开环电子控制系统的设计和应用
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必修一（江苏教育出版社）必修二第一章 走进技术世界第一单元 结构与设计一 技术的价值一 常见结构的认识二 技术的性质二 稳固结构的探析三 技术的未来三 简单结构的设计第二章 技术世界中的设计四 经典结构的欣赏一 技术与设计的关系第二单元 流程与设计二 设计中的人机关系一 生活和生产中的流程三 技术试验及其方法二 流程的设计第三章 设计过程 原则及评价三 流程的优化一 设计的一般过程第三单元 系统与设计二 设计的一般原则一 系统及其特性三 设计的评价二 系统的分析第四章 发现与明确问题三 系统的设计一 发现问题第四单元 控制与设计二 明确问题一 控制的手段与应用第五章 方案的构思及其方法二 控制系统的工作过程与方式一 方案的构思方法三 闭环控制系统的干扰与反馈二 常用的创造技发（选学)四 控制系统的设计与实施第六章 设计图像的绘制一 设计表现图二 常见的技术图样三 计算机辅助制图（选学）第七章 模型与原型制作一 模型二 工艺三 制作模型第八章 技术产品的使用和保养产品说明及其编写技术产品的应用 维护和保养选修一第一章 电子控制系统概述一 电子控制技术与电子控制系统二 电子控制系统的组成与闭环电子控制系统三 开环电子控制系统和闭环电子控制系统第二章 电子控制系统信息的获取与转换一 认识常见的传感器二 传感器的应用第三章 电子控制系统的信号处理一 数字信号二 逻辑门三 数字集成电路四 数字电路的应用第四章 电子控制系统的执行部件一 继电器的作用和类型二 直流电器继电器的构造 规格和工作原理三 晶闸管的构造和工作原理第五章 电子控制系统的设计及其应用一 开环电子控制系统的设计和应用二 闭环电子控制系统的设计和应用三 遥控电子控制系统的设计和应用。
电路中的开环控制有什么缺点
电路中的开环控制有什么缺点电路中的开环控制是一种常见的控制模式，在许多电子设备和自动化系统中得到广泛应用。
开环控制是指系统根据输入信号直接输出控制信号，不考虑被控对象的实际状态。
尽管开环控制具有一定的优点，但也存在一些缺点。
本文将探讨电路中开环控制的缺点。
一、对外部干扰敏感开环控制系统无法感知被控对象的实时反馈信息，因此对外部环境的干扰非常敏感。
例如，当系统中存在温度、湿度或电压等外部变化时，开环控制系统无法自动调整控制信号，导致系统工作不稳定。
这可能导致控制器产生误差，影响系统的准确性和稳定性。
二、无法实时调整开环控制系统的控制信号是根据预设的输入信号确定的，无法根据实际情况进行实时调整。
如果被控对象的特性发生变化，例如温度、湿度或负载的变化，开环控制系统无法自动调整以适应新的工作环境。
这可能导致系统响应迟缓，无法满足实际需求。
三、系统阻尼性差开环控制系统在设计时往往假设被控对象与环境之间不存在任何相互作用，即忽略环境因素对系统的影响。
然而，在实际应用中，环境因素往往会对被控对象产生一定的干扰，导致系统产生振荡或不稳定的情况。
开环控制系统由于无法感知和调整控制信号，其阻尼性较差，难以应对突发干扰。
四、难以实现闭环控制开环控制系统无法根据输出信号对系统状态进行实时调整，因此很难实现闭环控制。
闭环控制是通过将系统的输出信号与参考信号进行比较，采取相应的控制措施，使系统输出接近参考信号。
相比之下，闭环控制系统能够更好地适应不同的工作环境和负载变化，提高系统的稳定性和准确性。
在实际应用中，针对开环控制的缺点，人们逐渐采用闭环控制系统来替代开环控制。
闭环控制结合了反馈信息和控制器输出，能够实时感知被控对象的状态并调整控制信号。
这样可以更好地适应外部环境变化，并提高系统的稳定性和准确性。
总结起来，电路中的开环控制虽然有一些优点，如简单、易实现等，但同时也存在着一些缺点。
对外部干扰敏感、无法实时调整、系统阻尼性差以及难以实现闭环控制等问题制约了其在某些应用领域的适用性。
《开环电子控制系统的设计和应用核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年高中通
《开环电子控制系统的设计和应用》导学案一、导学目标1. 了解开环电子控制系统的基本原理和特点。
2. 掌握开环电子控制系统的设计方法和应用技巧。
3. 能够分析和解决开环电子控制系统中的常见问题。
二、导学内容1. 开环电子控制系统的基本观点- 电子控制系统是利用电子器件和电路来控制和调节机械、电气、光学等系统的工作状态的系统。
开环电子控制系统是指系统输出量不受输入量的影响，即系统输出与输入之间没有反馈干系的控制系统。
2. 开环电子控制系统的特点- 开环电子控制系统具有简单、稳定、快速响应等特点，但对外部干扰和参数变化敏感，容易产生误差和漂移。
3. 开环电子控制系统的设计方法- 设计开环电子控制系统需要确定系统的输入、输出和控制对象，选择合适的传感器、执行器和控制器，建立数学模型并进行仿真验证。
4. 开环电子控制系统的应用技巧- 在实际应用中，需要思量系统的稳定性、可靠性、性能和成本等因素，合理选择控制策略和参数调节方法，优化系统性能。
5. 常见问题及解决方法- 开环电子控制系统常见问题包括系统误差、饱和现象、动态响应不稳定等，可以通过增加传感器精度、优化控制算法、调节控制参数等方式进行解决。
三、导学任务1. 阅读教材相关章节，了解开环电子控制系统的基本原理和特点。
2. 利用仿真软件搭建开环电子控制系统模型，进行系统设计和性能分析。
3. 完成实验报告，总结实验过程中遇到的问题及解决方法。
4. 参与讨论和交流，分享自己对开环电子控制系统的理解和经验。
四、导学反思通过本次导学活动，学生将深入了解开环电子控制系统的设计和应用，掌握系统分析和问题解决的方法，提高实践能力和创新认识。
同时，培养学生的团队合作和沟通能力，增进进修氛围的形成和发展。
希望学生能够在实践中不息提升自己，成为电子控制领域的优秀人才。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》教学分析在电子控制系统领域，开环电子控制系统和闭环电子控制系统是两种常见的控制方式。
本文将对这两种控制系统进行详细的教学分析，帮助读者更好地理解它们的原理和应用。
一、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种简单的控制系统，它通过输入指令直接控制执行器的动作，而不思量输出结果对系统的影响。
开环系统中没有反馈回路，无法自动调节输出来纠正误差，因此对系统的稳定性和鲁棒性要求较高。
开环系统通常用于对控制要求不高的场合，如家用电器、玩具等。
开环电子控制系统的特点包括：1. 简单直观：只需输入指令，系统即可执行相应动作，操作简单直观。
2. 精度低：由于没有反馈回路，系统无法自动调节输出，容易受到外部干扰影响，精度较低。
3. 稳定性差：系统稳定性差，容易出现误差累积，影响系统的性能。
二、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种相对复杂的控制系统，它通过测量输出并与期望输出进行比较，通过反馈回路来调节控制器的输出，以实现系统的稳定性和精度要求。
闭环系统具有自动调节功能，能够根据实际输出情况来调节控制器的输出，使系统更加稳定和精确。
闭环电子控制系统的特点包括：1. 精度高：通过反馈回路调节输出，能够实时纠正误差，提高系统的精度。
2. 稳定性好：系统稳定性高，能够自动调节输出以保持系统稳定。
3. 复杂性高：闭环系统相对开环系统更加复杂，需要精确的传感器和控制器来实现反馈控制。
在实际应用中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有优缺点，需要根据具体的控制要求来选择合适的控制方式。
开环系统适用于对控制要求不高的场合，闭环系统适用于对精度和稳定性要求较高的场合。
通过本文的教学分析，读者可以更深入地了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的原理和特点，帮助他们在实际工程应用中选择合适的控制方式，提高系统的性能和稳定性。
教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的基本观点和原理；2. 能够区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统的特点和应用途景；3. 能够分析和设计简单的开环电子控制系统和闭环电子控制系统。
开环电子控制系统的结构方框图
04
开环电子控制系统的性能指标
稳定性
稳定系统
开环电子控制系统在受到外部干扰或 内部参数变化时，能够保持稳定运行 ，不出现振荡、失控等现象。
稳定性分析
通过系统稳定性分析，确定系统是否 稳定，并采取相应措施提高系统的稳 定性。
快速性
响应速度
开环电子控制系统在接收到输入信号后，能够快速响应并输出相应的控制信号， 以满足控制要求。
可靠性设计
通过可靠性设计，提高系统的抗干扰能力和故障恢复 能力，确保系统可靠运行。
05
开环电子控制系统的应用领域
工业自动化
自动化生产线控制
开环电子控制系统广泛应用于自动化生产线控制，如 机械臂、传送带、包装机等设备的协同工作，提高生 产效率。
工业机器人
开环电子控制系统为工业机器人提供精确的运动控制， 实现复杂动作的快速、准确执行。
简化控制系统设计
开环电子控制系统结构简单，设计相对容易。通过合理选择控制算法和 参数，可以快速构建出满足特定需求的控制系统。
03
降低能耗和资源消耗
开环电子控制系统能够实现精确控制，有效降低能耗和资源消耗。在能
源、环保等领域，开环控制系统的应用有助于实现节能减排和可持续发
展。
开环电子控制系统的历史与发展
执行机构的动作与控制
总结词
执行机构的动作是开环电子控制系统的关键 环节，主要任务是根据控制信号调节被控对 象的参数。
详细描述
执行机构通常由电动机、电磁阀、调节阀等 组成，根据接收到的控制信号调节被控对象 的参数，如温度、压力、流量等。执行机构 的动作直接影响被控对象的性能，因此需要
保证其稳定性和可靠性。
执行部分
总结词
驱动与调节
2020高考通用技术攻略浙江专用大二轮 讲义：专题十 电子控制系统的概述、设计及其应用
【考纲标准】1.(2017·11月浙江省选考)如图所示的光控电路，当光线暗到一定程度时，继电器J吸合，V1亮。
555集成电路6脚电位升至电源电压的三分之二时，3脚输出低电平；2脚电位降至电源电压的三分之一时，3脚输出高电平。
调试中发出V1始终不亮，下列故障原因分析中合理的是()A.R p虚焊B.R g与R p位置接反了C.R1阻值偏小D.继电器J额定电压偏大解析R p虚焊，2、6脚为高电平，3脚为低电平，V1不亮。
答案 A2.(2018·4月浙江省选考)如图所示是小明设计的泥土湿度检测电路。
把两探头插入花盆的泥土中，当泥土潮湿时，两探头间的电阻值较小；泥土干燥时，两探头间的电阻值较大。
泥土非常潮湿和非常干燥时，V4和V5中只有一个发光。
下列分析中不恰当的是()A.泥土非常潮湿时，V4发光、V5不发光B.调节R p1，可以改变V4、V5发光状态变化时的湿度设定值C.泥土非常干燥时，V1、V2的Uce都约为3 VD.当V4、V5都发光时，V1工作在放大状态解析泥土非常干燥时，V1的Uce都约为0.7 V。
答案 C3.(2019·4月浙江省选考)【加试题】如图所示的温控电路，用Rp设定555芯片5脚的电位Vct。
当温度超过60 ℃时散热风扇电机启动。
下列分析中不正确．．．的是()A.Rt应采用负温度系数的热敏电阻B.调大R h的阻值，电机启动时的温度低于60 ℃C.Rp的滑动触点向下移，电机启动时的温度高于60 ℃D.温度从60 ℃以上降低到60 ℃以下，电机就立即断电答案 D4.(2018·4月浙江省选考)如图所示是小明设计的暗室报警电路。
当暗室门被打开，光线强度达到一定时，蜂鸣器发出报警声。
请根据描述和电路图完成下列任务：(1)当光线由弱变强时，光敏电阻R g的阻值(在A.增大；B.减小；C.不变中选择合适的选项，将序号填入“”处)；(2)继电器J-2触点闭合时的作用是(在A.使二极管V1反向截止；B.使555集成电路3脚保持高电平输出；C.使蜂鸣器在暗室门关闭后继续报警中选择合适的选项，将序号填入“”处)；(3)小明搭建了测试电路，发现蜂鸣器始终不响。
基于MATLAB的开环与闭环控制系统实验设计
110自动化控制Automatic Control电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 引言《自动控制原理》是自动控制学科的基础理论，是讨论和研究控制系统一般规律的课程。
大多数高校理工科专业都开设了该课程，其内容主要涉及经典控制理论，用到的数学工具主要是微分方程和传递函数，内容抽象乏味，学生学习积极性一直不是很高。
在第一章绪论部分，很多任课教师都会介绍自动控制系统的概念和分类；自动控制系统的分类方式有很多，最常见的是将其分为开环控制系统与闭环控制系统。
在课堂教学中，任课教师大多只是简单介绍一下开环与闭环控制的概念以及优缺点，而大多数学生对该知识点的理解也仅仅停留在概念上，死记硬背其特点及优缺点，并没有很好地理解清楚开环控制与闭环控制的作用，甚至有些学生到最后期末考试了，还分不清楚什么是开环控制，什么是闭环控制。
为了解决这个问题，本文设计了基于MATLAB 的电阻炉温度控制系统实验。
设计采用阶跃信号作为开环和闭环控制系统的输入，通过其过渡过程来分析系统的暂态与稳态性能指标；系统达到稳态时，给系统一个干扰信号来研究系统的抗干扰能力。
学生做实验时可以把这两种情况分别进行仿真和比较，学生可以直观地看到两种控制方式的不同效果，使学生可以更好地理解与掌握自动控制系统开环与闭环控制的特点及优缺点。
通过做实验可以提高学生的学习效率，增加学习兴趣。
2 被控对象的数学模型很多学生对自动控制原理课程的印象是抽象的公式和复杂的数学模型，以至于有些学生快结课了，也还没有弄明白自己学了什么，有什么用，他们不知道如何将自己学到的理论知识和工程实践相结合。
因此本实验设计以某工厂实际使用的电阻炉为被控对象，其示意图如图1所示，被控对象是由电炉容器、电阻丝和热电偶组成。
热电偶是传感器，电阻丝是执行器，做实验时学生只需要设计控制方式和控制器即可。
方便让学生理解，提高学习效率，可以把被控对象的数学模型抽象为，其传递函数由惯性环节和纯迟延环节组成。
开环控制系统与闭环控制系统-PPT课件
系统辨识
先验知识 实验设计 参 数 建 模 和 参 数 估 计
否：修改模型
模型类选择
模型验证 是：接受模型
等价准则选择
辨识的基本原理
为了得到模型参数的估计值，通常采用逐步逼近的 办法 e( k ) 过程
h( k )
辨识表达式 y (k ) θ 0 +
+
z (k )
+ -
~ z (k )
模型 θ
ˆ (k ) θ
控 制 信 号 控 制 量 篮 球 落 点
大脑
手臂,肢体
篮球
开环控制系统的特点
按时序控制的系统 控制过程始终是随时间的前进而前进的， 没有回头。
闭环控制系统
控制过程中有反馈环节可以把控制结果 反馈回来与期望值进行比较,并根据它们 的误差及时调整控制作用，控制流向形 成了闭合回路
闭环控制系统应用实例
内管尺寸：φ12×1.5 共24根，分成四程
材料：全部碳钢
热交换器实验流程图
辨识通道：从蒸汽阀门定位器的输入电流 （mA）至冷水出口温度（°C） 冷水流量：2100升/小时 饱和蒸汽阀前压力：1.5kg/cm² 开环辨识工作点：蒸汽阀门定位器电流5.3 （mA） 冷水出口温度67.0（°C ） 闭环辨识工作点：蒸汽阀门定位器的输入电流 5.5（mA），冷水出口温度65.0 （°C ） 过程调整时间T =195s 采样时间t=15s，数据采样300个周期。
特点
1、有反馈； 2、会调整； 3、被控量会被控制在一定的值——结果稳 定； 4、“结果”会影响“结果”； 5、给定量与被控量是可比较的同一种性质 的量。
系统辨识
辨识的定义 L. A. Zadeh曾给辨识下过这样的定义： “辨识就是在输入和输出数据的基础上，从 一组给定的模型类中，确定一个与所测系统 等价的模型。” 三要素： 输入输出数据（辨识的基础） 模型类（寻找模型的范围） 等价准则（辨识的优化目标）
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红外线/ 红外水龙头 红外检测器
电子电路 电子电路
计时继电器 扬声器 铃声
电磁阀
水龙头 开启/关闭
二、开环电子控制系统
• 若电子控制系统的输出结果对系统的控制 没有影响，也就是被控量的变化不会引起 控制量的改变，即没有反馈，这种电子控 制系统叫做开环电子控制系统。
三、本课小结
• 一、电子控制系统：以电子技术为核心的控制系统电子控制系统。 • 二、开环电子控制系统：电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影 响，即没
有反馈 • 三、开环电子控制系统设计的步骤： 步骤1：依据设计要求进行分析，确定被控量和被控对象 步骤2、根据开环电子控制系统方框图，选择恰当的传感器、电 子元件。 步骤3：参考相关资料，画出电路图 步骤4：检测元器件的质量 步骤5：安装电路，防止元器件的错接、虚接，注意对未使用的引脚的处理。 步骤6：调试电路。
电子电路
计时继电器
路灯
输入时间段
分析、判断， 完成路灯的开和关 点亮/熄灭 发出命令
以电子技术为核心的控制系统电子控制系统。
一、电子控制系统
信息
输入部分
控制（处 理）部分
可以是作用力 或环境参数
各种传感器
电子电路
寻找身边的电子控制系统，写出方框图。
输出部分
电磁继电器
被控对象
可以是位移 或声、光等
电子控制系 输入部分 控制（处理）部 输出部分 被控对象 被控量
我能举出生活中开环电子控制系统的实例吗？
分析路灯的人工控制、定时控制存在的弊端？ 对于路灯，有没有更人性化的控制呢？
设计要求：能根据环境光线强弱， 自动亮或熄灭路灯
光控路灯 被控对象： 路灯
被控量： 亮/熄灭
二、开环电子控制系统的设计
步骤1：依据设计要求进行分析，确定被控量和被控对象
画出光控路灯方框图
步骤3：参考方框图，画出电路图
信息
输入部分
外界光线/光敏电阻
控制（处 理）部分
电子电路
输出部分 三极管/通断
被控对象
路灯 亮/熄灭
二、开环电子控制系统的设计
步骤4：检测元器件的质量
步骤5：安装电路， 防止元器件的
错接、虚接
二、开环电子控制系统的设计
步骤6：调试电路。 安装成功的小组，有大奖领取哦
信息
输入部分
外界光线/光敏电阻
控制（处 理）部分
电子电路
输出部分 三极管/通断
被控对象
亮/熄灭
路灯
二、开环电子控制系统的设计
信号放大 电路开关
二级发光管： 单向通导
在特定波长的光照射 调节路灯亮灭的工作点， 下，其阻值迅速减小 使其适应不同的光线环境
步骤2、画方框图，选择恰当的传感器、电子元件。
二、开环电子控制系统的设计
开环电子控制系统的设计和应用
文成中学 丁玉石
学校路灯是人工控制还是自动控制的？
检测光的强弱 视觉器官
分析、判断， 完成路灯的开和关 点亮/熄灭 发出命令
大脑
手
路灯
信息
输入部分
控制（处 理）部分
可以是作用力 或环境参数 各种传感器 电子电路
输出部分
电磁继电器
被控对象
定时器
可以是位移 或声、光等
定时器