闭环控制系统课件..。。。。。
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自动控制原理课件：2_5系统的传递函数
2-5 自动控制系统的传递函数(Transfer Functions of Feedback Control Systems)()s G 1()s H ()s G 2NRBCE−()a 闭环控制系统的典型结构如下图()a 一、系统的开环传递函数如上图称为系统的开环传递函数。
()()()s H s G s G 21开环传递函数为断开主反馈的()()()s H s G s G 21()()s E s B 二、作用下的系统闭环传递函数()t r ()s G 1()s H ()s G 2RC−()b 令, (a)图简化为图(b)()0=t n ()s G 1()s H ()s G 2NRBCE−()a 有：()()()()()()()()s H s G s G s G s G s R s C s 21211+==Φ()()()()()()()()()(){的形式的传递函数对t r r c s R s H s G s G s G s G s R s s C ⋅+=Φ=44434442121211三、作用下的系统闭环传递函数()t n ()a ()c 令，图简化为下图()0=t r ()s G 2()s G 1()s H NC−()c 有：()()()()()()()s H s G s G s G s N s C s n 2121+==Φ()()()()()()()()s N s H s G s G s G s N s s C n ⋅+=Φ=2121()s G 1()s H ()s G 2N RBCE−()a 四、系统总输出根据线性迭加原理，总输出的拉氏变换式为：()()()()()s N s s R s s C ⋅Φ+⋅Φ=()()()()()()()()()()()s N s H s G s G s G s R s H s G s G s G s G 212212111+⋅++⋅=五、闭环系统的误差传递函数同上理，系统的总误差为：()()()()()s N s s R s s E en e ⋅Φ+⋅Φ=()()()()()()0}{N(s) 1121=+==Φs H s G s G s R s E s e 其中：()()()()()()()()0}{R(s) 1212=+−==Φs H s G s G s H s G s N s E s en本章要点•传递函数概念？•怎样建立系统的传递函数？•结构图等效变换、梅森公式作业•2-4•2-5•2-6•在计算机上实现2-6节:MATLAB的应用。
PID闭环控制
~PID控制当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。
反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。
测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。
目录概述基本用途现实意义1系统分类开环控制系统1闭环控制系统1阶跃响应1PID控制的原理和特点比例（P）控制1积分（I）控制1微分（D）控制PID控制器的参数整定1PID控制实现PID 的反馈逻辑1打开 PID 功能1目标信号与反馈信号1目标值给定1反馈信号的连接1P 、 I 、 D 参数的预臵与调整比例增益 P1积分时间1微分时间 D1P 、 I 、 D 参数的调整原则展开概述这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。
PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。
其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t 因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s) 其中kp为比例系数； TI为积分时间常数； TD为微分时间常数基本用途它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp， Ti和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
首先，PID应用范围广。
虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。
其次，PID参数较易整定。
也就是，PID参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。
如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。
1.3开环和闭环电子控制系统-苏教版高中通用技术选修一课件(共33张PPT)
讨论： 请分析音乐喷泉控制系统的工作特点？
有音乐输 入主机
有喷泉输出
无音乐输 入主机
无喷泉输出
喷泉的输出会不会反过来影响到主机？
思考：
音乐喷泉控制系统的工作过程有没有反馈?
答：由于输出的喷泉对系统的控制状态并 不产生影响，所以此系统也不存在反馈。
一、什么是开环电子控制系统
电子门铃的工作过程有没有反馈?
答：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。
分析下列电子控制系统：
电子控制系统 电子音乐门铃 系统 路灯自动控制 系统
电子锁
被控对象 被控量 扬声器 音乐声
控制器
音乐集成电路
路灯
锁舌
光的变化 电子电路 锁舌的运动 集成电路
自动门
门
门的开关 集成电路
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
闭环电子控制系统： 电热水器、空调、电冰箱、智能电饭煲、 现代化农业温室
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，而且能实现控制的自 动化。
现在常用的家用电冰箱由压缩机、冷却器、散热器、
闭环电子控制系统的组成方框图如下：
输入
控制 （处理）
输出
被控对象
反馈
检测
思考：
生活中那种产品的工作过程有反馈环节?
电冰箱就是一个实例。
家用电冰箱的恒温控制：
家用电冰箱的工作原理:
现在常见的家用电冰箱由电动机、压缩机、 冷却器和散热器组成。它们之间用一根管道相连 接，管道里装着一种沸点很低的制冷剂。管道的 底部安装着压缩机，使制冷剂不断地在管道里循 环。由于管道中有一小段十分铗窄的毛细管，从 而限制了管道内制冷剂的流动速度，并使气态的 制冷剂受到强大的压力，使之由气态变成液态， 对外释放热量。当液态制冷剂通过毛细管进入电 冰箱的内部由较粗管组成的冷却器时，由于压力 突然降低，达到制冷的效果。
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）
闭环控制系统PPT课件.ppt
电源接通，内锅放在发热盘上，使锅内温度升 高，当温度达到80度C以上时，饭煮熟，进入 保温状态；而保温时，系统通过检测装置会不 断检测锅内的温度，当锅内的温度过低时，又 会加热，使锅内温度始终保持在一定的范围内。
接通电源来自控制电路发热盘
电饭锅 的内锅
电饭锅的内 锅温度
输入
热量
输出
给 定＋ 温－ 度
热量
设
定
注
水
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
设 定＋ 水－ 位
水流量
控制器
进水阀门
检测装置
游泳池水位 游泳池
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闭环 控制系统。
闭环控制系统方框图：
给定量 比较器 控制器
＋ －
控制量
执行器
被控对象
检测装置
被控量
案例1：普通家用电饭锅的煮饭控制：煮饭时
1、试分析这个管理方式是开环控制系统还是闭环控制系统？ 2、该控制系统的被控对象和输出量分别是什么？ 3、画出该控制系统的方框图。
给 定＋ 量－
控制器
护士执行
护士的眼 睛
门诊室
门诊室里的 就诊人数
控制电 路
发热盘
检测装置
电饭锅的 内锅
电饭锅的内锅 温度
案例2：交通路口红绿灯自动控制系统 （根据车流量大小改变红绿灯时间）
给 定＋ 车－ 流 量
红绿灯时间
控制电 路
红绿灯 感应装置
路面车 辆
车流量
案例3：现在一些医院里，当专家在门诊室里坐诊时，门口
有一个值班护士，护士根据医生诊断病人的进度，控制病人进入 门诊室里的数量，使门诊室里就医病人的数量保持一定量，改变 了以往病人多时就全部挤在门诊室里的不良现象，使门诊室里的 病人有个轻松的就诊环境。这其实是一个管理方式的改进。
接通电源来自控制电路发热盘
电饭锅 的内锅
电饭锅的内 锅温度
输入
热量
输出
给 定＋ 温－ 度
热量
设
定
注
水
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
设 定＋ 水－ 位
水流量
控制器
进水阀门
检测装置
游泳池水位 游泳池
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闭环 控制系统。
闭环控制系统方框图：
给定量 比较器 控制器
＋ －
控制量
执行器
被控对象
检测装置
被控量
案例1：普通家用电饭锅的煮饭控制：煮饭时
1、试分析这个管理方式是开环控制系统还是闭环控制系统？ 2、该控制系统的被控对象和输出量分别是什么？ 3、画出该控制系统的方框图。
给 定＋ 量－
控制器
护士执行
护士的眼 睛
门诊室
门诊室里的 就诊人数
控制电 路
发热盘
检测装置
电饭锅的 内锅
电饭锅的内锅 温度
案例2：交通路口红绿灯自动控制系统 （根据车流量大小改变红绿灯时间）
给 定＋ 车－ 流 量
红绿灯时间
控制电 路
红绿灯 感应装置
路面车 辆
车流量
案例3：现在一些医院里，当专家在门诊室里坐诊时，门口
有一个值班护士，护士根据医生诊断病人的进度，控制病人进入 门诊室里的数量，使门诊室里就医病人的数量保持一定量，改变 了以往病人多时就全部挤在门诊室里的不良现象，使门诊室里的 病人有个轻松的就诊环境。这其实是一个管理方式的改进。
运动技能学习与控制课件第四章感觉系统对运动控制的作用
• 肌腱振动技术：振动器
– 本体感觉反馈失真。
动物手术：切断神经传导
精度明显不如 从前，但依然 具有完成技能 的能力
肌腱振动技术：
二、本体感觉的作用
• 影响运动的准确性
– 对肢体错误位置的反馈提供了纠错的基础。
• 影响动作指令的开始时间
– 例如，伸直食指同时提踵。
• 肢体协调
第五节 前馈对动作控制的影响
optical flow
眼球
移動目標
固定目標
一、视觉信息
网球击球时，何时开始动作，何时球拍与球接触，这些信息 的获得离不开视觉信息。 当球接近人时，球距离越近，视网膜上的投影的变化率越大。 通过这种信息可以判断物体接触到视网膜的时间，即触前时 间Tc.
一、视觉信息
运动员运用视觉 信息来准确起跳。 接近40%的调整都 发生在最后一步。
人是看不清楚球的
思考题
• 什么是闭环控制系统？ • 中央视觉与周围视觉的区别？ • 什么是触前视觉信息？对于体育运动项目
有什么用？ • 本体感觉在运动控制中的作用。 • 前馈和反馈的区别？
中央视觉
中央 有意识
损害 这是什么？(What)
外周视觉
中央和外周 无意识 无
它在哪里？(Where)
一、视觉信息
腹侧视觉系统： •有意识分析的知觉。 •只限制在中央视觉 •需要聚焦和充足的光线。 •于人体注视聚焦的物体很敏感 背侧视觉系统 •为运动的视觉控制提供知觉信息 •全视野的（接近180度）， •不要求聚焦 •光线微弱的情况下也能工作。
听觉与动作控制
跑步的脚步声反映出跑步者的节奏； 球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息； 高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况
– 本体感觉反馈失真。
动物手术：切断神经传导
精度明显不如 从前，但依然 具有完成技能 的能力
肌腱振动技术：
二、本体感觉的作用
• 影响运动的准确性
– 对肢体错误位置的反馈提供了纠错的基础。
• 影响动作指令的开始时间
– 例如，伸直食指同时提踵。
• 肢体协调
第五节 前馈对动作控制的影响
optical flow
眼球
移動目標
固定目標
一、视觉信息
网球击球时，何时开始动作，何时球拍与球接触，这些信息 的获得离不开视觉信息。 当球接近人时，球距离越近，视网膜上的投影的变化率越大。 通过这种信息可以判断物体接触到视网膜的时间，即触前时 间Tc.
一、视觉信息
运动员运用视觉 信息来准确起跳。 接近40%的调整都 发生在最后一步。
人是看不清楚球的
思考题
• 什么是闭环控制系统？ • 中央视觉与周围视觉的区别？ • 什么是触前视觉信息？对于体育运动项目
有什么用？ • 本体感觉在运动控制中的作用。 • 前馈和反馈的区别？
中央视觉
中央 有意识
损害 这是什么？(What)
外周视觉
中央和外周 无意识 无
它在哪里？(Where)
一、视觉信息
腹侧视觉系统： •有意识分析的知觉。 •只限制在中央视觉 •需要聚焦和充足的光线。 •于人体注视聚焦的物体很敏感 背侧视觉系统 •为运动的视觉控制提供知觉信息 •全视野的（接近180度）， •不要求聚焦 •光线微弱的情况下也能工作。
听觉与动作控制
跑步的脚步声反映出跑步者的节奏； 球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息； 高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况
通用技术闭环控制精讲课件
优化方法
优化目标：提高闭环控制的稳定性、
01
准确性和快速性 优化方法：调整控制器参数、优化控
02
制算法、改进传感器性能 优化效果：提高闭环控制的性能和效
03
率，降低能耗和成本 优化实例：PID控制器参数优化、自适
04
应控制算法优化、传感器信号处理优化
优化效果评估
01
优化目标：提 高控制精度、 降低能耗、提 高系统稳定性
三个环节实现控制
入信号的变化自动调整控制参数
05
模糊控制算法：利用模糊逻辑实现控
06
闭环控制算法的应用：工业自动化、
制，具有较强的鲁棒性和自适应性
机器人控制、航空航天等领域
3 闭环控制的实现
硬件实现
传感器：用于检测和控制系 统的输入和输出
控制器：用于处理传感器信 号并生成控制信号
执行器：用于执行控制信号， 实现对系统的控制
02
评估指标：控 制精度、能耗、 系统稳定性
03
评估方法：实 验测试、仿真 模拟、数据分 析
04
优化结果：提 高控制精度、 降低能耗、提 高系统稳定性， 达到预期效果。
谢谢
4
闭环控制特点：具有稳 定性、快速性、准确性 和鲁棒性，能够实现系 统的自动调节和自动控 制。
闭环控制算法
01
闭环控制的基本原理：通过反馈控制 02
闭环控制算法分类：PID控制、自适应
实现系统的稳定性和准确性
控制、模糊控制等
03
PID控制算法：通过比例、积分、微分 04
自适应控制算法：根据系统状态和输
速度控制系统：通过速度传感器、控 制器和执行器实现对速度的闭环控制
压力控制系统：通过压力传感器、控 制器和执行器实现对压力的闭环控制
闭环控制获奖课件
灯亮/灭
有/无声音
课本（P107）：工业锅炉是利用重锤 进行压力控制旳，重锤挂在横杆上，杆旳 支点在最左端，中间是锅炉旳排气孔。请 分析它是怎样实现压力控制旳，横杆旳作 用是什么。
比较器
设定压力 ﹢×
重 锤
排 气 塞
﹣
（孔）
实际压力 锅 炉
重锤
西 罗
旳 自 动 门
祭坛 点火
水罐 重锤
旋转量
转动轴
重锤 重力
比较器 重锤
出汽孔 压力锅 重锤
锅内压力
闭环控制系统
3 闭环控制系统
游泳池水位控制系统
游泳池水位
给定水位
+
比较器 _
控制器
水流量
进水阀门 游泳池
检测装置
3 闭环控制系统
闭环控制系统
把系统旳输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响旳控制系统。
闭环控制系统旳方框图如下：
给定值
+
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
比较器 _
检测装置
与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一 种由检测装置构成旳环节，构成一条闭合回路。
2.粮库旳湿度和温度自动控制，一般采用闭环控制系 统，增设定时检测温度和湿度旳装置，与给定旳温度 和湿度比较，当出现偏差时，相应调整温度和湿度。 方框图如下：
比较器
设定温 +
度、湿度
控制器
降温除 湿装置
粮仓
-
浮球温度湿 度检测装置
实际温 度湿度
3.当压力过高时，蒸汽把横杆连同重锤顶起来，使锅炉内旳蒸 汽经过排气孔排出，使压力降到限定值。横杆旳作用：横杆使 得重锤旳位置能够调整，调整重锤离左端旳距离就变化了限制 旳压力值。
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电源接通，内锅放在发热盘上，使锅内温度升 高，当温度达到80度C以上时，饭煮熟，进入 保温状态；而保温时，系统通过检测装置会不 断检测锅内的温度，当锅内的温度过低时，又 会加热，使锅内温度始终保持在一定的范围内。
接
通
电
源
控制电路
发热盘
电饭锅 的内锅
电饭锅的内 锅温度
输入
热量
输出
热量
给
定＋
控制电
温 度
【答案】 A 【解析】 该控制系统能将水温保持在设定值，这说明当水温
达不到设定值时，启动加热功能；当水温达到设定值时，电水 壶自动断电，停止加热。这说明实际水温通过检测器的检测返 回输入端影响控制过程，属于闭环控制。在整个控制中都是不 需要人直接参与，为自动控制。控制方框图如下：
【变式训练】 1.(2012年3月浙江省高考)如图所示是一款太阳能饭盒，每个饭
【答案】 A
【例3】(2012年3月浙江高考第19题)如图所示是电热水器温度自 动控制系统的示意图，当热电偶测到水温低于设定值，控制电 路接通加热丝，加热储水箱中的水，使水温达到设定值，关于 该控制系统的组成，下列说法中不正确的是( )
A．被控对象是水箱中的水 B．控制器是加热丝 C．被控量是出水温度 D．设定量是所要求的水温
画出此自动加水器塑的料管工管作口 过程方框图 (检测装置）
工作过程是当水龙头打开，水就 流入碗内，碗内的水位逐渐升高，浸 没到塑料管管口时，没有空气进入密 封的铁桶，水龙头停止出水；当碗内 水位降低至塑料管管口以下，空气从 塑料管进入铁桶内，水又流出来，使 碗内实际水位控制在管口位置
高考题再现 考点分析：会分析控制系统的基本组成
【变式训练】 2.如图所示是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．输入量是设定时间 D．控制量是台灯的亮度
【答案】 C 【解析】 该控制系统中，执行器是开关，控制器是定时装置，
盒都有独立的温度控制系统，当饭煮熟后，自动进入保温状 态，该饭盒温度控制系统的控制手段和控制方式属于( ) A．手动控制、开环控制 B．自动控制、闭环控制 C．自动控制、开环控制 D．手动控制、闭环控制
【答案】 B 【解析】 根据题意，该饭盒温度控制系统不需要人直接参与，
因此属于自动控制。关于控制方式的选择，该太阳能饭盒的控 制目的在于保持饭盒内的温度，因此温度控制也就是把温度保 持在一定范围内，若盒内温度与设定值有偏差，饭盒将自动加 热至设定温度，这就存在比较和反馈，因此属于闭环控制。
二、控制系统
人工控制 分类： 自动控制
机械控制 电子控制 液压控制 气压控制
控 1、开环控制系统 特征：信号单向传递
制 输入量
控制器
控制量 执行器
功能模拟法 研究方法：
黑箱方法
干扰 被控对象
输出量
与 2、闭环控制系统 核心：反馈 给定量 比较器
设
＋－
控制器
执行器
干扰 控制量 被控对象
检测装置
计 3、区分开、闭环控制系统的方法
练习：判断下列控制系统属于开环还是闭环控制系统
• Ａ、空调机的温度控制 • Ｂ、全自动洗衣机的洗衣程序控制 • Ｃ、红外线自动门控制
闭环 开环 开环
高考题再现
（11.3） 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 C．闪电
控制量是开关的通与断也可以说是电流量；定时台灯其输入量 是设定的定时时间。
【变式训练】 3.[2012年3月合卷上机版高考技术试题第14题]如图所示是汽车
倒车雷达示意图，当汽车倒车至障碍物一定距离时，雷达侦测 器将侦测到的信号输人主机，主机控制蜂鸣器发出报警声，并 在显示器上显示至障碍物的距离。下列对该控制系统的分析中 不正确的是( ) A．被控对象是雷达侦测 B．控制器是主机 C．输人量是车尾至障碍物的距离信息 D．输出量是报警声和显示器的显示信息
【解析】 从题干中“使水温达到设定值”文字中，可以确定这 是闭环控制系统。根据控制系统的各环节的概念和从题干中“ 控制电路接通加热丝，加热储水箱中的水”等文字中，可以轻 松知道控制器是控制电路，执行器是加热丝；从该控制系统的 名称“电热水器温度自动控制系统”可知，被控对象是水箱或 水箱中的水。
【答案】 B
电，当手靠近出液口时，出液口自动打开，反之自
动关闭。该控制系统的被控对象是（ A ）
A．出液口
B．红外线检测装置
C．机械传动装置和连杆机构
D．洗手液
闭环控制系统
【问题4】搪瓷碗的水位在什么情况下会偏离5cm？
比较器
设定水位
＋
硬塑料管 － (控制器）
水龙头
(执行器）
干扰 碗内实际水位
搪瓷碗
(被控对象）
B．浓雾 D．沙尘
考点分析：会说出控制系统的主要干扰
控制系统方案的设计
讨论项目 明确控制的目的 分析被控对象的主要特性 明确被控量、控制量 分析主要的干扰因素 控制系统方案的选择（开 环/闭环控制系统） 所需的设备、元件等
控制系统
1
2
3
5 4
小 一、控制 控制目的
结 ：
三 要
被控对象
素
控制手段
【答案】 A 【解析】 本题考查控制系统分析。被控对象应为蜂鸣器。
苏教版通用技术《技术与设计2 》
专题复习 控制与设计
【问控题制1目】的定：时自动投料机控制过程的三要素是？
控 制
被控对象：定时投料
三 要 素
控制手段：出料口
按执行部件分
按人的参与情况分 机械控制？
人工控制？√ 电子控制？
√ 自自动动控控制制？ 液压控制？
气压控制？
【问题2】该控制系统模拟人的功能和行为的方法称为？
黑箱方法？ √ 功能模拟法？
电磁铁
【问题3】该控制系统属于？
定时器
√ 开开环环控控制制系系统统？
出料口
弹性铜片
闭环控制系统？
写出此控制系统的工作过程方框图？
投料机的工作原理
给定时器设定好投料时间，时间到电路接通电磁铁产生磁性 吸住弹性铜片，出料口打开，料食投出。投料时间过，电路切断 电磁铁失去磁性，弹性铜片被弹回出料口关闭。
1、试分析这个管理方式是开环控制系统还是闭环控制系 统？ 2、该控制系统的被控对象和输出量分别是什么？ 3、画出该控制系统的方框图。
给
定＋ 量
控制器
－
护士执行
护士的眼 睛
门诊室
门诊室里的 就诊人数
【例1】(2011年3月浙江省高考)如图所示为一款具有保温功能 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
A 、根据开闭环的定义，看输出量对控制过程是否产生影响；
B、根据工作过程方框图，看是否有检测装置参与反馈；
Байду номын сангаас
C、根据两量的可比性，看输入量与输出量是否是同一性质的量。
三、控制系统的设计
被控量
我们每个人的人生， 何尝不需要控制， 要想使自己朝着期望的方向发展， 必须要有明确的目标、采取相应的控制手段……
25.(11.9)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，数控装置根比较的偏差值
控制伺服装置解运题动，方驱法动：机床审工清作台题到意达，指 充分 定的位置。 利用示意图的有关信息。
（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。
A、执行器是容量传感器
B、控制器是抽风机
C、被控对象是桶内垃圾
D、设定值是实际吸出的垃圾量
开闭环控制的区分：
1、根据开闭环的定义， 看输出量对控制过程是否产生影响； （信号的传递是否是单向的）
2、根据工作过程方框图， 看是否有检测装置参与反馈； 3、根据两量的可比性，看输入量与输出量是否是同一类型的量。
设定投 料时间
定时 器
（控制器）
电磁铁 弹性铜片
（执行器）
出料口
（被控对象）
出料口 开/关
投料杯 出料口
弹性铜片
电磁铁
定时器
被控对象的判断
1.射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，
分析这个过程，其控制的对象是（ C ）
A．手
B．枪 C．子弹 D．靶
2.如图所示是红外线感应自动出液机，采用电池供
－路
发热盘
检测装置
电饭锅的 内锅
电饭锅的内锅 温度
案例2：交通路口红绿灯自动控制系统 （根据车流量大小改变红绿灯时间）
红绿灯时间
给
定＋
控制电
车 流
－路
量
红绿灯 感应装置
路面车 辆
车流量
案例3：现在一些医院里，当专家在门诊室里坐诊时，门
口有一个值班护士，护士根据医生诊断病人的进度，控制 病人进入门诊室里的数量，使门诊室里就医病人的数量保 持一定量，改变了以往病人多时就全部挤在门诊室里的不 良现象，使门诊室里的病人有个轻松的就诊环境。这其实 是一个管理方式的改进。
3、闭环控制系统
设
定
注
水
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
水流量
设
定＋
控制器
水
接
通
电
源
控制电路
发热盘
电饭锅 的内锅
电饭锅的内 锅温度
输入
热量
输出
热量
给
定＋
控制电
温 度
【答案】 A 【解析】 该控制系统能将水温保持在设定值，这说明当水温
达不到设定值时，启动加热功能；当水温达到设定值时，电水 壶自动断电，停止加热。这说明实际水温通过检测器的检测返 回输入端影响控制过程，属于闭环控制。在整个控制中都是不 需要人直接参与，为自动控制。控制方框图如下：
【变式训练】 1.(2012年3月浙江省高考)如图所示是一款太阳能饭盒，每个饭
【答案】 A
【例3】(2012年3月浙江高考第19题)如图所示是电热水器温度自 动控制系统的示意图，当热电偶测到水温低于设定值，控制电 路接通加热丝，加热储水箱中的水，使水温达到设定值，关于 该控制系统的组成，下列说法中不正确的是( )
A．被控对象是水箱中的水 B．控制器是加热丝 C．被控量是出水温度 D．设定量是所要求的水温
画出此自动加水器塑的料管工管作口 过程方框图 (检测装置）
工作过程是当水龙头打开，水就 流入碗内，碗内的水位逐渐升高，浸 没到塑料管管口时，没有空气进入密 封的铁桶，水龙头停止出水；当碗内 水位降低至塑料管管口以下，空气从 塑料管进入铁桶内，水又流出来，使 碗内实际水位控制在管口位置
高考题再现 考点分析：会分析控制系统的基本组成
【变式训练】 2.如图所示是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．输入量是设定时间 D．控制量是台灯的亮度
【答案】 C 【解析】 该控制系统中，执行器是开关，控制器是定时装置，
盒都有独立的温度控制系统，当饭煮熟后，自动进入保温状 态，该饭盒温度控制系统的控制手段和控制方式属于( ) A．手动控制、开环控制 B．自动控制、闭环控制 C．自动控制、开环控制 D．手动控制、闭环控制
【答案】 B 【解析】 根据题意，该饭盒温度控制系统不需要人直接参与，
因此属于自动控制。关于控制方式的选择，该太阳能饭盒的控 制目的在于保持饭盒内的温度，因此温度控制也就是把温度保 持在一定范围内，若盒内温度与设定值有偏差，饭盒将自动加 热至设定温度，这就存在比较和反馈，因此属于闭环控制。
二、控制系统
人工控制 分类： 自动控制
机械控制 电子控制 液压控制 气压控制
控 1、开环控制系统 特征：信号单向传递
制 输入量
控制器
控制量 执行器
功能模拟法 研究方法：
黑箱方法
干扰 被控对象
输出量
与 2、闭环控制系统 核心：反馈 给定量 比较器
设
＋－
控制器
执行器
干扰 控制量 被控对象
检测装置
计 3、区分开、闭环控制系统的方法
练习：判断下列控制系统属于开环还是闭环控制系统
• Ａ、空调机的温度控制 • Ｂ、全自动洗衣机的洗衣程序控制 • Ｃ、红外线自动门控制
闭环 开环 开环
高考题再现
（11.3） 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 C．闪电
控制量是开关的通与断也可以说是电流量；定时台灯其输入量 是设定的定时时间。
【变式训练】 3.[2012年3月合卷上机版高考技术试题第14题]如图所示是汽车
倒车雷达示意图，当汽车倒车至障碍物一定距离时，雷达侦测 器将侦测到的信号输人主机，主机控制蜂鸣器发出报警声，并 在显示器上显示至障碍物的距离。下列对该控制系统的分析中 不正确的是( ) A．被控对象是雷达侦测 B．控制器是主机 C．输人量是车尾至障碍物的距离信息 D．输出量是报警声和显示器的显示信息
【解析】 从题干中“使水温达到设定值”文字中，可以确定这 是闭环控制系统。根据控制系统的各环节的概念和从题干中“ 控制电路接通加热丝，加热储水箱中的水”等文字中，可以轻 松知道控制器是控制电路，执行器是加热丝；从该控制系统的 名称“电热水器温度自动控制系统”可知，被控对象是水箱或 水箱中的水。
【答案】 B
电，当手靠近出液口时，出液口自动打开，反之自
动关闭。该控制系统的被控对象是（ A ）
A．出液口
B．红外线检测装置
C．机械传动装置和连杆机构
D．洗手液
闭环控制系统
【问题4】搪瓷碗的水位在什么情况下会偏离5cm？
比较器
设定水位
＋
硬塑料管 － (控制器）
水龙头
(执行器）
干扰 碗内实际水位
搪瓷碗
(被控对象）
B．浓雾 D．沙尘
考点分析：会说出控制系统的主要干扰
控制系统方案的设计
讨论项目 明确控制的目的 分析被控对象的主要特性 明确被控量、控制量 分析主要的干扰因素 控制系统方案的选择（开 环/闭环控制系统） 所需的设备、元件等
控制系统
1
2
3
5 4
小 一、控制 控制目的
结 ：
三 要
被控对象
素
控制手段
【答案】 A 【解析】 本题考查控制系统分析。被控对象应为蜂鸣器。
苏教版通用技术《技术与设计2 》
专题复习 控制与设计
【问控题制1目】的定：时自动投料机控制过程的三要素是？
控 制
被控对象：定时投料
三 要 素
控制手段：出料口
按执行部件分
按人的参与情况分 机械控制？
人工控制？√ 电子控制？
√ 自自动动控控制制？ 液压控制？
气压控制？
【问题2】该控制系统模拟人的功能和行为的方法称为？
黑箱方法？ √ 功能模拟法？
电磁铁
【问题3】该控制系统属于？
定时器
√ 开开环环控控制制系系统统？
出料口
弹性铜片
闭环控制系统？
写出此控制系统的工作过程方框图？
投料机的工作原理
给定时器设定好投料时间，时间到电路接通电磁铁产生磁性 吸住弹性铜片，出料口打开，料食投出。投料时间过，电路切断 电磁铁失去磁性，弹性铜片被弹回出料口关闭。
1、试分析这个管理方式是开环控制系统还是闭环控制系 统？ 2、该控制系统的被控对象和输出量分别是什么？ 3、画出该控制系统的方框图。
给
定＋ 量
控制器
－
护士执行
护士的眼 睛
门诊室
门诊室里的 就诊人数
【例1】(2011年3月浙江省高考)如图所示为一款具有保温功能 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
A 、根据开闭环的定义，看输出量对控制过程是否产生影响；
B、根据工作过程方框图，看是否有检测装置参与反馈；
Байду номын сангаас
C、根据两量的可比性，看输入量与输出量是否是同一性质的量。
三、控制系统的设计
被控量
我们每个人的人生， 何尝不需要控制， 要想使自己朝着期望的方向发展， 必须要有明确的目标、采取相应的控制手段……
25.(11.9)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，数控装置根比较的偏差值
控制伺服装置解运题动，方驱法动：机床审工清作台题到意达，指 充分 定的位置。 利用示意图的有关信息。
（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。
A、执行器是容量传感器
B、控制器是抽风机
C、被控对象是桶内垃圾
D、设定值是实际吸出的垃圾量
开闭环控制的区分：
1、根据开闭环的定义， 看输出量对控制过程是否产生影响； （信号的传递是否是单向的）
2、根据工作过程方框图， 看是否有检测装置参与反馈； 3、根据两量的可比性，看输入量与输出量是否是同一类型的量。
设定投 料时间
定时 器
（控制器）
电磁铁 弹性铜片
（执行器）
出料口
（被控对象）
出料口 开/关
投料杯 出料口
弹性铜片
电磁铁
定时器
被控对象的判断
1.射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，
分析这个过程，其控制的对象是（ C ）
A．手
B．枪 C．子弹 D．靶
2.如图所示是红外线感应自动出液机，采用电池供
－路
发热盘
检测装置
电饭锅的 内锅
电饭锅的内锅 温度
案例2：交通路口红绿灯自动控制系统 （根据车流量大小改变红绿灯时间）
红绿灯时间
给
定＋
控制电
车 流
－路
量
红绿灯 感应装置
路面车 辆
车流量
案例3：现在一些医院里，当专家在门诊室里坐诊时，门
口有一个值班护士，护士根据医生诊断病人的进度，控制 病人进入门诊室里的数量，使门诊室里就医病人的数量保 持一定量，改变了以往病人多时就全部挤在门诊室里的不 良现象，使门诊室里的病人有个轻松的就诊环境。这其实 是一个管理方式的改进。
3、闭环控制系统
设
定
注
水
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
水流量
设
定＋
控制器
水