的方框圖
開環(huán)控制系統(tǒng)
01.
02.
03.
任務(wù)一 理解控制系統(tǒng)
任務(wù)二 分析開環(huán)控制系統(tǒng)工作過程
控制系統(tǒng)的含義
PART 01
理解控制系統(tǒng)
光線亮暗是該控制裝置的輸入，通過光敏傳感器將信息傳送到Arduino控制器；當(dāng)光線亮度達到報警值時，控制器輸出信號到舵機和LED燈，舵機控制螺旋槳旋轉(zhuǎn)報警和LED燈閃爍報警。這樣一個系統(tǒng)稱為控制系統(tǒng)。
光敏傳感器、Arduino控制器、舵機、螺旋槳和LED燈
輸入
光線亮度
輸出
螺旋槳旋轉(zhuǎn)、LED燈閃爍
控制系統(tǒng)
什么是控制系統(tǒng)
實現(xiàn)控制的若干個環(huán)節(jié)所涉及的裝置就構(gòu)成了一個控制系統(tǒng)。
輸入量
控制系統(tǒng)
輸出量
控制系統(tǒng)共同點
控制系統(tǒng)的輸入與輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。
閉環(huán)控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的工作方式
理解控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的方框圖
PART 02
在控制系統(tǒng)中,為了方便分析,常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié),用單向信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向,這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖。
它表示了系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。
控制系統(tǒng)的方框圖
光敏傳感器
輸入
光線亮度
輸出
螺旋槳旋轉(zhuǎn)、LED燈閃爍
Arduino控制器
螺旋槳和LED燈
舵機
開環(huán)控制系統(tǒng)
PART 03
定義
控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的系統(tǒng)
如：火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，自動烘手機、定時紅綠燈等。
特征
(1)相關(guān)性：系統(tǒng)的輸出量直接受輸入量的控制，不會對輸入量產(chǎn)生影響。
(2)單向性：信號（或信息）的傳遞是單向的，總是從輸入端單向傳至輸出端。
開環(huán)控制系統(tǒng)的一般方框圖
執(zhí)行器
被控對象
控制器
輸出量
輸入量
控制量
傳感器
開環(huán)控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)的組成---“四個裝置三個量”
傳感器
控制器
（1）接收處理傳感器感應(yīng)到的電信號
（2）轉(zhuǎn)換并放大信號（將電信號轉(zhuǎn)換成機器能讀懂的信號）
（3）向執(zhí)行器發(fā)出控制命令
執(zhí)行器
提供動力，直接作用在被控對象進行控制的裝置或元件
被控對象
系統(tǒng)本身或控制系統(tǒng)的組成部分
輸入量
非電信號，即被傳感器接收的外界刺激信號（聲音信號，溫度信號等）
控制量
執(zhí)行器執(zhí)行程度高低大小快慢，執(zhí)行器的輸出信號
輸出量
控制的最終效果，也是被控對象做出的反應(yīng)
感應(yīng)非電信號，并將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號
開環(huán)控制系統(tǒng)
馬上行動（p116）
用方框圖說明下列開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并注明方框中的各個環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容以及輸入量、輸出量和控制量。
控制器
執(zhí)行器
被控制對象
（音樂）
輸入量
（水泵）
（聲—電轉(zhuǎn)換裝置）
（水泵轉(zhuǎn)速）
控制量
（水柱）
（水柱高低）
輸出量
（1）音樂噴泉的控制；
用方框圖說明下列開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并注明方框中的各個環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容以及輸入量、輸出量和控制量。
（2）公共汽車車門的開關(guān)控制
控制器
執(zhí)行器
被控制對象
（按開關(guān)）
輸入量
（電磁閥）
（控制電路）
（推動活塞）
控制量
（車門）
（車門開或閉）
輸出量
馬上行動（p116）
（點火）
輸入量
（轉(zhuǎn)動軸3）
（1、2、重錘）
（廟門）
（廟門開或閉）
輸出量
控制器
執(zhí)行器
被控制對象
案例分析1-希羅自動門
公元1世紀(jì),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重力為動力的自動門。如圖4-23所示,祭壇點火使1中的空氣膨脹,水流入,利用水的重力使軸3轉(zhuǎn)動,將門打開。當(dāng)祭壇的火熄滅時,廟門在重錘的作用下就會自動關(guān)閉。
圖4-23希羅自動門控制系統(tǒng)示意圖
案例分析2-自動門的控制系統(tǒng)
（人體紅外信號）
輸入量
（電機）
（控制電路）
（門）
（門開或閉）
輸出量
控制器
執(zhí)行器
被控制對象
為了方便人們的出入,一些醫(yī)院、賓館和銀行都安裝了自動門。當(dāng)有人走近大門時,大門就會自動打開,如圖4-24所示。
當(dāng)人走近自動門時,門上方的紅外線裝置檢測到人體熱輻射發(fā)出的紅外線信息,控制電路接收到該信號后,便會發(fā)出相應(yīng)的指令,啟動電機運轉(zhuǎn),從而帶動門自動開啟(或者控制氣動裝置,使門向兩邊打開)。當(dāng)門開啟之后,控制電路將作出判斷,如果沒有人在檢測范圍內(nèi),就通知電機做反向運轉(zhuǎn),使門關(guān)閉。可見,自動門的開啟或關(guān)閉只與紅外線裝置是否檢測到人體發(fā)出的信號相對應(yīng)。
圖4-24自動門
小結(jié)
1. 控制系統(tǒng)：
任何控制都要通過若干個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)，這些環(huán)節(jié)所涉及的裝置構(gòu)成的系統(tǒng)。
2. 開環(huán)控制系統(tǒng)：
控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響。
3. 開環(huán)系統(tǒng)控制框圖：
謝謝聆聽！

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