控制與設(shè)計(jì)課件

1、控制的手段控制的手段事物的發(fā)展與變化具有多樣性事物的發(fā)展與變化具有多樣性一棵一棵蘋果樹蘋果樹天上降落的雨水天上降落的雨水結(jié)不出蘋果結(jié)不出蘋果結(jié)的結(jié)的蘋果又多又大蘋果又多又大結(jié)出蘋果又小又酸結(jié)出蘋果又小又酸用來灌溉農(nóng)田用來灌溉農(nóng)田發(fā)電發(fā)電引起洪澇災(zāi)害引起洪澇災(zāi)害事物的事物的發(fā)展與變化發(fā)展與變化具有多樣性。具有多樣性。如果如果人們想達(dá)到一定的人們想達(dá)到一定的目的，就必須采取目的，就必須采取一定的一定的手段手段來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。蘋果樹蘋果樹病蟲害防治、果樹管理、病蟲害防治、果樹管理、土壤管理等等土壤管理等等雨水雨水興修水利、建水電站、興修水利、建水電站、水源管理等等水源管理等等控制的定義和條件控制的定

2、義和條件人們按照自己的人們按照自己的意愿和目的意愿和目的，通過一定的，通過一定的手段手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制。使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制。1 1、控制的、控制的對象對象是什么是什么2 2、控制要達(dá)到什么、控制要達(dá)到什么目的目的3 3、采取什么控制、采取什么控制手段手段人力三輪車轉(zhuǎn)彎時的方向控制問題：人力三輪車轉(zhuǎn)彎時的方向控制問題：控制對象：人力三輪車控制對象：人力三輪車 控制目的：為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较蚩刂颇康模簽榱烁淖內(nèi)嗆囆旭偟姆较蚩刂频氖侄危候T車人通過雙手轉(zhuǎn)動車把，改變控制的手段：騎車人通過雙手轉(zhuǎn)動車把，改變前輪的方向并帶動后輪前輪的方向并帶動后輪控制的分類控制

3、的分類從從人工干預(yù)的情形來分：人工干預(yù)的情形來分：人工控制：人工控制：自動控制：自動控制：從從執(zhí)行控制的部件來分：執(zhí)行控制的部件來分： 液壓控制液壓控制 氣動控制氣動控制 機(jī)械控制機(jī)械控制 電子控制電子控制控制的過程是在人的直接干預(yù)下進(jìn)行的?？刂频倪^程是在人的直接干預(yù)下進(jìn)行的。在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。按照期望的方向進(jìn)行。感應(yīng)水龍頭感應(yīng)水龍頭普通水龍頭普通水龍頭人在發(fā)號指令人在發(fā)號指令機(jī)器發(fā)號指令機(jī)器發(fā)號指令控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)在一個控制過程中，若干個控制環(huán)節(jié)組成的一個系統(tǒng)，稱為控在一個控制過程中，若干個控制環(huán)節(jié)組成的一

4、個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的輸入和輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的輸入和輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。電子門鈴的電子控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的輸出量輸出量不對不對系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱為制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)。自動門控自動門控制系統(tǒng)方框圖：制系統(tǒng)方框圖：自動門自動門電動機(jī)電動機(jī)控制電路控制電路紅外線裝置檢測到紅外線裝置檢測到人體熱輻射發(fā)出的人體熱輻射發(fā)出的信號信號（輸入）輸入）轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動門的開啟門的開啟或關(guān)閉或關(guān)閉（輸出）（輸出）游泳池注水控制系統(tǒng)方框圖：游泳池注水控制系統(tǒng)方框圖：游游泳池泳池進(jìn)水閥門

5、進(jìn)水閥門定時器定時器設(shè)定注水時間設(shè)定注水時間（輸入）（輸入）水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（輸出）（輸出）簡單開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖簡單開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖被控對象被控對象執(zhí)行器執(zhí)行器控制器控制器輸入量輸入量控制量控制量輸出量輸出量 控制器：即對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件。控制器：即對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件。 執(zhí)行器：即直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件。執(zhí)行器：即直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件。 控制量：即執(zhí)行器的輸出信號?？刂屏浚杭磮?zhí)行器的輸出信號。 輸入量：即控制系統(tǒng)的給定。輸入量：即控制系統(tǒng)的給定。輸出量：即控制系統(tǒng)所要控制的量。輸出量：即控

6、制系統(tǒng)所要控制的量。 被控對象：即控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置和生產(chǎn)過程。被控對象：即控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置和生產(chǎn)過程。練習(xí)練習(xí)自行車剎車控制過程如下：剎車時，施加一定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(tǒng)，使剎車片壓緊車圈的握把力，通過杠桿系統(tǒng)，使剎車片壓緊車圈（或輪軸），車輪減速。剎車握緊力與車輪轉(zhuǎn)（或輪軸），車輪減速。剎車握緊力與車輪轉(zhuǎn)速一一對應(yīng)。這是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，速一一對應(yīng)。這是一個開環(huán)控制系統(tǒng)， 在這個在這個控制系統(tǒng)中執(zhí)行器是（）控制系統(tǒng)中執(zhí)行器是（）A握把握把 B杠桿系統(tǒng)杠桿系統(tǒng)C剎車片剎車片 D車輪車輪車輪車輪剎車片剎車片握把杠桿系統(tǒng)握把杠桿系統(tǒng)握緊

7、力握緊力（輸入）（輸入）車輪轉(zhuǎn)速車輪轉(zhuǎn)速（輸出）（輸出）練習(xí)練習(xí)“生態(tài)降溫帶來清涼生態(tài)降溫帶來清涼”，20102010年上海世博會的通用汽車年上海世博會的通用汽車館的排隊(duì)等候區(qū)專門設(shè)置了館的排隊(duì)等候區(qū)專門設(shè)置了“細(xì)水噴霧降溫系統(tǒng)細(xì)水噴霧降溫系統(tǒng)”，它可，它可根據(jù)天氣情況，通過控制電路自動調(diào)節(jié)噴頭的噴霧量，使根據(jù)天氣情況，通過控制電路自動調(diào)節(jié)噴頭的噴霧量，使等候區(qū)的空氣溫度盡快降到預(yù)設(shè)溫度，同時還能產(chǎn)生大量等候區(qū)的空氣溫度盡快降到預(yù)設(shè)溫度，同時還能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，帶給觀眾一個如沐春風(fēng)般的舒適環(huán)境。該控的負(fù)氧離子，帶給觀眾一個如沐春風(fēng)般的舒適環(huán)境。該控制系統(tǒng)的被控對象是（制系統(tǒng)的被控對象是（

8、） A.A.噴頭噴頭 B.B.等候區(qū)的空氣等候區(qū)的空氣 C.C.排隊(duì)人群排隊(duì)人群 D.D.溫度感應(yīng)器溫度感應(yīng)器閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖1由于由于干擾因素干擾因素的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定值時；的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定值時；2閉環(huán)控制系統(tǒng)中的閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋反饋環(huán)節(jié)能及時環(huán)節(jié)能及時檢測檢測出被控量的值，并迅速出被控量的值，并迅速反饋反饋到輸入端，到輸入端，與給定值進(jìn)行與給定值進(jìn)行比較比較；3控制器控制器根據(jù)比較得到的偏差信號進(jìn)行根據(jù)比較得到的偏差信號進(jìn)行調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)，從而是系統(tǒng)的被控量接近給定值，從而是系統(tǒng)的被控量接近給定值，達(dá)到精確控制的目的。達(dá)到精確

9、控制的目的。電冰箱的溫度控制系統(tǒng)電冰箱的溫度控制系統(tǒng)溫度計(jì)溫度計(jì)溫度溫度設(shè)定設(shè)定溫度溫度控制控制器器制冷制冷裝置裝置溫度值溫度值檢測裝置檢測裝置比較器比較器開環(huán)開環(huán):不管控制的結(jié)果不管控制的結(jié)果閉環(huán)閉環(huán):根據(jù)控制結(jié)果做出決策，也就是輸出量對控制有影響。根據(jù)控制結(jié)果做出決策，也就是輸出量對控制有影響。智能（紅綠燈）交通指揮系統(tǒng)智能（紅綠燈）交通指揮系統(tǒng)被控對象是紅綠燈，被控對象是紅綠燈，開環(huán)開環(huán)。被控對象是車輛，被控對象是車輛，閉環(huán)閉環(huán)。如圖所示為自動火炮控制系統(tǒng)示意圖。當(dāng)雷達(dá)檢測到飛如圖所示為自動火炮控制系統(tǒng)示意圖。當(dāng)雷達(dá)檢測到飛機(jī)后發(fā)出信號給跟蹤系統(tǒng)，跟蹤系統(tǒng)操縱火炮，調(diào)整火機(jī)后發(fā)出信號給跟

10、蹤系統(tǒng)，跟蹤系統(tǒng)操縱火炮，調(diào)整火炮角度。該系統(tǒng)中被控對象是炮角度。該系統(tǒng)中被控對象是A火炮；火炮；B跟蹤系統(tǒng)；跟蹤系統(tǒng)；C雷達(dá)；雷達(dá)；D飛機(jī)飛機(jī)A2008.10月浙江省高考月浙江省高考2008.10月浙江省高考月浙江省高考如圖所示為某種抽水馬桶水箱的結(jié)構(gòu)示意圖：浮球和如圖所示為某種抽水馬桶水箱的結(jié)構(gòu)示意圖：浮球和連桿用螺紋連接，通過調(diào)節(jié)連桿長度來設(shè)置給定水位，連桿用螺紋連接，通過調(diào)節(jié)連桿長度來設(shè)置給定水位，當(dāng)水位上升到給定水位時，浮球帶動連桿裝置關(guān)閉進(jìn)水當(dāng)水位上升到給定水位時，浮球帶動連桿裝置關(guān)閉進(jìn)水閥。如果往進(jìn)水閥方向調(diào)節(jié)浮球，縮短連桿長度，那么閥。如果往進(jìn)水閥方向調(diào)節(jié)浮球，縮短連桿長度，那

11、么產(chǎn)生的后果是產(chǎn)生的后果是A降低給定水位高度降低給定水位高度B增加給定水位高度增加給定水位高度C不影響給定水位高度不影響給定水位高度D降低實(shí)際水位高度降低實(shí)際水位高度D控制控制聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)中，傳感器接收聲音信號，經(jīng)控制電路聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)中，傳感器接收聲音信號，經(jīng)控制電路處理后驅(qū)動開關(guān)接通或關(guān)閉燈泡。該系統(tǒng)的控制對象是處理后驅(qū)動開關(guān)接通或關(guān)閉燈泡。該系統(tǒng)的控制對象是燈泡，控制量是燈泡，控制量是A、燈泡的發(fā)光、燈泡的發(fā)光 B、聲音的大小、聲音的大小 C、電源電壓的高和低、電源電壓的高和低 D、開關(guān)的通與斷、開關(guān)的通與斷 D現(xiàn)在很多手機(jī)屏幕的左上方或右上方有個光線感應(yīng)器（狀似小現(xiàn)在很多手機(jī)屏幕的左

12、上方或右上方有個光線感應(yīng)器（狀似小坑）。它能感應(yīng)光線的強(qiáng)弱，反饋到手機(jī)，調(diào)節(jié)屏幕亮度。若坑）。它能感應(yīng)光線的強(qiáng)弱，反饋到手機(jī)，調(diào)節(jié)屏幕亮度。若外界光線強(qiáng)，則屏幕相應(yīng)地調(diào)亮；反之，則屏幕變暗。該手機(jī)外界光線強(qiáng)，則屏幕相應(yīng)地調(diào)亮；反之，則屏幕變暗。該手機(jī)的屏幕光控系統(tǒng)中，被控對象是（的屏幕光控系統(tǒng)中，被控對象是（ ）A光線強(qiáng)弱光線強(qiáng)弱 B屏幕亮度屏幕亮度 C光線感應(yīng)器光線感應(yīng)器 D手機(jī)屏幕手機(jī)屏幕控制控制下列關(guān)于干擾因素對控制系統(tǒng)的作用，說法正確的是下列關(guān)于干擾因素對控制系統(tǒng)的作用，說法正確的是A、干擾因素僅作用在被控量上、干擾因素僅作用在被控量上B、干擾因素不會作用于開環(huán)控制系統(tǒng)、干擾因素不會作

13、用于開環(huán)控制系統(tǒng)C、閉環(huán)控制系統(tǒng)中干擾因素的作用都會反映在輸出量、閉環(huán)控制系統(tǒng)中干擾因素的作用都會反映在輸出量的變化上的變化上D、干擾因素都是可以利用的、干擾因素都是可以利用的在房間空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中，下列情況不屬于影響其溫在房間空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中，下列情況不屬于影響其溫度控制的干擾因素的是度控制的干擾因素的是A有人走進(jìn)房間；有人走進(jìn)房間； B打開房間窗戶；打開房間窗戶；C房間里在燒開水房間里在燒開水 ；D房間里的鬧鐘鈴響。房間里的鬧鐘鈴響。DD供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程設(shè)計(jì)的一般過程下列醫(yī)療診斷方法中不屬

14、于黑箱方法的是下列醫(yī)療診斷方法中不屬于黑箱方法的是 如圖所示為中科院研發(fā)的一款智能機(jī)器如圖所示為中科院研發(fā)的一款智能機(jī)器人，能模仿人唱歌、跳舞等。這種用機(jī)人，能模仿人唱歌、跳舞等。這種用機(jī)器人模仿人的功能和行為的方法屬于器人模仿人的功能和行為的方法屬于A.黑箱方法黑箱方法B.移植方法移植方法C.虛擬方法虛擬方法D.功能模擬方法功能模擬方法練習(xí)練習(xí)開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)能否自動調(diào)整和能否自動調(diào)整和補(bǔ)償補(bǔ)償控制精度控制精度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)適用場合適用場合沒有自動調(diào)整和補(bǔ)償沒有自動調(diào)整和補(bǔ)償有自動調(diào)整和補(bǔ)償有自動調(diào)整和補(bǔ)償控制精度差控

15、制精度差控制精度高控制精度高結(jié)構(gòu)簡單，但要求系統(tǒng)元件結(jié)構(gòu)簡單，但要求系統(tǒng)元件的特性穩(wěn)定的特性穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩，且成本較高且成本較高適用在控制精度要求不高且適用在控制精度要求不高且系統(tǒng)本身元件又比較穩(wěn)定的系統(tǒng)本身元件又比較穩(wěn)定的場合場合適用在高精度、高可靠適用在高精度、高可靠性和自動控制的場合性和自動控制的場合順向作用，沒有反向的聯(lián)系順向作用，沒有反向的聯(lián)系(自動糾正自動糾正)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象給定值給定值被控量被控量干擾信干擾信號號+反饋環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)-干擾信號干擾信號輸出量出現(xiàn)偏差輸出量出現(xiàn)偏差干擾因素：除輸入

16、量（給定值）以外，干擾因素：除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化各種因素引起被控量變化各種因素在我們的日常生活中，有很多人工控制和自動控制現(xiàn)象，下在我們的日常生活中，有很多人工控制和自動控制現(xiàn)象，下列選項(xiàng)中全部是人工控制的是列選項(xiàng)中全部是人工控制的是搖動轆轤提取井水搖動轆轤提取井水 電梯的上下運(yùn)行控制電梯的上下運(yùn)行控制農(nóng)用灌溉抽水機(jī)抽水的控制農(nóng)用灌溉抽水機(jī)抽水的控制 用氣筒給自行車輪胎充氣用氣筒給自行車輪胎充氣駕駛汽車駕駛汽車 普通自來水龍頭普通自來水龍頭ABC D下列各項(xiàng)中，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是下列各項(xiàng)中，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是A蔬菜大棚自動溫控系統(tǒng)蔬菜大棚自動溫控系統(tǒng) B電冰箱溫度控制系統(tǒng)

17、電冰箱溫度控制系統(tǒng)C汽車方向控制系統(tǒng)汽車方向控制系統(tǒng) D抽水馬桶水箱的水位控制系統(tǒng)抽水馬桶水箱的水位控制系統(tǒng)射擊比賽的射手通過瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使子彈射中靶心，分析這個過程，其控制的對射擊比賽的射手通過瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使子彈射中靶心，分析這個過程，其控制的對象是（象是（ ）A人人 B槍槍 C子彈子彈 D靶靶控制系統(tǒng)中，將輸出量通過檢測裝置返回到輸入端控制系統(tǒng)中，將輸出量通過檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程，稱為（并與輸入量進(jìn)行比較的過程，稱為（ ）A閉環(huán)控制閉環(huán)控制 B反饋反饋 C控制控制 D干擾干擾隨著音樂起伏而變化的音樂噴泉是控制技術(shù)的一種具體應(yīng)用。隨著音樂起伏而變化的音樂噴泉是控制技術(shù)的一種具體應(yīng)用。其工作過程是由其工作過程是由 “聲電轉(zhuǎn)換裝置聲電轉(zhuǎn)換裝置”將起伏的音樂強(qiáng)度轉(zhuǎn)換將起伏的音樂強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為隨之而變化的電信號，這種電信號驅(qū)動電動機(jī)帶動水泵轉(zhuǎn)為隨之而變化的電信號，這種電信號驅(qū)動電動機(jī)帶動水泵轉(zhuǎn)動。音樂聲信號強(qiáng)，水泵的轉(zhuǎn)速就快，噴頭的壓力就大，噴動。音樂聲信號強(qiáng)，水泵的轉(zhuǎn)速就快，噴頭的壓力就大，噴出的水柱就高。反之，噴出的水柱就低。音樂信號的強(qiáng)弱與出的水柱就高。反之，噴出的水柱就低。音樂信號的強(qiáng)