通用技术开环和闭环控制系统

第二节第二节 控制系统的控制系统的工作过程与方式工作过程与方式一、控制系统一、控制系统 电风扇的风速控制是通过改变电机的转速电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以来实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风速挡位是该控制系统的输入，扇叶转动的风风速挡位是该控制系统的输入，扇叶转动的风速是该控制系统的输出，一个挡位对应着一个速是该控制系统的输出，一个挡位对应着一个风速。风速。电灯的的控制电灯的的控制电灯的的控制电灯的的控制电路、灯“开与关开与关开与关开与关”灯灯灯灯“亮亮亮亮与与与与灭灭灭灭”输入输入输入输入输出输出输出输出输入输入输入输入电风扇的控制电风扇的控制电风扇的控制电风扇的控制电路、电机、扇叶风速挡位风速挡位风速挡位风速挡位风速风速风速风速输出输出输出输出1.定义：定义：任何一种控制的实现，都要通过任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节的若干个环节，这些环节的有机组合有机组合就就构成了一个系统，称为控制系统。构成了一个系统，称为控制系统。控制系统的输出与输入之间有一控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。定的对应关系。马上行动（马上行动（P102)P102)：请指出下列控制系统：请指出下列控制系统中的输入、输出分别是什么？中的输入、输出分别是什么？控制系统控制系统输入输入输出输出电风扇风速控制电风扇风速控制电风扇风速控制电风扇风速控制电饭煲电饭煲电饭煲电饭煲脱粒机脱粒机脱粒机脱粒机红外线自动水龙头红外线自动水龙头红外线自动水龙头红外线自动水龙头调速器或档位调速器或档位风扇的转速风扇的转速电源的电信号电源的电信号锅内的温度锅内的温度电源的电信号电源的电信号脱粒的量脱粒的量人手的红外信号人手的红外信号人手的红外信号人手的红外信号水龙头的出水量水龙头的出水量水龙头的出水量水龙头的出水量2、分类：分类：控制系统开环控制系统（open loop control system）闭环控制系统（closed loop control system）案例分析：自动门n自动门的动作过程是怎样的？自动门的动作过程是怎样的？当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。关闭。n自动门的功能和技术要求：自动门的功能和技术要求：功能：无人时，常关；有人时，开门功能：无人时，常关；有人时，开门技术要求：当人距门技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打时，门即打开；门打开后，延时开后，延时10s后关门后关门二、开环控制系统二、开环控制系统自动门如何实现自动开、关的呢？自动门如何实现自动开、关的呢？电机电机电机电机自动门自动门自动门自动门控制电路控制电路控制电路控制电路门门门门的开启的开启的开启的开启与关闭与关闭与关闭与关闭人体人体人体人体热辐射热辐射热辐射热辐射转动转动转动转动电机控制电路红外传感器控制器控制器控制器控制器执行器执行器执行器执行器控制量控制量控制量控制量红外传感器红外传感器红外传感器红外传感器2 2、特征：特征：系统的输出量系统的输出量仅受仅受输入量控制，输入量到输出量输入量控制，输入量到输出量之间的信号是之间的信号是单向传递单向传递。1 1、定义：定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制称为这种控制称为开环控制系统开环控制系统。被控被控对象对象执行器执行器控制器控制器输入量控制量输出量简单开环控制系统的方框图简单开环控制系统的方框图控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。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。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。控制量：即执行器的输出信号。输入量：即控制系统的给定量。输入量：即控制系统的给定量。输出量：即控制系统所要控制的量。输出量：即控制系统所要控制的量。被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。生活中还有哪些开环控制系统？请用一般开生活中还有哪些开环控制系统？请用一般开环控制系统方框图画出它们的控制方框图。环控制系统方框图画出它们的控制方框图。红绿灯定时控制系统。红绿灯定时控制系统。闹钟定时控制系统。闹钟定时控制系统。公共汽车车门控制系统。公共汽车车门控制系统。防盗报警系统。防盗报警系统。火灾报警系统。火灾报警系统。音乐喷泉控制系统。音乐喷泉控制系统。自动烘手机自动烘手机定时控制传感控制1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车却仍然要等待？怎么办？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、闭环控制系统水箱注水控制系统方框图：水箱注水控制系统方框图：水箱水箱进水阀门进水阀门控制器控制器设定设定时间时间水流量水流量水箱的水位水箱的水位（输出）（输出）水箱水箱进水阀门进水阀门控制器控制器给定给定水位水位水流量水流量水箱的水位水箱的水位（输出）（输出）检测装置检测装置比较器比较器+-增加反馈后水箱注水控制系统方框图增加反馈后水箱注水控制系统方框图1、定义：、定义：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产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生影响的控制系统称为闭环控制系统闭环控制系统闭环控制系统闭环控制系统2.2.特征：特征：特征：特征：系统的输出端与输入端信号之间存在系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路一个回路反馈回路。反馈回路。反馈回路。反馈回路。3.3.简单闭环控制系统的方框图：简单闭环控制系统的方框图：被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器给定给定量量控制量控制量被控量被控量检测装置检测装置比较器比较器-+这是闭环系统吗？这是闭环系统吗？同学们几乎每天听着扩音机里播放的音同学们几乎每天听着扩音机里播放的音乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注意。学习了上面的内容后，请大家思考：意。学习了上面的内容后，请大家思考：扩音机是一个什么控制系统？扩音机是一个什么控制系统？探究探究希希罗罗的的自自动动门门祭坛祭坛点火点火水罐水罐重锤重锤庙门庙门开启开启/关闭关闭转动轴转动轴旋转旋转庙门庙门请完成请完成P106的的“马上行动马上行动”1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）脚踏脚踏力度力度脚蹬、曲柄、链轮脚蹬、曲柄、链轮中轴、链条中轴、链条缝纫缝纫速度速度2、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）温度计温度计温度温度设定设定温度温度控制控制器器制冷制冷装置装置温度值温度值检测装置检测装置比较器比较器设定设定声音声音分贝分贝控制控制电路电路灯泡灯泡计时器计时器灯光灯光时间时间3、走道路灯的声光控制系统（开环）、走道路灯的声光控制系统（开环）4、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）设定设定车流车流量量控制控制器器红绿灯红绿灯计时器计时器红绿灯红绿灯显示显示时间时间检测装置检测装置四、小结四、小结控控制制系系统统开环开环闭环闭环控制系统的输出量不对系统的控制产控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响生任何影响系统的输出量系统的输出量仅受仅受输入量控制，输入输入量控制，输入量到输出量之间的信号是量到输出量之间的信号是单向传递单向传递系统的输出量返回到输入端并对控制过系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响程产生影响输出量到输入量之间的信号形成一个回输出量到输入量之间的信号形成一个回路（反馈回路）路（反馈回路）