典型控制系統(tǒng)案例分析一

1、 第二節(jié)第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程 郴州市汝城一中郴州市汝城一中 袁利軍袁利軍 控制與設(shè)計 知識回顧知識回顧 控制含義控制含義： 人們根據(jù)自己的目的，通過一定的手段，人們根據(jù)自己的目的，通過一定的手段， 使事物沿著某一確定方向發(fā)展，就形成了控制。使事物沿著某一確定方向發(fā)展，就形成了控制。 控制的分類控制的分類: 人工控制人工控制( (手動控制手動控制) )和自動控制。和自動控制。 關(guān)關(guān)/ /開門開門 駕駛駕駛汽汽車車 一一、典型控制系統(tǒng)案例分析典型控制系統(tǒng)案例分析( (一一) ) 第二節(jié)第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程 v案

2、例案例1：自動門：自動門 1m 系統(tǒng)組成及工作過程系統(tǒng)組成及工作過程 （10s后）后） 紅外傳感器紅外傳感器控制器控制器電動機電動機門門自動門自動門 傳感器傳感器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象 o 系統(tǒng)組成： o 系統(tǒng)的組成及工作過程如圖（框圖框圖）： 傳感 器 控制 器 電動機（ 執(zhí)行器） 門（被控 制對象） 輸 入 有人否 輸 出 開/關(guān) o 從左往右看：當(dāng)門口有人時，即有輸入，傳感器感 知并形成信號。信號先后經(jīng)過控制器、電動機的變 換與傳遞，直到把門打開。叫做有輸出（門動作， 打開）。沒有人，則無輸入，不發(fā)生信號傳遞，當(dāng) 然沒有輸出（門無動作，常關(guān)）。 常見的開環(huán)控制系統(tǒng) 聲控路燈聲控

3、路燈紅綠燈控制系統(tǒng)紅綠燈控制系統(tǒng) o案例案例2：水箱水位控制：水箱水位控制 方法一：人工控制方法一：人工控制 2功能：功能： 當(dāng)水面達到設(shè)定的水位時，當(dāng)水面達到設(shè)定的水位時， 關(guān)閉進水閥門關(guān)閉進水閥門 1控制方式：控制方式： 人工人工 3系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成： 水箱（包括水箱里的水）；水箱（包括水箱里的水）； 進水閥門進水閥門 4工作過程：工作過程： 當(dāng)水面低于設(shè)定水位時，當(dāng)水面低于設(shè)定水位時， 人打開閥門放水入水箱，人打開閥門放水入水箱， 人眼監(jiān)視水面高度；人眼監(jiān)視水面高度； 當(dāng)水面達到設(shè)定水位時，當(dāng)水面達到設(shè)定水位時， 人關(guān)閉閥門。人關(guān)閉閥門。 紅外傳感器紅外傳感器控制器控制器電動門電動門門

4、門 人眼人眼人腦和手人腦和手閥門閥門水箱水箱 水箱水位人水箱水位人 工控制系統(tǒng)工控制系統(tǒng) 自動門自動門 傳感器傳感器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象 o 人工控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感人工控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感 器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？ 1、系統(tǒng)組成：、系統(tǒng)組成： 浮子浮子 連桿機構(gòu)連桿機構(gòu) 閥門閥門 給定水位給定水位 水箱水箱 方法二：方法二： 自動控制自動控制 （1）當(dāng)水面下降時，）當(dāng)水面下降時， 浮子下落，浮子下落， 帶動連桿機構(gòu)，帶動連桿機構(gòu)， 閥門打開，閥門打開， 進水；進水； 2、工作過程、工作過程 （2）當(dāng)水面達到設(shè)定）當(dāng)水面達到設(shè)定

5、水位時，浮子傳感，水位時，浮子傳感， 通過連桿機構(gòu)，通過連桿機構(gòu)， 將閥門關(guān)閉。將閥門關(guān)閉。 3、功能：、功能： 當(dāng)水面達到設(shè)定水當(dāng)水面達到設(shè)定水 位時，自動關(guān)閉進位時，自動關(guān)閉進 水閥門。水閥門。 4、控制方式：、控制方式： 自動自動 水箱水位自水箱水位自 動控制系統(tǒng)動控制系統(tǒng) 紅外傳感器紅外傳感器控制器控制器電動門電動門門門 人眼人眼人腦和手人腦和手閥門閥門水箱水箱 水箱水位人水箱水位人 工控制系統(tǒng)工控制系統(tǒng) 自動門自動門 傳感器傳感器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象 浮子浮子連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)閥門閥門水箱水箱 o 自動控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感自動控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感 器、控制器

6、、執(zhí)行器、對象是誰？器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？ o若要節(jié)約用水，減少水位自動控制 水箱內(nèi)水的容量，應(yīng)該怎么辦？ o 水位自動控制比水位人工控制好在哪里？ o 答：省人力，有利于將人類從復(fù)雜，危險，繁瑣 的勞動環(huán)境中解放出來，并大大提高勞動效率。 o 精確。 傳 感 器 控 制 器 門 電 動 機 有人否開/關(guān) 輸入 輸出 v自動門控制系統(tǒng)框圖自動門控制系統(tǒng)框圖 連桿 機構(gòu) 閥門水箱 浮子 反饋 輸入 輸出 實際水位給定水位 v水箱水位自動控制系統(tǒng)框圖水箱水位自動控制系統(tǒng)框圖 水位差水位差 （開度）（開度） 二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng) 2、閉環(huán)控制系統(tǒng)：、閉

7、環(huán)控制系統(tǒng)： （1）定義：有反饋，形成閉環(huán)，能將控制的結(jié)果反饋回）定義：有反饋，形成閉環(huán)，能將控制的結(jié)果反饋回 來與希望值進行比較，并根據(jù)它們的偏差及時調(diào)整控制作來與希望值進行比較，并根據(jù)它們的偏差及時調(diào)整控制作 用的系統(tǒng)，稱之為用的系統(tǒng)，稱之為閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （2）特征：有）特征：有反饋，有比較反饋，有比較。 定義：沒有反饋即不存在閉環(huán)，控制系統(tǒng)的輸出量不對定義：沒有反饋即不存在閉環(huán)，控制系統(tǒng)的輸出量不對 系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這類控制系統(tǒng)稱之為開環(huán)控系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這類控制系統(tǒng)稱之為開環(huán)控 制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 1、開環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng) 3、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系

8、統(tǒng)的區(qū)別、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別： （1）從形式上看，表現(xiàn)為有反饋和無反饋。）從形式上看，表現(xiàn)為有反饋和無反饋。 （2）從本質(zhì)上講，在于信息流傳遞的方式不同。）從本質(zhì)上講，在于信息流傳遞的方式不同。 開環(huán)控制系統(tǒng)是單向傳遞，按輸入實現(xiàn)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)是單向傳遞，按輸入實現(xiàn)控制。 閉環(huán)控制系統(tǒng)是反饋傳遞閉環(huán)控制系統(tǒng)是反饋傳遞，按偏差實現(xiàn)控制按偏差實現(xiàn)控制。 常見的閉環(huán)控制系統(tǒng) 飲水機保溫控制飲水機保溫控制 空調(diào)的溫度控制空調(diào)的溫度控制 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)反饋反饋控制精度控制精度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)成本成本應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍 開環(huán)開環(huán) 閉環(huán)閉環(huán) 有反饋有反饋 無反饋無反饋 精度高精度高 精度較低精度較低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 成本高成本高 成本低成本低 高精度、高高精度、高 可靠，系統(tǒng)可靠，系統(tǒng) 本身不穩(wěn)定。本身不穩(wěn)定。 控制精度要控制精度要 求不高而系求不高而系 統(tǒng)本身很穩(wěn)統(tǒng)本身很穩(wěn) 定。定。 課堂課堂 小結(jié)小結(jié) o 一、案例分析一、案例分析 o 1自動門 o 2水箱水位控制 o 二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng) o1、有反饋；能將“前一次結(jié)果”反饋回來比較 o2、會調(diào)整，會根據(jù)“前一結(jié)果”調(diào)整； o3、被控量會被控制在一定的值結(jié)果穩(wěn)定； o4、給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點閉環(huán)