第四单元控制与设计要点.ppt

事物的发展与变化具有多样性 例如，一棵树可能因为某种原因结不出果实，也可能 硕果累累，而且果实可以有大有小，或酸或甜。 降落的雨水，可以用来灌溉农田，也可以 供人们冲洗物品，还可以发电，但也可能流入江河，甚至有可能引起洪涝灾害。 什么是控制？ 构成控制的三个要素 控制的目的 控制的对象 控制的手段 控制的分类 控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有：人工控制 自动控制 控制的分类 按照执行机构不同控制可分为： 机械控制、气动控制、液压控制、电子控制 马上行动 分析下列控制现象是自动控制还是人工控制： 什么是控制系统？ 任何一种控制的实现，都需要通过若干各环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。 例如：光控路灯控制系统 控制系统的共同特征 “一个输入对应一个输出” 控制系统的分类 根据其控制方式的不同控制系统通常分为： 开环控制系统(open loop control system) 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响 闭环控制系统(closed loop control system) 控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响 游泳池的注水控制 游泳池的注水开环控制系统 p103 闭环控制系统与开环控制系统的比较 判断下列控制系统是否属于闭环控制系统划出方框图 家用缝纫机速度控制 电冰箱温度控制系统 自动门的开与关控制系统 什么是干扰因素？ 在控制系统中，除了输入量（给定量）以外，引起输出量（被控量）变化的各种因素称为干扰（interference）因素。 对于干扰的几点说明： 干扰既存在闭环控制中也存在于开环控制中； 干扰都是作用在控制对象上，使被控量偏离目标值； 干扰因素不止一个； 干扰在实际中也可利用。 在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？ 开电冰箱门 电冰箱所在的房间温度从20度上升到32度 把热菜和热饭放进冰箱中 电冰箱外放一盆冷水 克服干扰的基本方法： A.消除干扰。如：在飞机上不能使用通信工具 B.减弱干扰 。如：电器在使用时远离其它电子设备 C.提高控制系统性能 。如：采用闭环控制系统来克服干扰 什么是反馈？ 控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程就是反馈（feedback）。 功能模拟方法 以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。 两种控制的方框图描述 黑箱方法 中医看病是通过“望、闻、问、切”来了解病人情况，最后对病情作出判断 控制系统设计的一般思路 系统要达到的目标？ 控制的对象？ 被控对象的特性？ 控制量（输入量）和被控量(输出量)？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？ 开环控制系统设计案例 电吹风控制系统的设计 设计分析 控制的对象？ 控制量和被控量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？ 确定了电吹风控制系统的设计方案后，画出必要的电气线路图，选择适当型号的元件和配件，进行组装、调试。 闭环控制系统设计案例 抽水马桶水位自动控制 设计分析 控制的对象？ 控制量和被控量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？ 水箱水位控制工作过程： 转动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。 如：游泳池的注水闭环控制系统 进水阀门 游泳池 泳池实际水位 水流量 控制器 水位检测装置 + - 给定水位 输入 输出 机器人保姆 会拉提琴的机器人 会骑自行车的机器人 “斯坦利”无人自动驾驶汽车 手动驾驶汽车 眼睛 大脑 手 方向盘 车的实际行驶方向 设定车的行驶方向 检测装置 控制器 执行器 方向盘 车的实际行驶方向 设定车的行驶方向 手动驾驶 自动动驾驶 生活中，有时我们要认识的对象内部无法打开或者不便打开，这时，可以通过观测和考察它的输入与输出的关系来推测其内部的结构和功能。 如：夏天买西瓜，可通过“看瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹性”来判断西瓜的生熟。 西瓜 看、摇、拍、测 黑箱 生或熟 输入 输出 这种把要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构与功能的方法，就是黑箱方法。 人 输入 输出 黑箱 望、闻、问、切 病情判断 四 控制系统的设计与实施 控制系统设计的一般思路 1 2 控制系统设计的与实施案例 设计要求：电吹风能根据不同的挡位（如冷风挡、热风挡）输出不同种类的风。 电吹风装置 电机的电压 风的速度和温度 选择开环控制系统实现电吹风的控制 电