控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施ppt課件

1、臨汾二中臨汾二中 高二年級高二年級四、四、4.4.控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施控制系統(tǒng)設(shè)計的普通思緒控制系統(tǒng)設(shè)計的普通思緒:v系統(tǒng)要到達的目的？系統(tǒng)要到達的目的？v控制的對象？控制的對象？v被控對象的特性？被控對象的特性？v被控量和控制量？被控量和控制量？v外界的主要干擾要素？外界的主要干擾要素？v怎樣的方案既到達目的、又經(jīng)濟、易于怎樣的方案既到達目的、又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)？實現(xiàn)？v設(shè)備和元件？設(shè)備和元件？控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)思索的根本問題控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)思索的根本問題v能到達控制的目的；能到達控制的目的；v采用易于實現(xiàn)的方式；采用易于實現(xiàn)的方式；v降低控制的本錢；降低控制的本錢；v減少對環(huán)境

2、的負面影響。減少對環(huán)境的負面影響。案例分析案例分析1 1： 電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計要求：設(shè)計要求： 電吹風(fēng)能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風(fēng)。電吹風(fēng)能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風(fēng)。案例分析案例分析1 1： 電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計分析：設(shè)計分析： 被控對象被控對象電吹風(fēng)電吹風(fēng) 被控量被控量風(fēng)的速度和溫度風(fēng)的速度和溫度 控制量控制量電機的電壓電機的電壓 干擾要素干擾要素房間溫度、電源電壓的動搖房間溫度、電源電壓的動搖任務(wù)過程：任務(wù)過程：電機、風(fēng)扇、電機、風(fēng)扇、電熱絲電熱絲設(shè)定電吹風(fēng)的檔位設(shè)定電吹風(fēng)的檔位輸入輸入風(fēng)的速度和溫度風(fēng)的速度和溫度輸出輸出案例分析案例

3、分析2： 抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)的抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計設(shè)計要求：設(shè)計要求： 當(dāng)水位到達某一指定高度當(dāng)水位到達某一指定高度時，進水口停頓進水。時，進水口停頓進水。設(shè)計分析：設(shè)計分析：1 1控制目的是什么？控制目的是什么？ 2 2被控對象是什么？被控對象是什么？3 3被控量是什么？控制量是什么？被控量是什么？控制量是什么？4 4為什么采用閉環(huán)控制方式？為什么采用閉環(huán)控制方式？5 5被控量與控制量之間是如何實現(xiàn)反響被控量與控制量之間是如何實現(xiàn)反響的？的？6 6假設(shè)要節(jié)約用水，減少水箱每次沖水假設(shè)要節(jié)約用水，減少水箱每次沖水量，他能設(shè)計哪幾種方案？量，他能設(shè)計哪幾種方案？ 設(shè)計分析

4、：設(shè)計分析： 根據(jù)設(shè)計要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控對根據(jù)設(shè)計要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量，水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量，水箱水位的高度與進水量之間呈線形關(guān)系，主要干水位的高度與進水量之間呈線形關(guān)系，主要干擾要素是水箱的出水流量。擾要素是水箱的出水流量。 方案構(gòu)思：方案構(gòu)思： 采用浮球作為水位高度的檢測安裝。采用浮球作為水位高度的檢測安裝。當(dāng)水箱的水位低于水箱的某個高度時，出當(dāng)水箱的水位低于水箱的某個高度時，出現(xiàn)了水位差給定的水位高度與實踐水位現(xiàn)了水位差給定的水位高度與實

5、踐水位高度之差，這個信號經(jīng)過浮球、連桿機高度之差，這個信號經(jīng)過浮球、連桿機構(gòu)傳給進水閥，使進水閥翻開，從而水箱構(gòu)傳給進水閥，使進水閥翻開，從而水箱進水；當(dāng)水箱的水位到達水箱的某個高度進水；當(dāng)水箱的水位到達水箱的某個高度時，水位差為零，進水閥封鎖。時，水位差為零，進水閥封鎖。 控制過程：控制過程： 轉(zhuǎn)動沖水旋鈕，使出水閥翻開，水箱沖水。轉(zhuǎn)動沖水旋鈕，使出水閥翻開，水箱沖水。與此同時，進水閥翻開，水箱進水，直到指與此同時，進水閥翻開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥封鎖。定水位時，進水閥封鎖。 在抽水馬桶水箱自動控制系統(tǒng)的設(shè)計案例中，假設(shè)要節(jié)約用水，減少水箱每次沖水的量，他能設(shè)計哪幾種方案？討論討

6、論: 水箱一次的沖水量實踐上是隨水箱的橫截面積和水位設(shè)定高度而變化的，即 沖水量水箱橫截面積X設(shè)定高度 因此，要減少每次沖水量，應(yīng)該從減少水箱橫截面積和設(shè)定高度人手。詳細方案可以有： 將杠桿支點右移，使浮球在較小的高度上封鎖進水閥圖見教材。 在水箱中放人比水重的物體，起到減小水箱平均截面積的作用。 控制出水閥開啟的時間，使其在水未放完之前封鎖出水閥。這相當(dāng)于改動設(shè)定高度。 在水箱中放置1-2塊磚頭，以減少水箱的實踐蓄水量。 設(shè)計兩種沖水方式，一種是半箱水沖洗，一種是整箱水沖洗。安裝構(gòu)造安裝作用設(shè)計要求設(shè)計分析控制過程方案構(gòu)思被控對象被控量控制量干擾量主要元件任務(wù)原理輸入量控制方式輸出量控制系統(tǒng)

7、設(shè)計的普通思緒：控制系統(tǒng)設(shè)計的普通思緒：綜合實際綜合實際:P124 1.該套安裝中，綜合運用了機械能轉(zhuǎn)化為電能及穩(wěn)壓等技術(shù)原理，運用了蓄能、系統(tǒng)、穩(wěn)壓和控制等多種技術(shù)。其簡要過程可用方框圖表示如下 綜合實際綜合實際:P124 2.1)普通家用太陽能熱水器溫度控制是如何實現(xiàn)的？ 家用太陽能熱水器通常都是在出水的地方裝有冷水管和熱水管，運用時，通常采用不斷調(diào)理熱水管與冷水管的流量實現(xiàn)溫度控制。 (2)這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中有一感溫元件不斷丈量出水管內(nèi)的水溫，當(dāng)水溫低于某一值時，便切換到電加熱器加熱的形狀。 普通來說，賓館供應(yīng)的熱水溫度要比較高，使客人有調(diào)理的余地，因此它必需保證熱水高于一定的溫

8、度。其方法是設(shè)計一個閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，使供應(yīng)的熱水不低于某一溫度?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)過程大致如下：測溫安裝丈量儲水箱熱水的溫度，當(dāng)水溫低于某一給定溫度時，控制安裝將輸出一個信號去接通加熱安裝，使之給水箱加熱；當(dāng)溫度高于給定溫度時，控制安裝就會切斷加熱器電源，停頓加熱。這一過程的方框圖可以表示如下：閉環(huán)控制在日常生活中運用 普通電飯煲的構(gòu)造：普通電飯煲主要由發(fā)熱盤、限溫器、保溫開關(guān)、杠桿開關(guān)、限流電阻、指示燈、插座等組成。1、發(fā)熱盤：這是電飯煲的主要發(fā)熱元件。這是一個內(nèi)嵌電發(fā)熱管的鋁合金圓盤，內(nèi)鍋就放在它上面，取下內(nèi)鍋就可以看見。2、限溫器：又叫磁鋼。它的內(nèi)部裝有一個永久磁環(huán)和一個彈簧，可以按動，位

9、置在發(fā)熱盤的中央。煮飯時，按下煮飯開關(guān)時，靠磁鋼的吸力帶動杠桿開關(guān)使電源觸點堅持接通，當(dāng)煮米飯時，鍋底的溫度不斷升高，永久磁環(huán)的吸力隨溫度的升高而減弱，當(dāng)內(nèi)鍋里的水被蒸發(fā)掉，鍋底的溫度到達1032C時，磁環(huán)的吸力小于其上的彈簧的彈力，限溫器被彈簧頂下，帶動杠桿開關(guān)，切斷電源。3 3、保溫開關(guān)：、保溫開關(guān)：又稱恒溫器。它是由一個彈簧片、一對常閉觸點、一又稱恒溫器。它是由一個彈簧片、一對常閉觸點、一對常開觸點、一個雙金屬片組成。煮飯時，鍋內(nèi)溫度升高，對常開觸點、一個雙金屬片組成。煮飯時，鍋內(nèi)溫度升高，由于構(gòu)成雙金屬片的兩片金屬片的熱伸縮率不同，結(jié)果使由于構(gòu)成雙金屬片的兩片金屬片的熱伸縮率不同，結(jié)果

10、使雙金屬片向上彎曲。當(dāng)溫度到達雙金屬片向上彎曲。當(dāng)溫度到達80C80C以上時，在向上彎曲以上時，在向上彎曲的雙金屬片推進下，彈簧片帶動常開與常閉觸點進展轉(zhuǎn)換，的雙金屬片推進下，彈簧片帶動常開與常閉觸點進展轉(zhuǎn)換，從而切斷發(fā)熱管的電源，停頓加熱。當(dāng)鍋內(nèi)溫度下降到從而切斷發(fā)熱管的電源，停頓加熱。當(dāng)鍋內(nèi)溫度下降到80C80C以下時，雙金屬片逐漸冷卻復(fù)原，常開與常閉觸點再以下時，雙金屬片逐漸冷卻復(fù)原，常開與常閉觸點再次轉(zhuǎn)換，接通發(fā)熱管電源，進展加熱。如此反復(fù)，即到達次轉(zhuǎn)換，接通發(fā)熱管電源，進展加熱。如此反復(fù)，即到達保溫效果。保溫效果。4 4、杠桿開關(guān)：、杠桿開關(guān)：該開關(guān)完全是機械構(gòu)造，有一個常開觸點。煮飯時，該開關(guān)完全是機械構(gòu)造，有一個常開觸點。煮飯時，按下此開關(guān)，給發(fā)熱管接通電源，同時給加熱指示燈供按下此開關(guān)，給發(fā)熱管接通電源，同時給加熱指示燈供電使之點亮。飯好時，限溫器彈下，帶動杠桿開關(guān)，使電使之點亮。飯好時，限溫器彈下，帶動杠桿開關(guān)，使觸點斷開。以后發(fā)熱管僅受保溫開關(guān)控制。觸點斷開。以后發(fā)熱管僅受保溫開關(guān)控制。5 5、限流電阻：、限流電阻：外觀金黃色或白色為多，大小象外觀金黃色或白色為多，大小象3W3W電阻，按在發(fā)熱電阻，按在發(fā)熱