高中 高一 通用技術(shù)辨析反饋在控制系統(tǒng)中的作用教學(xué)課件

第四章控制及其設(shè)計(jì)

4.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程年

學(xué)

教任務(wù)二辨析反饋在控制系統(tǒng)中的作用級(jí)：高中二年級(jí)

科：通用技術(shù)

師：深圳市龍華中英文實(shí)驗(yàn)學(xué)校劉翔飛教材版本：蘇教版（必修）技術(shù)與設(shè)計(jì)22022年1月10日一、情境導(dǎo)入：為了避免暴雨季雨水收集池中溢出的雨水白白浪費(fèi)，陳晨打算為雨水收集池增加一個(gè)蓄水箱，當(dāng)雨水收集池的水位達(dá)到溢水口位置時(shí)，潛水泵把雨水收集池中的水抽到蓄水箱中，為廁所沖刷之用。二、技術(shù)體驗(yàn)：材料準(zhǔn)備linkboy編程實(shí)踐過(guò)程：編程視頻實(shí)踐過(guò)程：制作測(cè)試實(shí)驗(yàn)效果：

1.觀察雨水收集池的水位高度與圖4-32抽水控制系統(tǒng)模型水泵工作狀態(tài)，填寫(xiě)下表:雨水收集池水位高度潛水泵工作狀態(tài)水位達(dá)到溢水口時(shí)啟動(dòng)水位降到池高度的1/4時(shí)停止2.采用傳感器如何實(shí)現(xiàn)該水位控制?2.采用水位傳感器如何實(shí)現(xiàn)該水位控制?電極式水位傳感器是該控制系統(tǒng)中的檢測(cè)反饋裝當(dāng)水位達(dá)到

或低于雨水收集

池高度的1/4時(shí)，置，檢測(cè)水位信號(hào)

并將其返回到輸入

端。停止抽水。三、反饋：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)檢測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋。馬上行動(dòng)

花房恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)花房恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)可以對(duì)溫度、土壤濕度和光照進(jìn)行控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)輸入量檢測(cè)裝置輸出量花房恒溫自動(dòng)控制設(shè)定溫度溫度傳感器花房?jī)?nèi)溫度花房土壤濕度保持濕度傳感器花房土壤濕度花房補(bǔ)光控制設(shè)定光照度光傳感器花房光照度常用傳感器溫度傳感器光傳感器壓力傳感器磁性傳感器濕度傳感器聲音傳感器溫度控制光控開(kāi)關(guān)電子稱水位開(kāi)關(guān)空氣濕度手機(jī)話筒它們的特點(diǎn)微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。四、干擾因素人為干擾光線干擾視覺(jué)干擾干擾分析：

有的干擾因素是由于環(huán)境造成的；有的干擾因素是人為原因所致。干擾因素：

在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值)以外，引起被控量變化的各種因素都可以視為干擾因素。例如：

1.冬天使用電飯鍋?zhàn)鲲埍认奶旄淤M(fèi)電。當(dāng)電飯鍋在保溫狀態(tài)時(shí)，頻繁地打開(kāi)鍋蓋并將冷的食物放入鍋中等更加費(fèi)電。 2.戰(zhàn)士在大風(fēng)大雨中進(jìn)行射擊練習(xí)，風(fēng)和雨都是子彈命中準(zhǔn)確度的干擾因素。例：在空調(diào)的控制系統(tǒng)中，下列哪些屬于干擾因素？⑴開(kāi)門(mén)、開(kāi)窗；（是）⑵房間里增加人；（是））⑶重新設(shè)定溫度；（否）⑷房間里在燒開(kāi)水。（是.........干擾因素的處理

說(shuō)明：

（1）干擾是時(shí)常存在的；

（2）干擾因素是需要克服的；（3）干擾也是可加利用的。干擾因素是否一無(wú)是處？在軍事中，可利用一定頻率的電磁波對(duì)對(duì)方的信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行干擾。思考：

在生產(chǎn)生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進(jìn)行利用？控制系統(tǒng)怎樣克服干擾因素??消除干擾；

?減弱干擾；

?提高控制性能，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。 利用基因干擾療法治療頑固疾病但在生產(chǎn)生活中，我們需要以謹(jǐn)慎、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待干擾因素的利用。干擾既存在于閉環(huán)控制中，也存在于開(kāi)環(huán)控制中。 聲控?zé)糸_(kāi)環(huán)控制，除輸入的聲音外，其他聲音就是其干擾因素；空調(diào)房的溫度控制屬于閉環(huán)控制，室外環(huán)境溫度的變化就是它的干擾因素。類 別控制精度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度系統(tǒng)成本適用場(chǎng)合閉環(huán)控制系統(tǒng)高復(fù)雜高精度要求高、 高可靠性開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)低簡(jiǎn)單低精度要求低、穩(wěn)定閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較優(yōu)、特點(diǎn)抗干擾因素的能力適用場(chǎng)合開(kāi)環(huán)

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制精確度相對(duì)比較低較弱，沒(méi)有自動(dòng)糾正的能力控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場(chǎng)合閉環(huán)

控制系統(tǒng)控制精度

高,但設(shè)計(jì)較麻煩，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高較強(qiáng)，能對(duì)被控量的偏差進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償要求高精度和高可靠性的場(chǎng)合五、開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較：干擾因素會(huì)引起輸出量的變化。所以，干擾因素使開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的輸出量達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。因?yàn)殚]環(huán)控制系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)，所以被控量（輸出）能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。六、黑箱方法在生活中，有時(shí)我們需要認(rèn)識(shí)的對(duì)象內(nèi)部無(wú)法打開(kāi)或不便打開(kāi)，這時(shí)，可以通過(guò)觀測(cè)和考察它的輸入與輸出的關(guān)系來(lái)推測(cè)其內(nèi)部的特性和功能。望、聞、問(wèn)、切 把將要研究的系統(tǒng)作為“黑箱”，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法。就是黑箱方法黑箱控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究,

進(jìn)而推斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法.維修過(guò)程中采用的黑箱方法例：小楊家的全自動(dòng)滾桶洗衣機(jī)發(fā)生了故障，1.小楊先把洗衣機(jī)調(diào)到標(biāo)準(zhǔn)洗衣?tīng)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)進(jìn)水正常，液晶顯示屏正常，內(nèi)桶不能轉(zhuǎn)動(dòng)，判斷進(jìn)水控制系統(tǒng)和電腦系統(tǒng)正常，2.又把洗衣機(jī)調(diào)到主動(dòng)排水狀態(tài)。主動(dòng)排水正常，判斷電機(jī)工作正常。通過(guò)上面的分析初步判斷為洗衣機(jī)內(nèi)的