控制系统工作过程
高中通用技术苏教版(2019)必修2教学案 开环控制系统的工作过程
第四单元控制及其设计第2节开环控制系统的工作过程[学习目标]（1）简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程（2）闭环控制系统的基本组成（3）简单的闭环控制系统的方框图（4）控制器和执行器的作用[课前预习]1、控制的含义2、控制的分类3、控制的应用（1）、人们按照自己的，通过一定的，使事物向，这就是控制。
（2）、理解一个控制现象，要明确、和。
如汽车方向驾驶，控制对象是，控制目的是，控制手段是。
（3）、按照执行部件的不同，控制分为、和。
[课堂导学]【任务一】——理解控制系统【技术体验】搭建雨水收集池水位报警装置工作过程分析：一、控制系统1、 含义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。
2、控制系统通常又分为 控制系统和 控制系统。
【任务二】——分析开环控制系统工作过程【技术体验】搭建定时浇水控制系统模型二、开环控制系统1、含义：控制系统的 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。
2、开环控制系统的方框图输入量：控制系统的给定量，即控制系统为达到设定目标所需要的输入信号，作用于控制对象或系统输入瑞，并可便系统具有预定功能或预定输出的物理量。
输出量：控制系统所要控制的量，使系统要达到的设定目标，表现于控制对象或系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。
控制器：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：接受控制器输出的控制信号，产生具体的控制效果，使输出量产生预期的改变，是控制系统实现目标达成的主要工作部件，直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：执行器的输出信号，一般也可为执行器所做的功的形式。
被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程3、简单的开环控制系统工作过程控制器接收到输入信号，命令执行器工作，执行器做功输出控制量，使被控对象状态变化，从而输出既定目标。
实例说明：火灾报警控制电路基本组成如下面方框图所示：【学生活动】1、用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框图中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。
控制系统的工作过程
自行车行 驶的速度是如 何控制的？
脚踩 的力
脚蹬、曲柄、链轮、 中轴、链条、飞轮
自行车行 驶的速度
（输入） （控制系统）
（输出）
踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
一、控制系统的含义
（1）定义：任何一种控制的实现，都要通过若
干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控 制系统。 请指出控制系统中的输入、输出
分别是什么？
输入
电饭煲
通电信号
脱粒机
通电信号
红外线自动水龙头 检测到人手信号
输出
温度 脱粒量 出水量
二、控制系统的类型
控 开环控制系统 制 系 统 闭环控制系统
小游戏
有两脸，“四官俱全”，没有鼻子。请同学来 “填”鼻子，一次，睁着眼睛画，另一次闭着眼 睛画。
两次最大的不同在哪里?
分析原因：
1、闭着眼睛画：开环控制
人脑——手——画鼻子 | |———眼睛—————|
开环控制系统：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。
闭环控制系统：把系统的输出 量返回到输入端并对控制过程 产生影响的控制系统。
给定值
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
开环控制系统
给定值 比较器 +
-
控制器
控制量
执行器
检测装置
大脑
肢体
行驶方向
自行车
-
眼睛
王大伯盖了一个能自动调节温度的小型花房， 花房的温度冬季一般控系 统的方框图。
提示：该花房 温控设备包括 有控制器、加 热元件和制冷 元件、检测装 置。
答：花房温度控制系统的方框图如下图所示：
常见的自动控制系统的工作流程
常见的自动控制系统的工作流程
1. 信号检测：传感器监测并转换被控对象的状态信号。
2. 信号处理：采集到的信号经过信号调理电路（如有必要）后送至控制器。
3. 控制决策：控制器根据预设的控制算法对输入信号进行计算，得出控制指令。
4. 执行操作：执行机构（如电动阀、电机等）接收到控制器输出的指令后，对被控对象实施控制动作。
5. 系统反馈：系统中的反馈元件再次检测被控变量的实际值，并将此信息返回给控制器。
6. 偏差比较与校正：控制器比较设定目标值和实际反馈值之间的偏差，并据此调整控制输出，实现闭环控制。
7. 持续调节：上述过程循环进行，直至系统达到稳定状态或设定目标。
过程装备控制技术-计算机控制系统
过程装备控制技术-计算机控制系统过程装备控制技术是指利用计算机控制系统对工业生产过程中的装备进行控制和监控的技术。
下面是一个详细的过程装备控制技术的计算机控制系统的过程：1. 设计控制系统：首先，需要根据具体的生产过程和装备的特点，设计一个适合的控制系统。
这包括确定需要控制的参数、传感器和执行器的选择以及系统的结构和算法等。
2. 传感器和执行器的安装：根据设计的控制系统，安装相应的传感器和执行器。
传感器用于监测装备的状态和参数，例如温度、压力、速度等；执行器用于控制装备的运动和操作，例如电机、阀门等。
3. 数据采集和处理：传感器采集到的数据通过数据采集系统传输到计算机控制系统中。
计算机控制系统对采集到的数据进行处理和分析，得到装备的状态和参数。
4. 控制算法的实现：根据控制系统的设计，开发相应的控制算法。
控制算法根据装备的状态和参数，计算出相应的控制指令。
5. 控制指令的传输和执行：计算机控制系统将计算出的控制指令传输到执行器，执行器根据指令控制装备的运动和操作。
6. 监控和故障检测：计算机控制系统实时监测装备的状态和参数，进行故障检测和诊断。
如果发现故障，系统会发出警报并采取相应的措施。
7. 数据记录和分析：计算机控制系统会将采集到的数据进行记录和分析，用于生产过程的优化和改进。
这些数据可以用于监测装备的运行情况、故障分析和预测等。
8. 人机界面：计算机控制系统提供一个人机界面，使操作人员可以对装备进行监控和控制。
通过人机界面，操作人员可以查看装备的状态、调整控制参数、进行故障排查等操作。
总结起来，过程装备控制技术的计算机控制系统包括设计控制系统、传感器和执行器的安装、数据采集和处理、控制算法的实现、控制指令的传输和执行、监控和故障检测、数据记录和分析以及人机界面等步骤。
这些步骤相互配合，实现对装备的精确控制和监控。
串级控制系统的工作过程
串级控制系统的工作过程串级控制系统啊，就像是一个有着双重保险的超级战队。
主控制器呢，就像是战队里那个智慧的大脑，坐在指挥中心，掌控着全局，那气场，就像超级英雄电影里的大boss一样，看起来淡定又强大。
然后有个副控制器，这家伙就像是主控制器的得力小助手，紧紧跟在后面。
主控制器给副控制器下达一些大致的任务方向，就像将军给小队长下令一样，还带着点“你可得给我好好干”的那种感觉。
这个过程就像是一场接力赛，不过是一场很奇特的接力赛。
主控制器先拿着“控制棒”跑一段，根据系统的大目标，比如要让某个反应保持在一个特定的温度或者压力范围之类的，就像要让一艘飞船保持在特定的轨道上，差一点都不行，那可是关乎整个“宇宙航行”（系统运行）的大事。
当主控制器发现有点小状况的时候，就会把一些调整的信息传递给副控制器。
这时候的副控制器就像个接到紧急任务的特工，迅速行动起来。
副控制器的任务更细致，就像在大战场上负责某个小阵地的战斗，它盯着自己负责的那一小块系统区域，眼睛都不敢眨一下，生怕出点什么岔子。
如果把整个系统比作一个大城堡，主控制器就是那个在城堡最高塔楼上瞭望的元帅，而副控制器就是城堡各个城门口的小队长，负责看守城门，对进出城堡的各种“信息流”和“能量流”进行严格把关。
一旦有“外敌”（干扰因素）试图影响城堡的稳定，小队长（副控制器）先进行抵御，如果小队长觉得有点吃力，搞不定了，就马上向元帅（主控制器）汇报，元帅再根据整体的战略布局，进行大规模的调整。
而且这个串级控制系统的反应速度那叫一个快，就像闪电侠在系统里穿梭一样。
一旦检测到哪里不对劲，就立刻启动调整机制。
比如说温度突然升高了一点，这就像城堡里突然冒起了小火苗，副控制器这个小队长先冲上去泼水（进行初步调整），要是火势有点大（干扰因素很强），主控制器这个元帅就会调遣更多的资源（调整整个系统的参数）来灭火（让系统恢复稳定）。
在这个系统里，主控制器和副控制器之间的配合超级默契，就像两个心有灵犀的舞者，一个眼神就知道对方要做什么。
浙江省衢州市仲尼中学高中通用技术《控制系统的工作过程与方式》教案2 苏教版
《控制系统的工作过程与方式》何方明一、教学目标（一）通过学生周边实例的分析，理解控制系统的含义。
（二）掌握开环控制系统的基本组成和工作过程，学会开环控制系统方框图的画法。
（三）对学生进行技术思想和方法的指导，使学生获得智慧并能积极分析身边的控制事例。
二、教学内容分析本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。
从总体上看,“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。
上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,下节课要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程,因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。
三、学习对象分析学生已具有电学基础知识和系统、控制等基本概念，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验为教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，同时也为电灯、亮度可调灯、声控灯等开环控制系统试验操作的顺利进行提供了可能。
四、教学策略分析（一）让学生的自发地、主动地学习。
本课教学中以“芝麻芝麻”声控制开门控制系统等问题解决为主线，激发学生的认知，引导学生自发地、主动地解决问题。
（二）创设情境。
引导学生分析生活中的开环控制系统工作过程和方框，加强学生工作过程和方框图的理解和应用能力。
（三）通过“闭上眼睛写字”等试验让学生体会开环控制系统输入与输出的关系和工作过程。
五、教学重点、难点。
1．重点：控制系统的分析研究2．难点：开环控制系统的各个量的分析。
六、教学过程教师：本节课我们学习控制系统和开环控制系统【板书】：控制系统开环控制系统（一）教师引导学生活动1、“搜集我们周围使用控制技术的实例”活动情况交流引入：回顾一下，上节课我们学习了控制，什么是控制？控制是人们为了使事物向期望的方向发展所采取的什么？手段。
改革开放以后，技术飞速发展，人民生活水平有了很大的提高。
我们的社会，我们的家庭的许多产品运用了控制技术。
通用技术课程第二节--控制系统的基本组成与工作过程
第二节控制系统的基本组成与工作过程导学案一．学习目标1．分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；2．熟悉闭环控制系统的基本组成，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。
二．学习过程我们先来分析两个典型控制案例，旨在了解控制系统是怎样构成的，以及它们是怎样实现控制的。
【案例1】自动门自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的(图1)；当有人来到门口时，门打开(图2)；当人离开门口后一段时间，门又关闭。
功能(1)无人时，常关；(2)有人时，开门。
技术要求(1)当人距门l m(也可设为其他值)时，门即打开；(2)门打开后，延时10 s(也可设为其他值)后关门。
门是怎样实现自动开、关的呢?我们来看一看自动门(实际上是自动门系统，简称自动门)的组成和工作过程。
系统组成①门；②电动机；③控制器；④传感器。
工作过程(1)当有人到达门前某一距离(如1 m)时，传感器感知，并发出“有人”的信号；(2)控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机(这里电动机叫做执行器，也称驱动器)；(3)电动机根据传来的开门信号转动，门被打开(这里的门叫做被控对象，也称为控制对象)；(4)控制器保持开门信号延时(如10 s)后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。
上述的系统组成与工作过程，可以用图3表示。
在图3中，从左往右看：当门口有人时，即有输入，传感器感知并形成信号。
信号先后经过控制器、电动机的变换与传递，直到把门打开，叫做有输出(门动作，打开)。
没有人，则无输入，不发生信号传递，当然没有输出(门无动作，常关)。
【问题思考】当有人一直站在门口时，自动门会怎样动作？为什么？【案例2】水箱水位控制再来看水箱的水位控制。
当水箱内的水没有达到设定的水位(水箱内的“△”所示)时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水；当水面达到设定位置，水龙头关闭。
它有两种控制方式：一为人工控制(图4)；一为自动控制(图5)。
闭环控制系统的工作过程 教案-高中通用技术苏教版(2019)必修《技术与设计2》
闭环控制系统的工作过程教材：普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）章节：第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的工作过程课时：第1课时一、核心素养目标(1)理解闭环控制系统的含义。
(2)通过实践体验，能分析闭环控制系统的基本组成和工作过程。
(3)通过案例分析简单的闭环控制系统，学会画闭环控制系统的方框图。
(4)能结合闭环控制系统的工作过程，分析反馈在控制系统中的作用及其基本原理。
(5)能结合案例分析影响简单控制系统运行的主要干扰因素。
二、教学重点学会分析闭环控制系统的基本组成及工作过程，并画出控制系统的方框图.三、教学难点掌握分析闭环控制系统的一般方法。
四、设计思想1. 教材分析本节课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第三节“闭环控制系统的工作过程”。
在本节的学习中，学生要经历恒温箱控制系统的技术试验和分析过程，要站在工程设计的高度，应用系统分析方法与控制原理，解决生活中的实际问题，促使学生的系统思考和工程思维能力提升。
2. 教学策略设计（1）创设情境：以技术体验“搭建恒温箱控制系统”，引出课题。
（2）引导学生分析案例，概括出闭环控制系统工作过程，学会用方框图描述其控制过程。
（3）通过案例分析，认识反馈和干扰因素，能结合闭环控制系统的工作过程，分析反馈和干扰现象及其基本原理。
（4）通过巩固练习，引导学生总结、梳理重点。
五、教学准备1. 课件2.技术体验装置;恒温箱控制系统序号教学步骤教师活动学生活动1 情景导入走进情境：陈晨家住在北京，阳台上种植了许多植物。
冬天室外寒冷，陈晨想要设计一款恒温箱让阳台上的植物安全过冬。
创设情境，引出课题２任务一：解析闭环控制系统工作过程1. 搭建恒温箱控制系统技术体验：搭建恒温箱控制系统思考：恒温箱控制电路的工作状态取决于来自什么装置的信号？用方框图表示恒温箱控制系统的工作过程：设定→控制电路→制热或制冷模块→恒温器→实际温度温度检测装置在系统的输入量和输出量之间，除了从输入端到输出端之间，除了有从设定温度到实际温度的信息传递，还有一条从输出端返回到输入端的反馈环节，它们形成了一条闭合回路。
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1.1有传感器的开环控制系统：比如自动门控制系统、声控灯控制系统，红外线自动水龙头 “某某装置”检测到“某某”信号，该信号输入到“控制器”，“控制器”发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使“控制对象”“怎么样”。
“某某装置”检测到信号，“控制器”接收到该信号后，便发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使控制对象“怎么样”。
说明：
“某某装置”：传感器，比如红外传感器，声音传感器，光传感器等等
“某某”信号：红外信号，声音信号，光线信号
“控制器”，“执行器”，“控制对象”等都是可以从控制系统的方框图里读出；“运作”，即“控制量”转化成动词；“怎么样”，即“被控量”转化成动词。
注意点：
在阐述工作过程时，要把控制系统所有状态的控制都写出来，可以按照以上的模式阐述，但是可以简洁一些。
例如自动门的控制系统，要说明如何自动开启，也要说明如何自动关闭。
实际上，写控制系统的工作过程就是将方框图转化为文字表述，所以在写的时候一定要利用好方框图。
同理，在写方框图的时候，也是从工作过程找到“控制器”、“执行器”等等。
举例：自动门控制系统
红外装置检测到人体的红外信号，该信号输入到控制电路，控制电路便发出相应的指令，让电机转动，从而使门开启。
当门开启之后，如果没有人在门四周，控制电路作出判断，并发出指令，电机就反向转动，使门关闭。
1.2无传感器的开环控制系统：农业灌溉水泵抽水系统，电风扇风速控制系统
“一个输入量”，“控制器”接收到该信号后，便发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使控制对象“怎么样”。
举例：农业灌溉水泵抽水系统
表述一：只要接通电源，电机接受到该信号后，带动水泵工作，水从水管里排出。
只要关闭电源，电机停止工作，停止供水。
表述二：只要接通电源，电机就带动水泵工作，水从水管里排出。
只要关闭电源，电机停止工作，停止供水。
水流量
输入量
到人热辐射
发出的信号）
门开或门关
“某某检测装置”测出“被控量”，与给定值进行比较，其偏差值进入“控制器”， “控制器”发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使“控制对象”的“被控量”回到给定值。
说明：偏差值有正负，所以控制过程必须把这两种状态都表述了，格式雷同。
举例：供水水箱的水位自动控制系统
当水箱的出水流量增大时，水位下降，液位检测装置测出水位后，与给定水位进行比较，其偏差值进入控制器，控制器发出相应指令，将阀门开大（增加进水流量）,使水位回升到给定值。
反之，当出水流量减小时，通过控制器调节阀门，将阀门关小，使水位回到给定值。
三、画方框图的一种方法
信号分析法：以信号定对象（这个“对象”不光是“被控对象”，包括控制器、执行器和检测装置等等），以对象定系统。
1、首先确定被控量（这是一个信号，即“信息的表达”）是什么。
这涉及到构成控制系统的目的。
例如，空调的温度控制系统的目的是控制房间内的温度，所以它的被控量是实际温度。
水箱的水位自动控制系统的目的是维持水箱的水位，所以它的被控量是实际水位。
2、然后确定控制量（这也是一个信号）是什么。
控制量是a 、能够被控制系统主动改变的，b 、能够改变被控量的那个“量”。
例如，空调的温度控制系统，影响房内的温度的因素很多，有房间里人的数量、室外的温度、门窗的开关，还有空调释放的冷气量。
只有冷气量是空调控制系统能够主动改变的，其他都是“干扰因素”
3、现在我们选定了被控量和控制量，于是被控对象就“呼之欲出”了。
什么是被控对象？以控制量为输入、以被控量为输出的那个“对象”，就是被控对象。
4、控制系统中其他组成成分的确定方法，可依此类推。
一旦控制系统中所有“信号”和“对象”一一确定后，“闭环”还是“开环”的问题就迎刃而解了——画出系统框图看一看！
1、风力发电机运行时风轮对准风向才能获得最大风能，
如图所示是风力发电机跟踪风向的控制系统示意图，风向
测定装置将检测到的风向信号送给迎风控制装置与设定
值比较，迎风控制装置根据角度偏差信号控制偏航电机运
转，调整风轮角度，使风轮始终对准风向。
（1）根据描述，在跟踪风向的控制系统方框中 处
填写相应的内容。
给定水
位 控制器 阀门 开度 水箱 实际水位
比较器
检测装置
+ -
（2）风向测定装置将检测到的风向信号送给迎风控制装置与设定值比较的过程称为
2、一般多层楼房都不配备电梯，老年人上下楼梯不方便。
如图所示是某公司研制的简易电梯示意图，电梯安装在墙壁上。
人站在电梯的踏板上，抓住扶手启动电梯即可上下楼。
请针对该电梯系统回答以下问题：
（1）如果电梯的启动采用刷卡来控制，即读卡器把获得的持卡人信息传输给控制，电路控制电路判断信息正确则接通电路，电机驱对电梯运行。
请补充完整控制系统方框图（在“”处填写相应的内容）；
（2）在保证电梯安全运行这一目标的同时，要兼顾降低电梯成本、符合人机关系等目标，这体现了系统分析的原则
3、如图所示是数控机床的位置控制系统示意图。
检测装置检测机床工作台的实际位移，并将该
位移值传输给数控装置与设定位移量进行比
较，数控装置根据比较的偏差值控制伺服装置
运动，驱动机床工作台到达指定的位置。
(1)实际位移量与设定位移量的比较是由▲完成
的(从①检测装置；②数控装置；③输入装置；④伺服
装置中选择一项，将序号填在“▲”处)。
2)根据示意图及其描述，在控制系统框图中“▲”处
填写相应的内容。
4．宾馆、饭店的感应水龙头的出水控制系统为开环控制，当手靠近感应区域时，水就会自动流出。
下列判断中正确的是
A．该控制系统有检测环节B．该控制系统有反馈环节
C．该控制系统的控制器是水龙头D．该控制系统能保持出水量稳定
5．一款可以定时的台灯。
将拉绳拉到设定时间位置，打开灯的同时定时器开始工作，到达设定时间开关断开，将灯熄灭。
关于这款台灯的控制系统，下列说法正确的是
A．执行器是台灯B．控制器是拉绳
C．输入量是设定的定时时间D．控制量是台灯的亮度
6．恒温式燃气热水器的温度控制系统为闭环控制。
下列因素中，不属于该温度控制系统干扰因素的是
A．燃气的流量B．进水的流量C．进水的温度D．出水的温度
7．一款具有保温功能的电水壶，按下保温按钮，能将水温保持在设定值，该保温控制系统的控制手段和控制方式属于
A.自动控制、闭环控制
B.自动控制、开环控制
C.手动控制、闭环控制
D.手动控制、开环控制
8．监控摄像系统（如图所示）被广泛用于记录道路交通实时图像信息。
对于监控摄像系统，下列环境因素中不属于干扰因素的是
A.噪声
B.浓雾
C.闪电
D.沙尘
9．如图所示为汽车定速退航控制系统示意图。
当汽车达到需要的速度时，驾驶员打开定速
巡航开关，设定行驶速度。
速度传感器检测汽车行驶速度，并将速度信号传输给速度控制器，速度控制器将汽车行驶速度与速度设定值进行比较，根据比较的偏差值自动增减节气门的开度，调节供油量，使汽车保持定速行驶。
（1）根据示意图及其描述，在控制系统方框图中“▲”处填写相应的内容。