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4.2控制系统的工作过程与方式


1.分析典型案例,熟悉简单的开环控制 系统的基本组成和简单的工作过程。 2.熟悉闭环控制系统的基本组成,能画 出一个简单的闭环控制系统的方框图, 理解其中的控制器、执行器的作用。

日常生活中的控制:
A.拔动教室电灯开关,灯的亮与不 控制灯亮与灭 亮与手动有关。 B.声光感应开关,当有声音时灯亮。 C.红外感应出水龙头,手靠近水龙 控制水龙头

头出水,离开则不出水。 D.宾馆自动门,当有人进入,门自 控制门开与关 动打开。 E.当手靠近自动烘手机时,机器启 动;当手离开时,机器关闭。

归纳、抽象以上活动的特征 : 一个输入信号(如手拔开关)对应着 一个输出信号(如灯亮或不亮)。

日常生活中的控制:

控制灯亮与灭 控制水龙头 控制门开与关

控制的三层内容: ① 控制的对象是什么? 被控对象 ② 控制要达到什么目的? 输入信号 ③ 采取什么控制手段? 控制过程

输出结果

1、控制系统:

给它一个指示或信号,它能输 出一个相应结果的系统
门铃
手揿 揿钮、电路 电路开关 发声喇叭 铃声

自动门
人体红 外信号

红外传 感器

控制 电路

电机 自动门

门的开启 或关闭

对控制过程进行抽象:
接收信号 的传感器 控制器 执行器 被控对象

输入信号(量)

揿钮和电路
控制 电路

电路开关

发声喇叭

红外传 感器

输出量(信号)

电机

自动门

归纳总结
输入量
传感器 检测装置

控制器

执行器

被控对象

输出量

输入量: 外来的某种信号、命令,某种数量
传感器: 控制器:
接收外来信号,并把它改为可被控制器识别的信号 能分析计算判断,然后发出控制命令的装置

执行器: 收到命令后,直接对被控对象执行某个动作的装置 被控对象:
控制系统中所要求控制的装置.由它生成相 应的输出量,它是输出量的载体

输出量: 即控制系统所要控制的量。由被控对象承载 控制量:即执行器的输出信号。

归纳总结
简单开环控制系统的流程图:
输入量
传感器

控制器

控制量 执行器 被控对象

输出量

执行器的执行的动作分别(如开和关)、幅度 ,时间、大小等直接影响输出量

控制量: 即执行器的输出信号。

方法:按照控制先后,找出信号和系统部件
自动水龙头的控制过程:传感器检测手的红外信号,把这个 信号传输给控制电路,控制电路处理后发出指令给电磁阀门 ,电磁阀门据此打开或关闭水龙头

自动水龙头
手的红外 信号

阀门的开或关

传感 器

控制电路

电磁阀门

水龙头

水龙头开或关

控制量: 阀门的开或关

自动水龙头
输入量
传感器

控制器
控制电路

执行器 阀门

被控对象
水龙头

输出量
水龙头开或关

传感器接 收手的红 外信号

控制量:

阀门的开或关

电冰箱控制系统
控制器
设定 温度
比较器

执行器

被控对象 箱体 箱体内 (内空气) 温度

控制 电路

电机— 压缩器

(1)开电冰箱门 干扰: 感温装置

(2)电冰箱所在房间的温度从20 C变到30 C; (3)把热菜或热饭放入电冰箱中; (4)在电冰箱外放一盆冷水。

特点:从头至尾一次运行结束。头单向影响尾,但尾不影响过程。
传感器接 收手的红 外信号
阀门的开或关

传感 器

控制电路

电磁阀门

水龙头

水龙头开或关

特点:尾会影响过程,构成回路持续运行。
设定 温度
比较器

控制 电路

电机— 压缩器

箱体 (内空气)

箱体内实 际温度

干扰:

感温装置

简单闭环控制系统的流程图:
比较器

输入量 给定量

控制器

控制量 执行器 被控对象

输出量 被控量

检测装置

与开环的区别:增加了两个装置 存在反馈环节(反馈回路) 输入信号一般称为“给定量” 输出量称为“被控量”

什么是反馈: 将输出量通过适当的检测装 置返回到输入端并与输入量 进行比较的过程,就是反馈

干扰 控 给 定传感器 制 器 量 执 控制量 行 器
被 控 对 象
被控 量

输 出 量

干扰
给 + 定 × 量
比较器

控 制 器

执 行 器

-

被 控 对 象

被控 量

输 出 量

反馈
检测装置

开环控制系统
(1)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。

归纳总结
输入量

简单开环控制系统的方框图
控制量 控制器 执行器 被控对象 输出量

输入量:即控制系统的给定量。 控制器:即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。 执行器:即直接对被控对象进行控制的装置或元件。

控制量:即执行器的输出信号。
被控对象:即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。

输出量:即控制系统所要控制的量。


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