技術(shù)與設(shè)計(jì)2-第四單元

第四單元控制與設(shè)計(jì)一、控制的手段與應(yīng)用二、控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施第四單元控制與設(shè)計(jì)一、控制的手段與應(yīng)用

1、什么是控制？第四單元控制與設(shè)計(jì)一、控制的手段與應(yīng)用

1、什么是控制？

控制是指人們按照自己的意愿或目的，通過(guò)一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展。

第四單元控制與設(shè)計(jì)一、控制的手段與應(yīng)用

2、控制的分類(lèi)？從控制過(guò)程中人工干預(yù)的情形來(lái)分，控制有人工控制（又稱(chēng)手動(dòng)控制）和自動(dòng)控制。按照?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，控制可以分為機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制，電子控制等。本書(shū)側(cè)重討論自動(dòng)控制。

人工控制

——電風(fēng)扇、普通壓力鍋、電燈開(kāi)關(guān)、上發(fā)條的鬧鐘、

（又稱(chēng)手動(dòng)控制）

手動(dòng)檔汽車(chē)、電吹風(fēng)

自動(dòng)控制

——空調(diào)器、自動(dòng)感應(yīng)電壓力鍋、聲控開(kāi)關(guān)、自動(dòng)感應(yīng)門(mén)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、電冰箱、紅外感應(yīng)水龍頭、

自動(dòng)裝配生產(chǎn)線(xiàn)控制第四單元控制與設(shè)計(jì)二、控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式

1、什么是控制系統(tǒng)？任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過(guò)若干個(gè)環(huán)節(jié)共同實(shí)現(xiàn)，這些環(huán)節(jié)所涉及的裝置就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，成為控制系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)的輸入與輸出之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。紅外裝置檢測(cè)人體熱輻射發(fā)出的信號(hào)（輸入）控制電路電動(dòng)機(jī)自動(dòng)門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉（輸出）紅外自動(dòng)感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng)的方框圖在控制系統(tǒng)中，為了分析的方便，常采用方框來(lái)表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號(hào)線(xiàn)來(lái)表示系統(tǒng)信號(hào)傳遞的方向，這種圖稱(chēng)為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。

第四單元控制與設(shè)計(jì)二、控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式

2、控制系統(tǒng)的分類(lèi)？控制系統(tǒng)通常分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

第四單元控制與設(shè)計(jì)二、控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式

3、什么是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)？開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)。

輸入量控制器執(zhí)行器被控對(duì)象控制量輸出量開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖紅外裝置檢測(cè)人體熱輻射發(fā)出的信號(hào)（輸入）控制電路電動(dòng)機(jī)自動(dòng)門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉（輸出）紅外自動(dòng)感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng)的方框圖設(shè)定注水時(shí)間（輸入）定時(shí)器進(jìn)水閥門(mén)游泳池水流量游泳池的水位（輸出）游泳池注水開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖第四單元控制與設(shè)計(jì)二、控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式

4、什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？閉環(huán)控制系統(tǒng)是指把控制系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個(gè)由檢測(cè)裝置組成的環(huán)節(jié)。給定量控制器執(zhí)行器被控對(duì)象控制量被控量閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖+檢測(cè)裝置比較器

與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個(gè)由檢測(cè)裝置組成的環(huán)節(jié)。給定水位閥門(mén)開(kāi)關(guān)進(jìn)水閥門(mén)游泳池水流量游泳池的水位游泳池水位閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖+檢測(cè)裝置比較器第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

1、什么是干擾因素？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稱(chēng)為干擾因素。

控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

2、什么是反饋？

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入端進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋。設(shè)定溫度主彈簧及連接桿（控制器）活動(dòng)觸點(diǎn)（執(zhí)行器）壓縮機(jī)電冰箱（被控對(duì)象）電路通斷電冰箱工作溫度電冰箱閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖+感溫包、膜盒、傳動(dòng)膜片（檢測(cè)、反饋）比較器第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

3、什么是反饋方法？

利用反饋來(lái)分析和處理被控對(duì)象，通過(guò)系統(tǒng)的輸出來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行的方法，稱(chēng)為反饋方法。第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

4、從反饋的角度看閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程

從反饋來(lái)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(duì)控制過(guò)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(guò)反饋來(lái)減少被控量（輸出量）的偏差。第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

5、閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)本身不能對(duì)被控量的偏差進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是控制精度高，不論何種原因造成的系統(tǒng)的輸出量偏離給定量，閉環(huán)控制系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生控制作用來(lái)減小這一偏差。與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較麻煩結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

6、什么是功能模擬方法？功能模擬法是指以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法。來(lái)自外部的信息傳感器計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)電動(dòng)機(jī)、繼電器、閥門(mén)等計(jì)算機(jī)模擬人腦的功能電信號(hào)光敏傳感器、磁敏傳感器、熱敏傳感器、第四單元控制與設(shè)計(jì)三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

7、什么是黑箱方法？黑箱方法是指把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)輸入與輸出關(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。系統(tǒng)的輸入控制系統(tǒng)黑箱法系統(tǒng)的輸出黑箱看、聽(tīng)、拍西瓜生或熟黑箱第四單元控制與設(shè)計(jì)四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)要明確的問(wèn)題

要設(shè)計(jì)好一個(gè)控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么，所要控制的對(duì)象是什么，被控制對(duì)象有哪些重要的特性，被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設(shè)計(jì)方案既能達(dá)到目的，又經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)，如何選擇設(shè)備和元件，等等。第四單元控制與設(shè)計(jì)四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在明確設(shè)計(jì)要求，明確被控對(duì)象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。第四單元控制與設(shè)計(jì)四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

3、閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)于簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有以下基本要求：（1）一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的；（2）控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)；（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。第四單元控制與設(shè)計(jì)單元小結(jié)1.事物發(fā)展具有多種可能性。人們根據(jù)自己的目的，通過(guò)一定的手段使事物沿著某一確定的方向發(fā)展，就形成了控制。2.人們的控制現(xiàn)象自古就有，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)控制得以迅速發(fā)展?？刂频氖侄味喾N多樣，控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中。3.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)。4.閉環(huán)控制系統(tǒng)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(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。5.控制系統(tǒng)的工作過(guò)程通?？梢杂梅娇驁D來(lái)表示。6.