高二通用技术 第四章 闭环控制系统通用技术

以外，引起被控量变化的各种因素称为 干扰因素。
有的干扰因素是环境造成的，如影响 自行车行驶速度的变化的自然风等；有 的干扰因素是人为原因所致，如影响飞 机导航信号的手机信号等。
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（2）反馈的含义： 控制系统中，将输出量通过适当的检测 装置，返回到输入并与输入量进行比 较的过程，就是反馈。 例：投篮、自动电水壶
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⒋ 通过案例分析，找出并分析影响简单控制系 统运行的主要干扰因素，了解功能模拟方法和 黑箱方法在控制系统中的应用。
⒌ 结合一定的案例，了解简单的被控对象的基 本特性，能确定被控量、控制量，划出控制系 统的方框图，并形成初步的控制系统设计方案。
⒍ 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个 控制装置，或根据简单闭环控制系统的方案进 行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。
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5.家用电冰箱的闭环电子控制系统
输入
预置 温度 调节 装置
控制(处理) 输出
(电子电路)
比较器 （微型电脑）
(继电 器)
反馈
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被控 对象
(冷藏 室)
检测
温度传 感器
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补充材料
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输入量
比较器
3.控制系统框图
控制器
控制量
执行器
被控 对象
输出量
反馈环节
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4． 闭环控制系统的特征
• 在系统的输入量和输出量之间，还有 一条从输出量返回到输入端的反馈环 节，它们形成了一条闭合回路，反馈 环节使得输出量的改变对控制的过程 产生直接影响。
（3）反馈环节的作用： 通过将输出量通过适当的检测装置，返 回到输入并与输入量进行比较，从而 减少输出量的偏差，稳定输出量。
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7.闭环控制系统的工作过程：闭环控制系统的
核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的
偏差。 8.工作过程：（1）由于干扰因素的存在，系 统的被控量偏离给定值时；（2）闭环控制系 统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并 迅速反馈到输入端，与给定值进行比较； （3）控制器根据比较得到的偏差信号进行调 节，从而是系统的被控量接近给定值，达到精 确控制的目的。 高二通用技术 第四章 闭环控制系
3.特征：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。
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开环控制系统： 4.控制系统框图
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闭环控制系统：
1.概念：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。 例：供水水箱的水位自动控制系统、加 热炉的温度自动控制系统、花房温度控 制系统、投篮、家用电饭锅保温控制系 统、家用电冰箱温度控制系统等。 2.基本组成：与开环控制系统相比，闭 环控制系统多了检测装置比较器。
家用电冰箱的结构和制冷原理图
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• 组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间 用一根管道相连。
• 管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机 在管道的底部，它使制冷剂不断地在管道里 循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受到 强大压力，由气态变成液态，通过散热器对 外放出热量。当制冷剂通过较粗的管道组成 的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂由 液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热 量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效 果。
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复习 开环控制系统：
1.概念：控制系统的输出量不对系统的控制产生 任何影响的控 制系统。
2.案例：红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系 统、火灾自动报 警系统、公园的音乐喷泉自 动控制系统、红外线自动门控制系统、普通电 风扇风速控制系统、可调光台灯控制系统等。
闭环电子控制系统必须符合两个条件： （一）它的核心是电子技术； （二）有反馈。反方把人划入控制系统，
这个控制系统的核心就不单单是电子 技术，故不能称为闭环电子控制系统。 但因为存在反馈，可称为闭环控制系 统
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练习根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区 别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打
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• 再如：夏天买西瓜可以通过看 瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹 性来判断西瓜的生熟。这些事 例都没有打开事物直接观看内 部结构，而是通过观察外部或 试验等方法来认识事物的。
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马上行动
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制 系统的例子。
统通用技术
黑箱方法是把将要研究的系统作为黑箱，
通过对系统的输入与输出关系的研究 进而推断出系统内部结构及其功能的 方法。在生活中有时我们需要认识对 象的内部无法打开或不便打开时这时 我们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特性和功 能，如：中医看病通过“望闻问切” 来了解病人的病况，最后对病情作出 判断。
开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、电子调 光台灯、电子手表、程序控制洗衣机、带遥控 电视机
闭环电子控制系统：空调机、电冰箱、智能电饭 煲、现代化农业温室
（2）闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比 有什么优点？
• 闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以 提高控制的精度，而且实现控制的自动化。
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开环电子控 闭环电子控
制系统
制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
可调亮度的台灯
智能洗衣机
电热水器
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统通用技术
1.游泳池水位控制
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2.篮球比赛运动员投篮工作过程
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3.水箱水位控制
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水箱水位控制
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4.人体温度控制系统
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• 功能模拟法以功能和行为的相似为基 础，用模型模拟原型的功能和行为的 方法。它为仿生学、人工智能、价值 工程提供了科学方法。如：猎手瞄准 猎物的过程与自动火炮系统的功能行 为是相似的，但二者的内部结构和物 理过程是截然不同的。再如：在国际 象棋的人机对弈中，计算机具有与人 脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手 的思维与人下棋。 高二通用技术 第四章 闭环控制系
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5.开环控制闭环控制系统两者的比较（1）开环：输入量
控制器
控制量
输出值
执行器
被控 对象
（2）闭环：
输入量
控制器
控制量
输出量
执行器
被控 对象
比较器
反馈环节 高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
6.闭环控制系统的干扰与反馈
（1）干扰因素： 在控制系统中，除输入量（给定值）
这是闭环系统吗？
• 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 家的注意。学习了上面的内容后，“扩 音机是一个什么电子控制系统”引起了 全班同学的热烈讨论。
正方：扩音机是一个开环电子控制系统 反方：扩音机是一个闭环电子控制系统
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分析评判：
第四章 控制与设计
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学习目标
⒈ 积极观察生活，能从生活中所遇到的和所观察到 的事物中识别各种受控现象和受控过程，理解控 制的含义。
⒉ 能够分析典型的案例，了解手动控制和自动控制， 熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本 组成和简单的工作过程。
⒊ 通过案例分析，能画出一个简单的闭环控制系统 的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用， 熟悉反馈环节的作用。