控制系統(tǒng)的工作過程與方式方法

A.拔動教室電燈開關(guān)，燈的亮與不亮與手動有關(guān)。B.聲光感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)有聲音時燈亮。C.紅外感應(yīng)出水龍頭，手靠近水龍頭出水，離開則不出水。D.賓館自動門，當(dāng)有人進(jìn)入，門自動打開。E.當(dāng)手靠近自動烘手機(jī)時，機(jī)器啟動；當(dāng)手離開時，機(jī)器關(guān)閉。日常生活中的控制：歸納、抽象以上活動的特征:

一個輸入信號（如手拔開關(guān)）對應(yīng)著一個輸出信號（如燈亮或不亮）。

這些控制是怎樣實現(xiàn)這個功能的呢？或者說，它們工作過程是怎樣的呢？第四單元控制與設(shè)計第二節(jié)控制系統(tǒng)的工作過程與方式1、什么是控制系統(tǒng)：一、控制系統(tǒng)控制的對象是什么?控制要達(dá)到什么目的?采取什么控制手段?然后，控制的實現(xiàn)又是通過哪些具體的環(huán)節(jié)呢?要想進(jìn)一步了解控制，我們首先需要分析【案例分析】

控制事例控制的對象控制的目的控制的手段電燈的開關(guān)控制自行車速度的控制電風(fēng)扇扇葉轉(zhuǎn)速快慢的控制電燈自行車電風(fēng)扇電燈的開關(guān)速度的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)速度換檔改變踩動腳蹬的力氣撥動開關(guān)

控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。一般的控制過程都有一個輸入和一個輸出。

任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)。【馬上行動】（課文p102）指出表中所列事例是否屬于控制系統(tǒng)，如果是控制系統(tǒng)，請指出系統(tǒng)的輸入、輸出分別是什么？是否屬于控制系統(tǒng)輸入輸出電飯煲脫粒機(jī)紅外線自動水龍頭是是是做飯指令（電信號）啟動指令（電信號）人手的紅外信號鍋內(nèi)的溫度脫粒的量出水和不出水

控制系統(tǒng)一般分為開環(huán)控制系統(tǒng)（openloopcontrolsystem）和閉環(huán)控制系統(tǒng)（closedloopcontrolsystem）。2、開環(huán)控制：【閱讀課本】普通游泳池注水控制系統(tǒng)控制過程

游泳池注水控制系統(tǒng)中，如果進(jìn)水管單位時間的水流量一定，那么游泳池水位的高低與進(jìn)水的時間一一對應(yīng)。我們可以利用定時器來控制進(jìn)水閥門的開啟與關(guān)閉。

為了分析控制系統(tǒng)的方便，我們可以使用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向箭頭（單向信號線）來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向。這樣畫出的控制系統(tǒng)的方框圖可以表示系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系?！景咐治觥孔詣娱T的控制系統(tǒng)：

自動門系統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器（電動機(jī)）、被控對象（門）。

當(dāng)有人到達(dá)門前某一距離時，傳感器感知，發(fā)出“有人”的信號，控制器接到傳感器傳來的信號后，經(jīng)變換放大后傳給執(zhí)行器（電動機(jī)），電動機(jī)根據(jù)傳來的開門信號轉(zhuǎn)動，門（被控對象）被打開，控制器保持開門信號延時設(shè)定的時間后，自動發(fā)出關(guān)門信號，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，門重新關(guān)閉。與人類比，傳感器相當(dāng)于眼睛，判斷有沒有人要通過；控制器相當(dāng)于人腦，根據(jù)眼睛傳來的信號下達(dá)指令；執(zhí)行器相當(dāng)于人手，把門打開。

自動門的工作原理可以用下面的方框圖來描述：自動門電機(jī)控制電路檢測到是否有人的信號（輸入）

門開或關(guān)（輸出）轉(zhuǎn)動

在上面的例子中，信息總是自輸入端單向傳至輸出端，不存在信息逆向流動，象這樣的控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)成為開環(huán)控制系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖：輸入量：控制系統(tǒng)的給定量?？刂破鳎簩斎胄盘栠M(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件。執(zhí)行器：直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件。控制量：執(zhí)行器的輸出信號。被控對象：控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程。輸出量（被控量）：控制系統(tǒng)中所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號?？刂屏?執(zhí)行器的輸出信號。

被控量:控制系統(tǒng)的輸出信號。控制量與被控量的區(qū)別:開環(huán)控制系統(tǒng)特征：

系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞，輸出量不對控制產(chǎn)生任何影響。馬上行動：列舉你所知道的開環(huán)控制系統(tǒng)。

紅綠燈定時控制系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、音樂噴泉控制系統(tǒng)、鬧鐘定時控制系統(tǒng)、聲控?zé)簟⒆詣雍媸謾C(jī)、自動水龍頭、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇的風(fēng)速控制、直流電動機(jī)和數(shù)控機(jī)床等。案例漲分析遠(yuǎn)：水義泵抽冠水控刪制系慌統(tǒng)（10票4）接通電源（輸入）控制器電機(jī)執(zhí)行器水泵控制量水流量被控對象:水管水管排出水（輸出）這是夜一個嘆開環(huán)卵控制辦系統(tǒng)但，在鑰這個厲控制醒系統(tǒng)毛中，老水泵碼是否伍排出囑水受找電源丙開或僅關(guān)的宰控制皺，而煌且信武號的盟傳遞今是單射向的匠。馬上畢行動石：1)用方略框圖桃說明甩下列搜開環(huán)壯控制扔系統(tǒng)曾的工垂作過焦程。（1）普疤通家糟用電瘡飯煲清的煮挨飯控蠢制。普通幼電飯負(fù)鍋的多控制廁中，落加熱覽過程汪的控質(zhì)制是握一個房誠以溫乖度為優(yōu)變量相、按枯時間碑順序笨變化配的時勻序控月制，國因而計，它敵是一墳個開跨環(huán)自搞動控冒制系頌統(tǒng)。速控制毒的對兩象是急電飯巷鍋內(nèi)渴的內(nèi)規(guī)鍋，咸輸出猾量是反內(nèi)鍋阻溫度煉按時續(xù)間變漏化的欲規(guī)律困。輸邪入量避是“做飯妹指令”，這淺個指往令的猶核心修是：孩內(nèi)鍋需溫度紋低于斬限制黎溫度筋（10渠3℃），等電熱干盤工棗作；城內(nèi)鍋鞋溫度弦達(dá)到菌限制想溫度底，電毀熱盤漢停止特工作饑；內(nèi)聽鍋溫李度達(dá)儲到限我制溫夸度，割電熱粗盤停侮止工炭作；支內(nèi)鍋恐溫度梯下降派到保拴溫點(diǎn)銷（65稠℃）時無，實正施保兩溫控芹制。椅在具煤體操低作上堡是由塊按鈕正實施摸。系般統(tǒng)的糧執(zhí)行脊器是補(bǔ)電熱導(dǎo)盤。煮飯指令（輸入）保溫限溫控制裝置電熱盤內(nèi)鍋煮飯（輸出）（2）公刷共汽斃車車飛門的殿開關(guān)共控制睬系統(tǒng)寶。開關(guān)（輸指入）電磁東閥車門開/關(guān)（輸你出）氣動酸活塞輸入肥量為急開關(guān)犯信號蕩，輸哪出量朝為車趴門的講開與閘關(guān)，胞控制鋒量為卷氣動概活塞緞的行踐程。（2）當(dāng)隸系統(tǒng)冰自身瓣計時察出現(xiàn)凳誤差效時，跑叫醒窯報務(wù)鈔時間蠶是否絨準(zhǔn)確探？也窩就是國系統(tǒng)錢能否雕修正替這一倒誤差見？是一極個開陣環(huán)系還統(tǒng)，誦所以握如果怕系統(tǒng)膏自身賣時間頌計時情有誤帥，系短統(tǒng)不械能自洪動調(diào)礙整過旁來，癢叫醒賽時間糠也就墊要出朗差錯蔥。探究狗：1）（1）酒叔店自齒動叫吸醒報師務(wù)控裳制系揭統(tǒng)的配工作冒過程冰，畫君出方供框圖墾。設(shè)定叫醒時間電腦客房電話叫醒信號2）火財災(zāi)自洞動報階警系佳統(tǒng)由象火災(zāi)角探測午器、禁現(xiàn)場句報警插部件窄、報鬧警控陰制器丟組成拼。火銅災(zāi)探肌測器樓包括背感煙麥探測簽器和歉感溫維探測賣器，琴現(xiàn)場年報警材器包梨括警協(xié)鈴、都訊響哪鈴、披報警暑門燈襪等，赴報警紹控制汪器按莊顯示謎方式造分為譽(yù)數(shù)碼飽顯示像和液醫(yī)晶顯格示兩納種不猴同的截類型壞。報警聲煙感探測器報警部件報警控制器電信號煙霧信號3、閉鳥環(huán)控豈制：進(jìn)水盆管的慣水壓屯會在刑注水努過程吸中發(fā)蜜生變永化，嶺比如末水壓宣會變鵲小，錄此時苗若還錄使用管前一隙種注綠水系腎統(tǒng)，鉗會導(dǎo)單致什英么問跪題？設(shè)定沖的時歇間到潑了，待游泳柏池的雷水還說沒有沾達(dá)到斃預(yù)期扔的水隊位。如何霸解決急這一鈔問題宜？設(shè)計宏該控燦制系批統(tǒng)的鄭目的績：在穩(wěn)存在債干擾濃因素何的情喬況下眼，如余何克廳服干以擾，隱達(dá)到猶預(yù)期拘目標(biāo)泉。在存營在干談擾的子情況梅下，煌我們賄可以蟻想辦府法消欠除掉食它對狐被控琴對象床的影格響，碼使事跡態(tài)的州發(fā)展惑回歸熱正途粗。我們購可以層借鑒貓如下相的例憑子：我們旗來分鬼析一黑下人溝拿杯幣子這鼓個動少作完功成的工過程跳。人拆在打浙算拿巖桌子趟上的波杯子巨時，檔首先賀要看斑一下臉，杯鹽子的增位置欺與自陰己手貍的距票離有大多少晴，然頭后人抬的大熟腦會禽命令堅自己緩的手賞做出題動作振，向率減少閣這個機(jī)距離貍的方鳥向移漠動，屆同時襯不斷脫的觀犬察兩罩者之加間的蘋距離叫還有嫌多少童，直劑到人路的手螺碰到盒了杯鉆子，流大腦奔就命騙令手來停止篇運(yùn)動陶，杯碧子也修就拿澤到了獄。這先個過柄程可歪以用褲下邊少的圖脊來表冊示。杯子佳的位咱置人眼大腦人手人手謀的位英置人眼人類歐行為音控制撥系統(tǒng)或舉例人就慮是通給過這館個過賓程來訪完成脖拿杯孕子這雜個動永作的爛。在這閉個例巨子中鵝，①杯劫子的趙位置馬作為聯(lián)人控幕制手烘要達(dá)為到的勿位置誤（給詳定量常），②人炭眼一授方面僻感知掩該控也制系耍統(tǒng)輸壞出量棍即人簽手的機(jī)位置燃命令近另一僑方面筍得出偶它與邀給定寺量之坑間的拾差距火，大添腦相洪當(dāng)于間控制群器，③人巴手兼各職執(zhí)串行機(jī)租構(gòu)和僻被控器對象母雙重拍角色堪。顯然久該系棒統(tǒng)具脾備較愈高的障控制希精度筆且抗企干擾懂能力漆強(qiáng)，貍其原泰因就蛇在于戀它將咽給定慘量與嗓所檢笨測的遷被控記量進(jìn)拆行比植較，覆也就論是說畝我們脾如果負(fù)增加釀檢測談和比幼較環(huán)聯(lián)節(jié)，驢就能炸解決辰干擾禮的問恒題，寨做到捷高精陪度的協(xié)控制生。在進(jìn)純行完古這種破思考午后，狗我們叼回過遷頭來膏解決吵注水蠟的問跟題：例如涉：游料泳池盡注水俊控制臣系統(tǒng)薦。將穗輸入臟由設(shè)浮定注健水時僵間改的為設(shè)變定游斃泳池油水位.給定貌水位（輸狹入）+控制護(hù)器檢測黎裝置進(jìn)水繁電磁帶閥門游泳兔池游泳遲池的朱水位（輸青出）－比較費(fèi)器水流何量把輸昌入量軍設(shè)定秧為“察預(yù)期股中的極游泳稍池的棕水位秘”，佛增加臘一個松檢測舉游泳局池水卷位的堅裝置艙，把的測量忘到的世游泳娛池當(dāng)蓄前水旺位返殖回到在該控森制系堤統(tǒng)的浙輸入章端，怨通過洞一個脫具有案計算萬功能禮的裝泊置（唉比較喚器）叉，來酸與輸按入量繡相減衰，當(dāng)稿實際飾水位渣比設(shè)兄定水你位低妥時，服控制怕器控尖制進(jìn)毒水閥但門繼概續(xù)注竿水；游當(dāng)實番際水毯位達(dá)啊到設(shè)砌定水傷位時欠，控半制器餡發(fā)出匆信號屑關(guān)閉染進(jìn)水那閥門警。經(jīng)過催改進(jìn)適后的醬游泳舌池注骨水系騙統(tǒng)，塑增加自了輸遍出端傘到輸忌入端信的信熱息傳閑遞，拘即把質(zhì)輸出寄量返將回到襪輸入頭端與社給定庸值進(jìn)根行比俗較，地構(gòu)成連了一診條閉侮合回播路。我們謎把系絡(luò)統(tǒng)的淚輸出淺量返惕回到醒輸入恨端并止對控尚制過顯程產(chǎn)蕩生影耍響的介控制陶系統(tǒng)襯稱為閉環(huán)孤控制持系統(tǒng)建。閉環(huán)擠控制賤系統(tǒng)毀方框口圖：＋比較器－特點(diǎn)言：在屑系統(tǒng)覆的輸宮入量導(dǎo)和輸墊出量寨之間臥，還賤有一宋條從敲輸出哨量返釣回到休輸入積端的鮮反饋怎環(huán)節(jié)徹，它碰們形撞成了表一條罵閉合找回路起，反庸饋環(huán)表節(jié)使予得輸?shù)〕隽勘氐母膾儗χ锌刂圃〉倪^貼程產(chǎn)雅生直韻接影正響。昂信號影傳遞吧是閉片合回撕路。觀察竭并解則釋閉侍環(huán)控浪制系絡(luò)統(tǒng)與貫開環(huán)漿控制縣系統(tǒng)旁的區(qū)避別？開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)區(qū)別信號傳遞是單向的信號傳遞是閉合回路馬上察行動P1爪06：判斷糖下列功控制功系統(tǒng)悉是否澡屬于杠閉環(huán)競控制越系統(tǒng)堆，畫賀出方?？驁D疫：控制系統(tǒng)是否屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖縫紉機(jī)的縫紉速度控制系統(tǒng)電冰箱的溫度控制系統(tǒng)走道路燈的聲光控制系統(tǒng)交通路口紅綠燈自動控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng)對一移種自李動裝稅置的就設(shè)計還和分潛析，搏通常趟都是頑從輸摧入量必給定損開始盒，到穩(wěn)輸出御量穩(wěn)纏定為檔止來廟分析砌其工旨作過鄰程的默，一怠般不趕把人松作為霧環(huán)節(jié)濟(jì)加入猛其中襪。家用挽縫紉視機(jī)的白縫紉煩速度達(dá)控制酬系統(tǒng)摔：其參訂考框飛圖如瞞下:縫紉機(jī)速度腳踩的力傳動裝置縫紉機(jī)縫紉機(jī)輸出轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)速2）電扣冰箱店的溫錦度控孫制系鏟統(tǒng)其參改考框市圖如獅下：設(shè)定的溫度給定量比較器控制電路控制器電機(jī)-壓縮器執(zhí)行器電冰箱被控對象箱內(nèi)的溫度被控量感溫裝置檢測裝置-+白天類或夜市晚光鈴線較莖亮?xí)r偉，聲跨控部螺分不燈起作狹用。芽當(dāng)光尺線較捉暗時弄，負(fù)腔載電像路的逗通斷起受控特于聲耽控部頭分。般電路物是否駁接通嚴(yán)，取侍決于猾聲音敵信號愉的強(qiáng)圣度。走當(dāng)聲賠強(qiáng)達(dá)萄到一任定程鋸度時這，電辰路自萄動接趁通，昆點(diǎn)亮漂白熾輩燈，脹并開灣始延介時，注延時者時間債到，曬開關(guān)溜自動虹關(guān)斷酸，等肺待下熊一次桐聲音材信號伐觸發(fā)暫。這金樣，箱通過苦對環(huán)役境聲嗎光信節(jié)號的識檢測肅與處販理，怖完成抵電路祖通斷涉的自韻動開喘關(guān)控利制。疲其參紡考框連圖如灑下：3）走堤道路巡壽燈的良聲光閣控制依系統(tǒng)聲光信號聲光檢測控制裝置路燈燈亮/滅開關(guān)4）交羞通路丑口紅憶綠燈周自動寧控制盛（根唇據(jù)車搞流量貝大小篇改變揚(yáng)紅綠聾燈時臣間）碧系統(tǒng).目前憐所用抱的交類通路?？诘挠嵓t綠仙燈控爛制系陵統(tǒng)一貍般都遙是按觸給定午的時稍序來純控制苗的，賀因此陵應(yīng)該創(chuàng)是開施環(huán)控孤制系椅統(tǒng)。會對車止流量設(shè)因素漂的考逗慮，宇是在唱調(diào)查陰統(tǒng)計般的基泉礎(chǔ)上評在設(shè)長計給醋定時采序時分體現(xiàn)胖的。挺其參敢考框虜圖如傘下：設(shè)定好亮/滅時序輸出亮/滅時序時序控制裝置紅綠燈【閱讀】開環(huán)誼控制交系統(tǒng)層經(jīng)典層應(yīng)用潑案例圍分析珠：“希羅裁的自狡動門”控制船的工狡作過特程分仆析說晴明水流京量1、畫刃出“希羅既的自驅(qū)動門”控制場方框億圖祭壇的點(diǎn)火或滅火氣壓控制虹吸自動門門開或關(guān)2、分片析一吵個開薄環(huán)控荷制系洗統(tǒng)工部作過里程抽水畢馬桶逐水箱艷控制嫌系統(tǒng)像的分淋析,并畫扔出方宇框圖.給定+水位比較器機(jī)械控制進(jìn)水閥門水流量水箱水箱的水位浮球-練習(xí)而：1.家用送壓力的鍋的朗壓力半