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控制系统的工作过程与方式


4-2控制系统的工作过程与方式

复习:
?

什么是控制

人们按照自己的意愿或目的,通过一定的手 段,是事物向期望的目标发展,这就是控制。 控制的手段有哪些?

音响的音量控制
普通水龙头出水的控制

全自动洗衣机 人工

自动
自动

人工

电冰箱内温度控制

自动取款机

篮球运动员投篮过程 自动控制 自动感应门的开关控 自动烘手机 自动制 电梯的上下运行过程控 自动 飞镖的投掷过程控制 制 肥胖人群体形控制 声控走廊灯的控制

人工
自动 人工

人工

自动
自动

红外自动水龙头出水控 制

红绿灯的转换过程控 自动制

自动

手摇晾衣架的控制

人工

光控路灯的控制

什么叫系统?

由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的 若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体, 称为系统

1控制系统
公共场所路灯的光控系统
外界光 线强弱

光控开关

灯泡

灯泡的亮灭

输入

输出
指出下面的输入、输出量

小实验:光控计数器
外界光 线强弱 光控开关

灯泡

灯泡的亮灭

输入

输出

什么是控制系统
任何一种控制的实现,都要通过若干个 环节,这些环节所涉及的装置就构成了一个 系统,称为控制系统。
理解控制系统需要 理解控制系统的输入、输出 量,以及他们之间的对应关系

电风扇风速控制系统
电风扇风速 的档位

电机、扇叶

风速

输 入

输 出

脚踩的力
(输入)

脚蹬、曲柄、链轮
中轴、链条、飞轮

自行车行 驶的速度 (输出)

电风扇风速 的档位
输入

电机、扇叶

风速
输出

控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。

马上行动(P102):请指出下列控制系统 中的输入、输出分别是什么? 控制系统
电风扇风速控制

输入
调速器或档位 电源的电信号 电源的电信号
人手的红外信号

输出
风扇的转速 锅内的温度 脱粒的量
水龙头的出水量

电饭煲
脱粒机 红外线自动水龙头

控制系统分类

制 系 统 控制系统的输出量不对系统的控 开环 制产生任何影响 系统的输出量仅受输入量控制,输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控 闭环 制过程产生影响 输出量到输入量之间的信号形成一 个回路

问题:游泳池注水
二、问题:
1、本问题中输入量、输出量分别是什么? 注水时间 游泳池水位
2、输入量、输出量之间是什么关系 对应,输入量可以影响输出量 3、输入量可以影响、决定输出量,反过来输出量 能否影响输入量吗?为什么? 不能 输入量到输出量是单向传递 三、我们可以用下面的方框图把游泳池注水的主 要控制过程表述出来。

设定注 水的时 间 输入 开环控制:

定 时 器

进 水流量 水 阀 门

游 泳 池

游泳池 的水位 输出

控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影 响,这种控制系统称为开环控制系统。
特点:输入量到输出量是单向传递(无反馈)。

简单开环控制系统的方框图
输入量 控制器

执行器

控制量

被控对象

输出量

输入量:即控制系统的给定量。 控制器:即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。 执行器:即直接对被控对象进行控制的装置或元件。

控制量:即执行器的输出信号。
被控对象:即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。

输出量:即控制系统所要控制的量。

P103 案例分析 红外装置 是否检测 到人体热 辐射发出 的信号 输入 控
制 电 路

转 电 动 机

自 动



门的 开启 或关 闭

输出

4、水泵抽水控制系统 天气干旱时,水泵抽水解决这个问题。当需 要灌溉农田时,只要接通电源,电机就带动 水泵工作,将水从水源处抽到干旱的农田里。
控制量

输入量 接通电源

控制器

执行器

被控对象 水流量

输出量
水管排水

电机

水泵

水管

小试验1: 写“控制系统”四个字 输入量: 老师的指令

输出量: 所写的字

“ 写字”的控制过程方框图

输入量

控制器

执行器

被控对象

输出量

老师的 指令

大脑





写成的 字

?

1、灯的开关控制的方框图
控制量

输入量 手的动作 (输入)

控制器

执行器 电流

被控对象

输出量 灯的开 或关 (输出)

开关

电路



?

7、根据消防要求,仓库、图书馆都需要安 装火灾自动报警系统。如有火灾发生,感 烟探测器检测到发生火灾室内浓烈的烟雾, 从而报警。画出火灾自动报警控制系统的 工作过程方框图。指出方框图的各个环节 的具体内容和输入量、输出量、控制量
控制量

输入量
烟雾信号

控制器
感烟探测 器(感温 探测器)

执行器
电信号
报警控制器

被控对象
部件:警 铃、讯响 器、报警 灯

输出量
报警声

?

宾馆自动叫醒服务工作过程:客人拨通自 动叫醒服务电话,电脑自动应答,并提示客 人输入房间号和需叫醒的时间,到时电脑将 自动打电话叫醒客人。本系统是一个开环控 制系统。
电脑 拨号装置 电话 叫醒信号

设定叫醒时间

?

1、楼道声控灯的控制系统

有无声音

控制 电路

常开触点

灯泡

灯的亮与灭

请画出下列开环系统的方框图
?

2、电饭锅煮饭的控制系统

煮饭时,电源接通,内锅放在发热盘上, 使锅内温度声高,当温度达到80C以上时, 饭煮熟,进入保温状态.
保温限温 控制 装置
热量

煮饭指令

发热盘

内锅

内锅温度

2、游泳池注水或楼顶水箱注水,时间到 了可是有时水满了,有时却未满,怎么 办?
·· ·· ·· ·· ·· ··

三、闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图:
水流量 进水阀门 检测装置 游泳池

比较器 给定 + 控制器 水位 -

游泳池的水位 (输出)

5、闭环控制系统
系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
对于闭环控制系统,通常可以用以下的方 框图表示(c106)
给定量
+ _
检测装置 控制量

控制器

执行器

被控对象

被控量

?

5、供水水箱的水位自动控制系统112

进水量

控制量

给定量
设定的水 位高度

控制器

执行器
阀门

被控对象
水箱

被控量

水箱的水 位

检测装置
浮球或液位传感

?

6、加热炉的温度自动控制系统P113

电压

控制量

给定量
设定的温度

控制器
电子或微机 控制装置

执行器
加热器

被控对象
加热炉

被控量
炉内温度

检测装置
热电偶

夏天房间空调器温度控制系统
?

?

炎炎夏日,人们采取各种消暑措施消暑,空调器 是第一选择。那么,空调器是如何控制室内温度的 呢?它的工作过程又如何呢? 如设定温度为25℃,室内温度如果高于25℃,那 么空调通过比较,控制电路发出信号促使压缩机进 行工作;当温度达到设定温度时,控制电路发出信 号,压缩机停止工作,风扇照常工作。

设定的 温度

+ -

控制量

控制电路

压缩机

空调房间

输出温 度

检测装置 (空调测温装置)


制 系 统

开环

控制系统的输出量不对系统的控制产 生任何影响 系统的输出量仅受输入量控制,输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响 输出量到输入量之间的信号形成一个回 路

闭环

控制系统
家用缝纫机的缝纫 速度控制系统
电冰箱的温度控制 系统 走道路灯的声光控 制系统 交通路口红绿灯自 动控制(根据车流 量大小改变红绿灯 时间)系统

是否属于闭环控 制系统
否 是 否

方框图



家用缝纫机缝纫速度控制系统

脚踩的力

踏脚板

传动装置

转动

缝纫机

缝 纫 速 度

家用电冰箱温度控制系统

设定的温 度

控制装 置

制冷量 电冰箱 制冷装 置 感温装置

冰 箱 实 际 温度

走道路灯的声光控制系统

声光信号

声光检测 控制装置

开关

路灯

亮与灭

交通路口红绿灯自动控制(根据车流量大 小改变红绿灯时间)系统

设定车 流量

控制端

信号机

红绿灯

实际车 流量

地感线圈

十字路口的红绿灯定时控制系统

电流 设定亮、灭 时序 电脑 时序控制 装置

红 绿 灯

灯亮、灭 时序


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