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4.2控制系统工作过程与方式(用)


祭坛的 火点或 灭

水流量 气压控制 虹吸 自动门

门开

或关

第四单元

控制与设计

第二节 控制系统的工作过程与方式

教学目标:
1、理解控制系统的定义及特点。 2、分析典型案例,掌握简单开环控制系统的基 本组成和工作过程。 3、掌握简单闭环控制系统的基本组成,能画出 一个简单闭环控制系统的方框图,理解其中的控 制器、执行器的作用。 4、分析开环控制与闭环控制的区别与联系

一、控制系统
电风扇的风速控制是通过改变电机的转速 来实现的。给电风扇设定风速挡位,电机就以 一定的转速带动扇叶转动,输出预定的风速。 风速挡位是该控制系统的输入,扇叶转动的风 速是该控制系统的输出,一个挡位对应着一个 电风扇的控制 风速。
输入 风速挡位 输出

电路、电机、扇叶

风速

电灯的的控制
输入 输出

电路、灯

“开与关”

灯“亮与灭”

例:窗户感湿开关系统 公共汽车车门控制系统。 火灾报警系统。 音乐喷泉控制系统。

定义: 任何一种控制的实现,都要通 过若干个环节,这些环节的有机组合 就构成了一个系统,称为控制系统。 控制系统的输出与输入之间有一 定的对应关系。

输入量

控制 环节

输出量

马上行动(P102):请指出下列控制系统 中的输入、输出分别是什么? 控制系统
电风扇风速控制

输入
调速器或档位 电信号 电信号

输出
风扇的转速 锅内的温度
脱粒机的脱粒量

电饭煲
脱粒机

红外线自动水龙头 人手的红外信号

水龙头的出水量

二、控制系统的分类及比较

1、控制系统的分类(根据控制方式不同)

控 制 系 统

开环控制系统 (open loop control system)

闭环控制系统 (closed loop control system)

案例比较
游泳池注水控制系统方框图:
设定 时间 水流量 控制器 进水阀门 游泳池 游泳池的水位 (输出)

增加反馈后游泳池注水控制系统方框图 比较器 给定 + 控制器 水位 水流量 进水阀门 检测装置
游泳池

游泳池的水位 (输出)

(1)定义比较
开环控制系统定义:
控制系统的输出量不对系统的 控制产生任何影响,这种控制称为 开环控制系统。
闭环控制系统定义: 系统的输出量返回到输入端 并对控制过程产生影响的控制系 统称为闭环控制系统。

(2)特征比较
开环控制特征: 系统的输出量仅受输 入量控制,输入量到 输出量之间的信号是 单向传递。
闭环控制特征: 系统的输出端与输入端信号 之间存在一个回路——反馈 回路。

(3)框图比较
开环控制系统
输入量 控制量

控制器

执行器

被控对象

输出量

闭环控制系统
给定 +比较器 控制器 量 控制量 执行器 检测装置 被控对象 被控量

案例分析:自动门的控制系统
?

自动门的动作过程是怎样的?
? 当门口没有人时,门是关着的;当有人来门口

时,门打开;当人离开门口后一段时间,门又 关闭。
?

自动门的功能和技术要求:
? 功能:无人时,常关;有人时,开门 ? 技术要求:当人距门1m时,门即打开;门打

开后,延时10s后关门

自动门如何实现自动开、关的呢?
红外传感器 控制电路

电机

控制量
人体 热辐射 转动

红外传感器

控制电路

电机

自动门

门的开启 与关闭

控制器

执行器

请完成P106的“马上行动”
1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统(属于开环控制系统) 脚踏 力度 脚蹬、曲柄、链轮 中轴、链条 缝纫 速度

2、电冰箱的温度控制系统(属于闭环控制系统) 设定 温度
比较器

控制 器

制冷 装置

温度值

温度计

温度

检测装置

3、走道路灯的声光控制系统(开环)
设定 声音 分贝
时间

控制 电路

计时器

灯泡

灯光

4、交通路口红绿灯自动控制系统(闭环)
设定 车流 量
时间

控制 器

计时器

红绿灯

红绿灯 显示

检测装置

生活中还有哪些开环控制系统?请用一般 开环控制系统方框图画出它们的控制方框图。
红绿灯定时控制系统。
定时控制

学校铃声定时控制系统。 防盗报警系统。
传感控制

自动烘手机

四、小结

制 系 统 闭环

开环

控制系统的输出量不对系统的控制产 生任何影响(单程控制流向) 系统的输出量仅受输入量控制,输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响(环程控制流向) 输出量到输入量之间的信号形成一个回 路(反馈回路)

课后作业
?

仿制希罗的自动门或其它自动门

?

仿制游泳池注水闭环控制模型


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