控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）第一節(jié)了解控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）一、為什么需要控制

生活中控制無處不存嫦娥一號(hào)奔月過程投擲飛鏢騎自行車瓦特速度調(diào)節(jié)器基本工作原理電視制導(dǎo)導(dǎo)彈為什么能自動(dòng)尋找目標(biāo)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

事物的發(fā)展與變化具有多樣性。例如:下雨控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）下雪控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

事物發(fā)展的結(jié)果可能是人們預(yù)先期望的，也可能是與預(yù)期的目標(biāo)不相符，甚至是不希望得到的。如果人們想達(dá)到某一特定的目的，就必須運(yùn)用適當(dāng)?shù)氖侄蝸韺?shí)現(xiàn)?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）魚塘：成熟的西瓜：流行性病毒：指出下列事物發(fā)展與變化的多種可能性：馬上行動(dòng)干涸溢出水其中的魚可能多而肥，可能少而弱被摘下吃掉榨汁爛掉傳染人群使人發(fā)病被人的抵抗力所戰(zhàn)勝通過預(yù)防和綜合治理而被控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）二、控制的手段控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）大禹治水

思考：大禹治水過程中，通過什么手段實(shí)現(xiàn)了什么樣的目的？控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）案例分析

大禹是中國(guó)古代的傳奇英雄人物，他所處的年代洪水泛濫而久治不息。他的父親鯀受堯的命令而治水，采用壘壩筑堰、填塞洪水的方法，結(jié)果愈治愈泛，水患益盛，最終被舜帝治罪而死。鯀死后，水患并未止息。大禹子承父業(yè)，接受舜的命令進(jìn)行治水。大禹治水，一改其父“以×塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪為主，經(jīng)過13年的努力，終于“洪波安息”、“水患大治”。思考：大禹治水的過程中，通過什么手段實(shí)現(xiàn)了什么樣的目的？舉出生活中通過某些手段實(shí)現(xiàn)特定目的的事例。大禹治水控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）都江堰全景圖控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

控制無處不在，如果我們希望某事物按照自己的意愿發(fā)展，就要對(duì)其進(jìn)行干預(yù)，這種根據(jù)自己的目的，通過一定的方法使事物沿著某一確定方向發(fā)展，就形成了控制。簡(jiǎn)單來說，控制就是使事物按照自己的意愿進(jìn)行的發(fā)展的干預(yù)。

控制的含義

控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）1、控制的對(duì)象是什么理解控制現(xiàn)象，需要明確：2、控制要達(dá)到什么目的3、采取什么控制手段三、控制是普遍存在的控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）控制事例控制的對(duì)象控制的目的控制的手段大禹治水電風(fēng)扇扇葉轉(zhuǎn)速快慢的控制人力三輪車轉(zhuǎn)彎中的方向控制洪水安息洪波、大治水患疏通河道，泄洪為主電風(fēng)扇扇葉調(diào)節(jié)速度換擋人力三輪車改變?nèi)嗆囆旭偟姆较螂p手轉(zhuǎn)動(dòng)車把馬上行動(dòng)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

請(qǐng)同學(xué)們說說你在生活學(xué)習(xí)中所見到的應(yīng)用控制的事例。

學(xué)校：學(xué)校的音樂鈴聲、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、自動(dòng)噴泉等。家庭：冰箱、電飯煲、微波爐等。社會(huì)：交通信號(hào)燈、電子警察、電梯、程控交換機(jī)等控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)小試驗(yàn)1：閉上眼睛寫“控制系統(tǒng)”四個(gè)字輸入量：老師的指令輸出量：所寫的字控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）“閉上眼睛寫字”的控制過程方框圖手大腦輸入筆輸出執(zhí)行器控制器輸入量被控對(duì)象輸出量控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）1、閉著眼睛畫：人腦控制手畫鼻子：人腦——手——鼻子控制過程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對(duì)控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。是個(gè)單程的控制流向。這種控制，稱為開環(huán)控制。分析原因：2、睜著眼睛畫：人腦控制手畫鼻子，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時(shí)反饋給大腦，使得大腦準(zhǔn)確精細(xì)的控制手去畫好鼻子?？刂七^程中有反饋環(huán)節(jié)可以把控制結(jié)果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這種控制稱為閉環(huán)控制。人腦——手——畫鼻子||———眼睛—————|控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）開環(huán)控制：不將控制的結(jié)果反饋回來影響控制作用的系統(tǒng)。閉環(huán)控制：能將控制的結(jié)果反饋回來與希望值進(jìn)行比較，并根據(jù)他們的誤差及時(shí)調(diào)整控制作用的系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)都有反饋環(huán)節(jié)。自動(dòng)控制的學(xué)校大門控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

控制的實(shí)現(xiàn)需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預(yù)的情形來分，控制有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）1、手動(dòng)控制

概念：控制系統(tǒng)必須在人的直接干預(yù)下才能完成控制任務(wù)。特點(diǎn)：有人直接干預(yù)?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）電梯木

門風(fēng)

扇控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）遙控模型控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）手動(dòng)沖床控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）開車控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）2、自動(dòng)控制

概念：在控制的過程中不需要人的干預(yù)，就可按期望規(guī)律或預(yù)定程序進(jìn)行的控制系統(tǒng)。

特點(diǎn)：不需要人的直接干預(yù)?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）以前在烈日炎炎的夏天，人們用手搖芭蕉扇扇風(fēng)消暑。隨著電風(fēng)扇的產(chǎn)生，人們消暑納涼的手段得到了改進(jìn)。電風(fēng)扇的葉片裝在電機(jī)的軸上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)葉片一起轉(zhuǎn)動(dòng)從而產(chǎn)生風(fēng)，達(dá)到消暑的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)50年代，人們發(fā)明了空調(diào)器。空調(diào)器利用制冷機(jī)進(jìn)行制冷，使室內(nèi)溫度恒定在人們所設(shè)定的溫度值，從而達(dá)到降溫消暑的目的。手搖扇電風(fēng)扇空調(diào)器手搖扇子產(chǎn)生風(fēng)電機(jī)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生風(fēng)自動(dòng)調(diào)溫手動(dòng)手動(dòng)控制自動(dòng)控制案例分析：從手搖扇到空調(diào)器控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）自動(dòng)門太陽(yáng)能路燈控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）自動(dòng)扶梯控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）自動(dòng)洗車控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

下列哪些是自動(dòng)控制？哪些是人工控制？

馬上行動(dòng)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）自發(fā)電手電筒人工控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

試一試：分析下列控制現(xiàn)象是自動(dòng)控制還是人工控制：（1）搖動(dòng)轱轆，提取井水；（2）用氣筒給自行車的輪胎充氣；（3）電梯的上下運(yùn)行控制；（4）農(nóng)用灌溉抽水機(jī)抽水的控制。控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)家電生活自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線工業(yè)生產(chǎn)汽車油漆自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水車自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）溫室自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）農(nóng)田灌溉電源控制室水泵自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）農(nóng)田灌溉折射式微噴射流式微噴錘式微灌自動(dòng)控制控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）課后思考

自動(dòng)控制技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，一方面減輕了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解放了勞動(dòng)生產(chǎn)力，另一方面也可能造成失業(yè)人數(shù)增加。對(duì)此，你有什么看法？這兩個(gè)問題并不矛盾。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，發(fā)展技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，解放勞動(dòng)生產(chǎn)力，減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，而富裕的勞動(dòng)力可以通過第三產(chǎn)業(yè)得以解決?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）1、控制的涵義（明確對(duì)象、目的、手段）小結(jié)：2、開環(huán)控制與閉環(huán)控制（有無反饋）3、手動(dòng)控制和自動(dòng)控制（有無人工干預(yù)）控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）第二節(jié)控制系統(tǒng)的組成和描述騎自行車的控制過程。控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）一、控制系統(tǒng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)由哪些部件構(gòu)成？腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪等腳踩的力（輸入）腳蹬、曲柄、鏈輪中軸、鏈條、飛輪自行車行駛的速度（輸出）控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

電風(fēng)扇的風(fēng)速控制是通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。給電風(fēng)扇設(shè)定風(fēng)速擋位，電機(jī)就以一定的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出預(yù)定的風(fēng)速。風(fēng)速擋位是該控制系統(tǒng)的輸入，扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)速是該控制系統(tǒng)的輸出，一個(gè)擋位對(duì)應(yīng)著一個(gè)風(fēng)速?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）電風(fēng)扇風(fēng)速的檔位電機(jī)、扇葉風(fēng)速輸入輸出控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的有機(jī)組合就構(gòu)成了一個(gè)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(duì)應(yīng)關(guān)系?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）馬上行動(dòng)：請(qǐng)指出下列控制系統(tǒng)中的輸入、輸出分別是什么？控制系統(tǒng)輸入輸出電風(fēng)扇風(fēng)速控制電飯煲脫粒機(jī)紅外線自動(dòng)水龍頭調(diào)速器或擋位風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速電源的電信號(hào)鍋內(nèi)的溫度電源的電信號(hào)脫粒的量人手的紅外信號(hào)水龍頭的出水量控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）開環(huán)控制系統(tǒng)

在游泳池注水控制系統(tǒng)中，如果進(jìn)水管單位時(shí)間的水流量一定，那么游泳池水位的高度與進(jìn)水的時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的。我們就可以通過設(shè)定注水時(shí)間，使游泳池的水位達(dá)到希望的高度。將注水的時(shí)間值（假設(shè)為2小時(shí)）設(shè)定到定時(shí)器中，開啟進(jìn)水閥注水，一旦時(shí)間到達(dá)，定時(shí)器就會(huì)通知進(jìn)水閥門關(guān)閉，停止向游泳池注水。分析：

游泳池的水位只受設(shè)定的注水的時(shí)間控制，這里，作為輸入的設(shè)定的注水時(shí)間可以計(jì)算，稱為輸入量；作為輸出的游泳池的水位可以用水面高度這樣的量來計(jì)算，稱為輸出量?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）設(shè)定注水的時(shí)間定時(shí)器進(jìn)水閥門游泳池游泳池的水位輸入輸出水流量定義：

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，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)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）案例分析紅外裝置是否檢測(cè)到人體熱輻射發(fā)出的信號(hào)控制電路電機(jī)自動(dòng)門門的開啟或關(guān)閉轉(zhuǎn)動(dòng)輸入輸出控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）請(qǐng)畫出下列開環(huán)系統(tǒng)的方框圖1、電視搖控器的控制系統(tǒng)按開機(jī)按扭控制電路顯像及音頻視頻電視機(jī)電視節(jié)目影像設(shè)定聲音分貝控制電路燈泡計(jì)時(shí)器燈光時(shí)間外力強(qiáng)度控制電路音響裝置計(jì)時(shí)器警報(bào)器警報(bào)聲聲音2、樓道聲控?zé)舻目刂葡到y(tǒng)3、電動(dòng)車的防盜報(bào)警系統(tǒng)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

生活中還有哪些開環(huán)控制系統(tǒng)？要求學(xué)生應(yīng)用一般開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖畫出以下控制系統(tǒng)的控制方框圖。公共汽車車門控制系統(tǒng)。紅綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)。音樂噴泉控制系統(tǒng)。鬧鐘定時(shí)控制系統(tǒng)。自動(dòng)烘手機(jī)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）二、閉環(huán)控制系統(tǒng)水箱的水位自動(dòng)控制示意圖×給定水位比較器控制器進(jìn)水閥門水箱檢測(cè)裝置水箱水位水流量﹢﹣控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）

閉環(huán)控制系統(tǒng)就是把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。給定量比較器控制器執(zhí)行器被控對(duì)象檢測(cè)裝置被控量×控制量﹢﹣簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）案例分析：空調(diào)器溫度控制系統(tǒng)

炎炎夏日，人們采取各種消暑措施消暑，空調(diào)是第一選擇。那么，空調(diào)器是如何控制溫度的呢？它的工作過程又如何呢？ 如設(shè)定溫度為25oC，室內(nèi)溫度如果高于25oC，那么空調(diào)通過比較，控制電路發(fā)出信號(hào)促使壓縮機(jī)進(jìn)行工作；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制電路發(fā)出信號(hào)，壓縮機(jī)停止工作，風(fēng)扇照常工作。因此，空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中有從輸出端返回到輸入端的信息反饋，它是閉環(huán)控制系統(tǒng)。問題：根據(jù)空調(diào)器的工作過程，試畫出其溫度控制系統(tǒng)的方框圖?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）空調(diào)器溫度控制系統(tǒng)方框圖如下：×設(shè)定溫度比較器控制電路壓縮機(jī)空調(diào)器檢測(cè)裝置輸出溫度空氣溫度﹢﹣馬上行動(dòng)：判斷下列控制系統(tǒng)是否屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，畫出方框圖?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）請(qǐng)完成1、家用縫紉機(jī)的縫紉速度控制系統(tǒng)（屬于開環(huán)控制系統(tǒng)）腳踏力度腳蹬、曲柄、鏈輪中軸、鏈條縫紉速度2、電冰箱的溫度控制系統(tǒng)（屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)）溫度計(jì)溫度設(shè)定溫度控制器制冷裝置溫度值檢測(cè)裝置比較器控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）設(shè)定聲音分貝控制電路燈泡計(jì)時(shí)器燈光時(shí)間3、走道路燈的聲光控制系統(tǒng)（開環(huán)）4、交通路口紅綠燈自動(dòng)控制系統(tǒng)（閉環(huán)）設(shè)定車流量控制器紅綠燈計(jì)時(shí)器紅綠燈顯示時(shí)間檢測(cè)裝置控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）練習(xí)根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別進(jìn)行分析、判斷，在你認(rèn)為正確的表格中打“”開環(huán)電子控制系統(tǒng)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)電子表電取暖系統(tǒng)空調(diào)程序控制洗衣機(jī)可調(diào)亮度的臺(tái)燈智能洗衣機(jī)電熱水器控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）第三節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)廣告牌控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）二、設(shè)計(jì)實(shí)例1、明確設(shè)計(jì)目的2、確定被控量及設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）被控量：滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或圈數(shù)。（2）設(shè)計(jì)指標(biāo)：尺寸、速度、造價(jià)等。3、確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）二、設(shè)計(jì)實(shí)例5、部件模型及主要參數(shù)的確定6、驗(yàn)證、完成你的設(shè)計(jì)4、選擇實(shí)現(xiàn)方法（1）用計(jì)算機(jī)繪制各部分的原理及安裝圖（2）設(shè)計(jì)系統(tǒng)制作的工作流程（3）協(xié)同工作，共同完成整個(gè)設(shè)計(jì)控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）二、設(shè)計(jì)實(shí)例7、評(píng)估你的設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)是否安全、可靠？能否按設(shè)計(jì)的要求工作？（2）其他同學(xué)對(duì)你的設(shè)計(jì)有什么看法？（3）整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)是多少？（4）如果你有更多的時(shí)間，你將會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)做哪些改進(jìn)？（5）為你的設(shè)計(jì)寫一份使用說明書。控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）第四節(jié)

控制中的干擾飛鏢投擲中的干擾因素控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）一、干擾對(duì)控制功能的影響干擾的概念，在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，常常會(huì)有一些變化不定的因素對(duì)系統(tǒng)的行為造成不利的影響，這種有害的因素我們稱之為干擾?？刂婆c創(chuàng)新設(shè)計(jì)（廣東版）控制與創(chuàng)新設(shè)計(jì)