(ky)控制系统的基本组成与工作过程

控制器 （电机）
执行器 （水泵）
被控对象 （水管）
输出量 （水管排出水）
电饭煲煮饭：
煮饭指令 （输入）
热量
控制 电路
发热盘
内锅
内锅的 实际温 度 （输出）
公共汽车车门的开关控制：
开关信号 （输入）
行程
电磁阀
气动活塞
车门
车门的 开关 （输出）
•练习
电子音乐 路灯自动 电子锁 自动门 门系统 控制系统 被控对 象 输出量 扬声器 音乐声 路灯 锁舌 门
Ⅰ
、控制的涵义 控制是根据自己的目的， 通过一定的手段使事物沿着 某一确定方向发展的行为和 过程。
射手通过瞄准，使箭射中靶心。
Ⅱ任何控制现象，都要明确三要素：
(1) 控制对象 (2) 控制目的 (3) 控制手段
Ⅲ、控制的分类
从人工干预的情形来分：
人工控制： 控制的过程必须在人的直接干预和 全程干预下才能完成控制任务 自动控制： 在控制的过程中不需要人的直接干预，使 事物的变化准确的按照期望的方向发展。
• （3）电动机根据传来的开门信号转 动，门被打开（这里的门叫做被控制 对象，也称为控制对象，简称对象） • （4）控制器保持开门信号延迟后， 自动发出关门信号，电动机反转，门 重新关闭。 • 系统组成与工作过程如图：
输 入 有 人 否 传感器 控制器 电动机 （执行器） 门 开 （被控制 / 对象） 关 输 出
• • • •
技术要求： （1）当人距门1m时，门即打开。 （2）门打开后，延时10s后关门。 系统组成：门、电动机、控制器、 传感器。 • 工作过程 • （1）当有人到达门前某一距离时， 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 里的电动机叫做执行器，也称为驱
输入量 声传感控 制器 常开(断 开)接点 灯泡 输出量
开环控制系统的方框图
输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量
开环控制系统
输入量——控制系统的给定量 输出量——控制系统所要控制的量 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——直接对被控对象进行控制的装置或元件 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程
• 组成： • 人工：水箱、进水阀门。 • 自动：水箱、阀门、连杆结构、 浮子。 • 工作过程： • 人工：主要是用人眼监视水面高 度。 • 自动：主要是利用浮子进行传感 。
人工控制：控制过程是在人的直接干预 和全程干预下进行的。
关/开门
驾驶汽车
自动控制：指在无人直接参与的 情况下，使事物的变化准确地按照期 望的方向进行。
A)
3、人们使用空调器对室内温度进行调节，使人感到舒 适．这是控制在（ A ）方面的应用． Ａ、生活 Ｂ、生产 Ｃ、农业 Ｄ、军事
4、下列所述属于自动控制的是（C） A、驾驶汽车 B、拖地板 C、用ATM取款 D、人工纺纱
新课：控制系统的基本组成与工作过程
内容提要： 1、基本组成：输入，传感器，控制 器，执行器，被控对象，输出。 2、开环控制系统和闭环控制系统的 工作过程
例: 电子门铃的开环电子控制系统
• 输入:
用手按动按钮开关,输入一个触发信号
• 控制(处理): 音乐集成电路经过触发后工作,产生一组 载有“音乐”的电信号. • 输出:
扬声器将电信号转变为音乐声.
输出的音乐声的变化对系统的控制状态并 不产生影响,即不存在反馈.
• 特点:
开环控制系统
以声控电灯为例写出控制过程方框图：
红外线自动门
红外线装 置是否检 测到人体 发出的热 辐射信号
旋转量
控制电路
电动机
门
门的 开关
2、水箱水位控制
• 当水箱内的水没有达到设定 的水位时，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；一为自动控制， 下面开始研究这样两种控制 。
比较器 给定量 连杆结构 浮子 水流量 阀门 水箱 水箱 水位
闭环控制系统方框图
比较器 给定量 控制器 控制量 被控对象 被控量 执行器
检测装置
闭环控制系统
给定量——作用于控制系统的物理量，预先给定的 被控量——需要进行控制的物理量 控制器——对被控对象起控制作用的设备总体，即
控制装置
执行器——执行控制器的指令
练习题
说明各控制系统属于哪种控制系统，并画出 控制方框图： 1、十字路口的红绿灯定时控制系统； 十字路口自动控制（根据车流量大小改变红 绿灯时间）系统 2、商店门口的卷帘门； 希罗的自动门 3、游泳池注水定时控制系统； 游泳池注水水位控制系统
1、理解一个控制现象，要明确控制的对 象是什么，控制要达到什么目的和采取 什么控制手段。例如，导弹控制系统控 制的是导弹与目标之间的距离，目的是 要击中目标（距离为零），分析这个控 制系统，其控制对象是 （ D ） A、人 B、目标 C、计算机 D、导弹
预置温度 调节装置
控制(处理) 输出 (电子电路) (继电器) (微型电脑）
被控对象
(冷藏室)
反馈
检测 温度传感器
根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个 输入：
恰当的冷藏温度。 ——微型电脑。能对预置设定的温度和输出中检测 到的电信号进行比较、分析和判断，并发出命令
控制(处理)：由电子电路组成,核心部件是一个微处理器
由电磁继电器组成。当它接到“接通”压缩机指 输出：
令时，便接通压缩机工作电路。当它接到“停止” 的指令时，继电器便断开压缩机的工作电路。 藏室内，它将检测到的冰箱冷藏温度转变为电信号 并反馈到电子控制系统的控制（处理）部分。
检测与反馈： 主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷
——当接通电源后，控制电路命令执行器接通压缩 机工作电路，制冷剂不断地在管道中循环，并吸 收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度下降。同 时，冷藏室内的温度传感器不断地检测箱内温度 ，并把温度变化的电信号反馈到控制（处理）部 分，控制部分对预置的温度和反馈的温度进行比 较、分析、处理。当电冰箱内的温度达到设定的 温度时，控制部分发出指令给电磁继电器，继电 器立即切断压缩机工作电路，制冷工作停止。 ——当电冰箱内温度回升并超过设定温度时，电子 控制电路又发出指令，使电磁继电器接通压缩机 工作电路，压缩机重新工作并进行制冷。
太 阳 能 路 灯
自 动 门
马上行动
请说说你所了解的人工控制和
自动控制的事例。
控制实例1
自动控制
人工控制
人工控制
控制实例2
机械控制、自动控制
控制技术的发展-农田灌溉
挑水

水车

抽水机
控制技术的发展-乘凉
手摇扇

电风扇

空调机
输入与输出
• 在我们的水箱水位控制中对于水 位高低，可以用水面高度这样的 量来计量，因此，对于输入、输 出就有了输入量，输出量的叫法 。 • 这里实际的水位即为被控量，即 输出量，阀门开度为空置量。
从执行控制的部件来分：
机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等等。
从控制的类型来分：
开环控制：
闭环控制：
课堂巩固练习
1、控制系统中属于自动控制系统的是 （ C） A、按钮开关控制 B、普通自来水龙头 C、花房恒温度控制 D、汽车驾驶
2、普通家用自行车的刹车控制是属于：( A、机械控制 B、气动控制 C、液压控制 D、电子控制
控制系统
归纳共同点： 使用下面的方框来表示上述控制系统
输入量
控制系统
输出量
根据自行车行驶、电风扇转动具体的案例 画出控制系统方框图：
自行车传动控制系统:
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）
电风扇的风速控制系统
电风扇风速 的档位
（输入） 电机、 扇叶 风速 （输出）
结论
• 任何一种控制的实现，都要通 过若干环节，这些环节就构成 了一个系统，称为控制系统。 • 控制系统的输入与输出之间有 一定的对应关系。
马上行动
是否属于 控制系统
普通 电灯 亮度可 调灯 是 输入 输出 控制系统的组成
接通电源 电灯的照 开关、灯泡、灯 的电信号 明亮度 座、导线、电源 可调电阻开关、 接通电源 电灯的照 灯泡、灯座、导 的电信号 明亮度 线、电源
控制器 音乐集 成电路
光的变化 锁舌的 门的开关 运动 电子电路 集成电路 集Байду номын сангаас电路
练习
应用一般开环控制系统方框图画出以下 控制系统的控制方框图：
公共汽车车门控制系统、
红绿灯定时控制系统、
闹钟定时控制系统、
自动烘手机控制系统、
游泳池注水定时控制系统
闭环控制系统
机电控制式水位控制
水箱闭环控制系统
2、按时间顺序进行控制的“交通路口红绿灯 控制系统”，系统中被控对象是( )。 B A．控制电路 B．红绿灯 C．开关装置 D．路面车辆 3、在未设置红绿灯自动控制系统或自动控 制系统发生故障的交通路口，我们可以看 到交警用手势指挥车辆的情形， 此时，被 控对象是（ D） A．控制电路 B．红绿灯 C．开关装置 D．路面车辆
被控对象——需要控制的机器、设备或生产过程
闭环控制系统
• 比较器是将给定量与所测的被控量进行 比较，求出偏差
• 控制器将这一偏差进行运算处理，并向
执行器下达控制命令；
• 执行器根据指令对被控对象进行控制，
从而使被控量稳定在一定范围内。
闭环控制系统
家用冰箱是闭环控制系统，其控制方框图
动画演示
输入
比较器
是
楼道里 的自动 声控灯
是
接通电源 电灯的照 声传感器开关、 的电信号 明亮度 灯泡、灯座、导 线、电源