高中通用技術控制與設計VIP

1、.控制與設計控制與設計.學習目標學習目標1.1.控制的定義?？刂频亩x。2.2.自動控制和人工控制的區(qū)別。自動控制和人工控制的區(qū)別。專題一、控制的手段與應用專題一、控制的手段與應用. 事物發(fā)展的結果可能是人們預先期望的，也可能是與預期的目標不相符，甚至是不希望得到的。如果人們想達到某一特定的目的，就必須運用適當?shù)氖侄蝸韺崿F(xiàn)。.了解控制我們聽到過的我們聽到過的“控制控制” 自動控制、控制情緒、自我控制的能力、控制溫度控制人口增長、控制病情等等“控制控制”存在與當今社會的各個方面。存在與當今社會的各個方面。工業(yè)生產(chǎn)、城市交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航天技術等等.什么是控制事物的事物的發(fā)展與變化發(fā)展與變化具有多

2、樣性。具有多樣性。 如果人們想達到一定的目的，就必須如果人們想達到一定的目的，就必須采取一定的手段來實現(xiàn)。采取一定的手段來實現(xiàn)?？刂频亩x控制的定義： 人們按照自己的意愿和目的，通過人們按照自己的意愿和目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。展，這就是控制。.事物的發(fā)展與變化一棵蘋果樹一棵蘋果樹天上降落的雨水天上降落的雨水騎自行車騎自行車結不出蘋果結不出蘋果結的蘋果又多又大結的蘋果又多又大結出蘋果又小又酸結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)電引起洪澇災害引起洪澇災害代步、省力代步、省力摔跟頭摔跟頭撞到物體和別人撞到物體和別人.采取的手

3、段蘋果樹蘋果樹雨水雨水騎自行車騎自行車病蟲害防治、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速度、騎車的技術、控制速度、騎車的技術、車的維護等等。車的維護等等。.控制是普遍存在。控制是普遍存在。 遙控航模飛機遙控航模飛機 抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng).抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng).控制的含義對控制現(xiàn)象理解從下面三個方面入手：對控制現(xiàn)象理解從下面三個方面入手：1 1、對象：控制的對象是什么？、對象：控制的對象是什么？2 2、目的：控制要達到什么目的？、目的：控制要達到

4、什么目的？3 3、手段：要采用什么樣的手段來控制？、手段：要采用什么樣的手段來控制？ 控制是根據(jù)自己的目的，通過一定控制是根據(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)的手段使事物沿著某一確定方向發(fā)展的行為和過程。展的行為和過程。 .控制事例控制事例控制的對象控制的對象控制的目的控制的目的控制的手段控制的手段電風扇扇葉轉電風扇扇葉轉速快慢的控制速快慢的控制電風扇電風扇調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)速度換檔換檔 音響的音量控音響的音量控制制音響音響音量的調(diào)節(jié)音量的調(diào)節(jié)旋鈕旋鈕燃氣熱水器溫燃氣熱水器溫度的控制度的控制熱水器熱水器調(diào)節(jié)出水口溫調(diào)節(jié)出水口溫度的高低度的高低改變?nèi)細饣痤^改變?nèi)細饣痤^的大小的大小用噴

5、霧器噴灑用噴霧器噴灑農(nóng)藥農(nóng)藥噴霧器噴霧器給莊稼治病給莊稼治病操作噴霧器的操作噴霧器的手柄手柄 大禹治水大禹治水洪水洪水安息洪波、大安息洪波、大治水患治水患疏通河道，泄疏通河道，泄洪為主洪為主人力三輪車轉人力三輪車轉彎中的方向控彎中的方向控制制人力三輪車人力三輪車改變?nèi)嗆囆懈淖內(nèi)嗆囆旭偟姆较蝰偟姆较螂p手轉動車把雙手轉動車把. 控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制和自動控制?？刂频氖侄?從人工干預的情形來分：從人工干預的情形來分：人工控制：人工控制：控制的過程需要人的接觸，即人直接干預。如：普通自來水龍頭，撳按鍵打開電燈、駕駛汽車等；關/開 門駕駛汽車.

6、自動控制：自動控制： 在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望的方向進行，即沒有人的接觸。如：打開紅外傳感水龍頭，太陽能路燈，自動門，聲控燈，無人駕駛汽車等；.控制實例1人工控制自動控制自動控制對風速的控制.控制實例2自動控制人工控制人工控制.控制實例1自動控制人工控制.控制的應用控制的應用 控制的應用自古就有，并在近代得到迅速發(fā)展，在社會生產(chǎn)生活的各個領域都有極其廣泛的應用。.控制在工業(yè)生產(chǎn)中的應用控制在工業(yè)生產(chǎn)中的應用 控制應用到工業(yè)生產(chǎn)中，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效控制應用到工業(yè)生產(chǎn)中，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動強度，為工人提供了安全保障。率，減輕了工人的勞動強

7、度，為工人提供了安全保障。生產(chǎn)流水線紡織機.汽車自動裝配生產(chǎn)線 汽車油漆.控制在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用控制在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用 控制應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高了勞動效率，減輕控制應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高了勞動效率，減輕了農(nóng)民的勞動強度，使農(nóng)民減少在農(nóng)田里日曬雨淋的了農(nóng)民的勞動強度，使農(nóng)民減少在農(nóng)田里日曬雨淋的時間。時間。聯(lián)合收割機農(nóng)田灌溉.溫室.農(nóng)田灌溉 電源控制室水泵.農(nóng)田灌溉 折射式微噴射流式微噴錘式微灌.控制在軍事、國防中的應用控制在軍事、國防中的應用 控制應用到軍事國防中，提高了國家防備和抵抗控制應用到軍事國防中，提高了國家防備和抵抗侵略的能力，為保衛(wèi)國家的主權、統(tǒng)一、領土完整和侵略的能力，為保衛(wèi)國

8、家的主權、統(tǒng)一、領土完整和安全提供了必要的條件。安全提供了必要的條件?！吧裰畚逄枴?返回地面。導彈、火箭.控制在日常生活中的應用控制在日常生活中的應用 控制應用到日常生活中，提高了人們的生活質(zhì)量，控制應用到日常生活中，提高了人們的生活質(zhì)量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，使之滿足人們的要求。使之滿足人們的要求?？照{(diào)機自動取款機自動控制水龍頭 .現(xiàn)代網(wǎng)絡家電 .控制在社會生活中的應用控制在社會生活中的應用 控制應用到社會生活中，使整個社會能協(xié)調(diào)、健控制應用到社會生活中，使整個社會能協(xié)調(diào)、健康、有序地發(fā)展?？?、有序地發(fā)展?？刂迫丝?/p>

9、增長，提高人口素質(zhì)各種法律制度交通管理 .未完待續(xù)專題二、專題二、控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的工作過程與方式工作過程與方式學習目標學習目標1.1.反饋反饋-在電子控制系統(tǒng)中的作用在電子控制系統(tǒng)中的作用2.2.開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別3.3.用方框圖分析生活中常見電子控制系用方框圖分析生活中常見電子控制系統(tǒng)。統(tǒng)。自行車行駛速度的控制：自行車行駛速度的控制：腳踩的力腳踩的力 腳蹬、曲柄、鏈輪、腳蹬、曲柄、鏈輪、 自行車行駛的速度自行車行駛的速度（輸入）（輸入） 中軸、鏈條、飛輪中軸、鏈條、飛輪 (輸出輸出)電風扇的風速控制電風扇的風速控制: 電風扇風速的擋位電風扇風速的擋位 電機、

10、扇葉電機、扇葉 風速風速 (輸入輸入) (輸出輸出) 1 1、控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng) 什么叫什么叫控制系統(tǒng)控制系統(tǒng):任何一種控制的實現(xiàn)任何一種控制的實現(xiàn),都要通過若干個環(huán)節(jié)都要通過若干個環(huán)節(jié),這些這些環(huán)節(jié)就構成了一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)就構成了一個系統(tǒng),稱為控制系統(tǒng)稱為控制系統(tǒng).控制系統(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對應關系控制系統(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對應關系.輸入輸出電飯煲 電源電信號 鍋內(nèi)的溫度 脫粒機電源電信號 脫粒機的轉速 紅外水龍頭人手的紅外線信號 水龍頭出水量 控制系統(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)一、開環(huán)控制系統(tǒng)一、開環(huán)控制系統(tǒng)1 1、什么是開環(huán)控制系

11、統(tǒng)、什么是開環(huán)控制系統(tǒng) 如果控制系統(tǒng)的輸出對系統(tǒng)的控制（即如果控制系統(tǒng)的輸出對系統(tǒng)的控制（即結果）沒有影響；或者說沒有反饋環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。結果）沒有影響；或者說沒有反饋環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。 反饋反饋即即控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是行比較的過程，就是反饋反饋。.投籃投籃控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+-電路、燈游泳池注水控制系統(tǒng)游泳池注水控制系統(tǒng) 定時器定

12、時器進水閥門進水閥門游泳池游泳池設定注水時間設定注水時間 水流量水流量 游泳池水位游泳池水位 ( (輸入輸入) () (輸出輸出) ) 自動門的控制系統(tǒng)自動門的控制系統(tǒng) 控制電路控制電路 電機電機 自動門自動門 紅外線信號紅外線信號 轉動轉動 門的開啟或關閉門的開啟或關閉列舉你所知道的開環(huán)控制系統(tǒng)：列舉你所知道的開環(huán)控制系統(tǒng)：電路、燈電路、電機、扇葉電路、燈電路、燈電路、燈電路、燈電路、燈電路、燈案例分析：自動門 自動門的動作過程是怎樣的？自動門的動作過程是怎樣的？ 當門口沒有人時，門是關著的；當有人來門口當門口沒有人時，門是關著的；當有人來門口時，門打開；當人離開門口后一段時間，門又時，門打

13、開；當人離開門口后一段時間，門又關閉。關閉。 自動門的功能和技術要求：自動門的功能和技術要求： 功能：無人時，常關；有人時，開門功能：無人時，常關；有人時，開門 技術要求：當人距門技術要求：當人距門1m時，門即打開；門打時，門即打開；門打開后，延時開后，延時10s后關門后關門自動門如何實現(xiàn)自動開、關的呢？自動門如何實現(xiàn)自動開、關的呢？電機控制電路紅外傳感器自動門控制系統(tǒng)的方框圖擴展思考對對“嬰兒尿濕報警器嬰兒尿濕報警器”分分析與擴展思考析與擴展思考尿鈴聲控制系統(tǒng)方框圖：控制系統(tǒng)方框圖：在控制系統(tǒng)中，為了分析方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的在控制系統(tǒng)中，為了分析方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單

14、向信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向，這種圖環(huán)節(jié)，用單向信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖。稱為控制系統(tǒng)的方框圖。控制系統(tǒng)方框圖的作用：控制系統(tǒng)方框圖的作用：表示系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位表示系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關系。置、功能和相互之間的關系。輸入量控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象輸出量輸出量(控制量控制量)(給定量給定量)(被控量被控量)輸入量:如游泳池的設定時間;輸出量:游泳池的水位例例: 電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng)電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng) 用手按動按鈕開關用手按動按鈕開關, ,輸入一個觸發(fā)信號輸入一個觸發(fā)信號 音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作

15、音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作, ,產(chǎn)產(chǎn)生一組載有生一組載有”音樂音樂”的電信號的電信號. . 揚聲器將電信號轉變?yōu)橐魳仿晸P聲器將電信號轉變?yōu)橐魳仿? . 輸出的音樂聲的變化對系統(tǒng)的控制狀輸出的音樂聲的變化對系統(tǒng)的控制狀態(tài)并不產(chǎn)生影響態(tài)并不產(chǎn)生影響, ,即不存在反饋即不存在反饋. . 輸入輸入: : 控制控制( (處理處理): ): 輸出輸出: : 特點特點: : 分析下列電子控制系統(tǒng)中的被控對象、被分析下列電子控制系統(tǒng)中的被控對象、被控量、控制器和它們的工作過程的共同點控量、控制器和它們的工作過程的共同點: : 揚聲器揚聲器音樂聲音樂聲音樂集音樂集成電路成電路路燈路燈光的變化光的變化電子電路電子

16、電路鎖舌鎖舌鎖舌的鎖舌的運動運動集成電路集成電路電子音樂電子音樂門系統(tǒng)門系統(tǒng)路燈自動路燈自動控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)電子鎖電子鎖自動門自動門被控對被控對象象被控量被控量控制器控制器集成電路集成電路門門門的開關門的開關閉環(huán)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)中，將輸出量通過控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是較的過程，就是反饋反饋。投籃投籃控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+-（1 1）什么是反饋）什

17、么是反饋控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+-投籃投籃控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+-投籃投籃控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+-投籃投籃控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器

18、（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+-投籃投籃控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）籃球?qū)嵒@球?qū)嶋H投擲際投擲的位置的位置監(jiān)測裝置（眼睛）監(jiān)測裝置（眼睛）籃圈籃圈的位的位置置+- 從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反

19、饋來減少被控量（輸出量）的偏差。（輸出量）的偏差。 由于某種干擾因素的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定由于某種干擾因素的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定值值時，閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)能及時檢測出被控量的值，時，閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較，控制器根據(jù)比并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較，控制器根據(jù)比較得到的偏差信號進行調(diào)節(jié)，從而使系統(tǒng)的被控量接近給較得到的偏差信號進行調(diào)節(jié)，從而使系統(tǒng)的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。所以，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，定值，達到精確控制的目的。所以，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定能夠克服外界干擾

20、，使被控量控制在給定值值附近。附近。 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)游泳池游泳池進水閥門進水閥門控制器控制器給定給定水位水位水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（輸出）（輸出）檢測裝置檢測裝置比較器比較器+ +- -閉環(huán)控制系統(tǒng)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖：簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖：被控對象被控對象執(zhí)行器執(zhí)行器控制器控制器給定給定量量控制量控制量被控量被控量檢測裝置檢測裝置比較器比較器- -+ + + + + + 小小 結結控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)開環(huán)開環(huán)閉環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響生任何影響系統(tǒng)的輸出量系統(tǒng)的輸出量僅受僅受輸入量控制，輸入輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是量到輸出量之間的信號是單向傳遞單向傳遞系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響程產(chǎn)生影響輸出量到輸入量之間的信號形成一個回輸出量到輸入量之間的信號形成一個回路路. 開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖 閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖被控對象被控對象執(zhí)行器執(zhí)行器控制器控制器給定給定量量控制量控制量被控量被控量檢測裝置檢測裝置比較器比較器- -+ + + + + +.1、干擾因素