資源簡介

(共34張PPT)
自行車
傳動子系統
制動子系統
承重子系統
方向控制子系統
自行車傳動系統由哪些部件構成？
飛輪
鏈條
鏈輪
曲柄
中軸
腳蹬
后輪
控制與設計
控制系統的工作過程與方式
飛輪
鏈條
腳蹬
鏈輪
自行車行駛的速度控制
曲柄
中軸
腳踩的力
腳蹬 曲柄 中軸
鏈輪 鏈條 飛輪 車輪
行駛的速度
（輸入）
（輸出）
輸入的力與輸出的速度是成正比的。
1 控制系統
任何一種控制的實現，都應通過若干個環節，這些環節就構成了一個系統，稱為控制系統。
控制系統的輸入與輸出之間有一定的對應關系。
電風扇的風速控制
電風扇風速的擋位
電風扇的風速
（輸入）
（輸出）
電機、扇葉
選擇不同的擋位輸入，輸出的風速不同。
馬上行動（P102)：請指出下列事例是否屬于控制系統，如果是的話請指出系統的的輸入、輸出分別是什么？
控制系統 輸入 輸出
電飯煲
芝麻開門
紅外線自動水龍頭
電源的電信號
鍋內的溫度
聲音信號（芝麻開門）
門開啟
紅外裝置檢測到人手發出的信號
水龍頭的出水量
控制的分類
從人工干預的情形來分：
人工控制、
自動控制
從執行控制的部件來分：
機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等等。
從反饋形式來分：
開環控制、閉環控制
控制系統通常可分為開環控制系統與閉環控制系統
游泳池注水
（輸入）
（輸出）
如果進水管的進水量是均勻的，游泳池中的水位高度與進水的時間是一一對應的。我們可以在注水口處裝一個定時器，通過定時器來控制注水的水位。
水流量
進水閥
定時器
設定注水時間
游泳池
游泳池的水位
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統就是開環控制系統。
2 開環控制系統
（1）輸入量：控制系統的給定量
（2）控制器 ：對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件。
（3）執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件（4）被控對象：控制系統中所要求控制的裝置或元件
（5）控制量：執行器的輸出信號
（6）輸出量：控制系統要控制的量
執行器
控制器
輸入量
輸出量
被控對象
控制量
水流量
進水閥
定時器
設定注入時間
游泳池
游泳池的水位
轉動軸3
水罐1，2重錘等傳動裝置
祭壇點火或滅火
廟門開啟或關閉
廟門
旋轉量
案例分析1：希羅的自動門
電動機
控制電路
紅外裝置是否檢測到人體發出的信號
門的開啟或關閉
自動門
轉動量
案例分析2：紅外線自動門控制系統
包括 紅外線檢測裝置
包括 聲音傳感器
“芝麻開門”聲控開門系統的控制方框圖
請寫出“芝麻開門”聲控開門系統的控制方框圖
電動機
控制電路
是否有聲音信號 “芝麻開門”
門
門的開啟或關閉
轉動量
以雷達測速系統為例，它由測速雷達、判讀汽車速度的電腦和照相機三大部分組成。在這個系統中，一旦有汽車通過，雷達測速裝置實時測出汽車速度，由電腦迅速判斷出是否超速，如果超速則啟動照相機跟蹤抓拍，將拍攝到的圖像信息存儲和輸出到控制中心。
其控制系統的工作過程如下圖所示：
判讀汽車速度的電腦
測速雷達
汽車的速度
超速汽車的圖像信號存儲、輸出
照相機
案例3 電子警察——車輛超速檢測系統
馬上行動——自行車剎車控制系統
自行車剎車控制過程如下：剎車時，施加一定的握把力，通過杠桿系統，使剎車片壓緊車圈（或輪軸），車輪減速。剎車握緊力與車輪轉速一一對應。請畫出控制方框圖
剎車片
握把、杠桿系統
握緊力
車輪轉速
車輪
壓緊量
游泳池
水流量
游泳池注水　　
在開環控制方式下，如果進水變小了，游泳池中的水就沒有加夠。如果進水變大了，游泳池中的水就會滿出，造成水源浪費。
在游泳池中增加一個檢測水位的裝置，根據檢測的數據與給定的數據進行比較，當實際水位低，繼續進水，否則，關閉進水閥。
給定水位
控制電路
游泳池的水位
進水閥
檢測裝置
比較器
+
-
水流量
進水閥
定時器
設定注入時間
游泳池
游泳池的水位
（改進后方案）
3 閉環控制系統
把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叫閉環控制系統。
被控對象
控制量
給定量
控制器
執行器
檢測裝置
比較器
+
-
被控量
案例分析：空調器溫度控制系統
空調器是如何控制溫度的呢？它的工作過程又如何呢？
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。因此，空調溫度控制系統中有從輸出端返回到輸入端的信息反饋，它是閉環控制系統。
根據空調器的工作過程，試畫出其溫度控制系統的方框圖。
空調機溫度控制系統
空調房間
壓縮量
設定溫度
控制電路
室內實際溫度
壓縮機
（制冷裝置）
溫度檢測裝置
比較器
+
-
小游戲
在黑板上有兩張大臉，“四官俱全”，沒有鼻子。請一位同學上來“填”鼻子，一次，睜著眼睛畫，另一次閉著眼睛畫。
1、閉著眼睛畫：
人腦控制手畫鼻子：人腦——手——鼻子
控制過程中，沒有反饋環節，不能對控制結果加以修正、調節。是個單程的控制流向。這種控制，稱為開環控制。
分析原因：
2、睜著眼睛畫：
人腦控制手畫鼻子，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細的控制手去畫好鼻子。控制過程中有反饋環節可以把控制結果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這種控制稱為閉環控制。
人腦——手——畫鼻子 |
|———眼睛—————|
比較開環系統和閉環系統的區別
睜著眼睛畫鼻子的控制系統
粉筆
鼻子的
位置
睜著眼睛
確定鼻子
的位置
大腦
手
手的位置
閉著眼睛畫鼻子的控制系統：
粉筆
鼻子的
位置
鼻子理
想位置
大腦
手
手的位置
眼睛
比較器
開環控制系統與閉環控制系統區別
1、概念:
開環控制系統：輸出量不對系統的控制產生任何影響的控制系統
閉環控制系統：輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統
2、信號傳輸通道的差別 ：
開環控制系統：只有正向傳輸通道，
閉環控制系統：有正向通道和反饋通道。
3、系統結構的差別：
開環控制系統：有給定環節（設定被控量給定值的裝置）
閉環控制系統：有給定環節、比較環節、檢測環節。
練習
根據開環電子控制系統和閉環控制系統的區別進行分析、判斷，在你認為正確的表格中打 “ ”
開環電子控制系統 閉環電子控制系統
電子表
電取暖系統
空調
程序控制洗衣機
可調亮度的臺燈
電熱水器

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