第三节控制系统框图(1课时)

比较熟悉，容易结合实例理解概念。在第二个小节中涉及到比较多的概念，诸如通道、闭环、传感器、控制器、执行器等，也应结合实际案例进行讲解，避免枯燥的概念学习，使学生能够将抽象的概念与实际相联系，对控制系统框图的绘制有很大帮助作用。

学情分析

学生通过前几次课的学习已对控制系统的基本概念与工作过程有了一定的了解，在分析的过程中绘制过框图，同时通过流程章节的学习对流程图有一定的掌握，具有信息传递的基本知识和体验，也具有观察和使用简单控制系统的生活体验，所有这些知识和经验储备，为教学中师生共同进行案例分析归纳画图，提供了学习行为的保障。

由于很多学生之前没有学过电子课，对传感器、控制器、执行器的具体实例没有太多的认识，因此在学习的过程中可能会产生一些困难，因此在教学中可以结合一些关于传感器、执行器的电子知识使学生更好的理解。

板书设计

第三节控制系统框图

一、水箱水位控制系统

二、控制系统框图的绘制方法

1．绘制框图方法

①按下面的顺序确定系统各个环节

a:被控对象b:执行器c:控制器d:反馈环节

②确定被控量(输出量)、控制量、输入量、反馈量和偏差量

③用带箭头的直线表示信息在系统中流动、传递的方向

④加上比较环节

三、控制系统框图中通道与环节的作用

1．通道及其作用（结合框图说明）

2．环节及其作用

（1）传感器

（2）控制器

（3）执行器

（4）比较环节

教学环节教师活动学生活动

设计

意图

导入环节复习：

空调控制系统是开环系统还是闭环系统？

回答问题

复习开环和闭

环的概念，引

入框图

新课实践一、水箱水位控制系统

分析控制系统的工作过程，根据学生描述画出

框图

在框图中标出各个组成部分及各量的对应名

称：传感器，控制器，执行器，输入，输出，

偏差，输出量，控制量，反馈量

二、控制系统框图的绘制方法

1．绘制框图方法

①按下面的顺序确定系统各个环节

a:被控对象（关键，是具体的事物）

b:执行器

c:控制器（一般是控制电路）

d:反馈环节(仅闭环系统)

②确定被控量(输出量)、控制量、输入量、反

馈量和偏差量

③用带箭头的直线表示信息在系统中流动、传

递的方向

④加上比较环节

2．绘制的技巧

我们看图时，一般习惯自左向右看。但是，绘

制框图时先找到被控对象会更方便，即自右往

左画：先画被控对象，再依次画执行器接着画

控制器、反馈环节最后画比较环节，连线闭

环，并标注各量。

（1）问题：书中P113

（2）案例分析：

介绍空调的工作原理

练习：绘制空调控制系统的框图

3．教师对完成情况及存在的问题作总结

回忆水位控制系统

的工作过程

分析作答

找出控制系统的四

个环节及各量

结合流程的学习，

信息流的传递

完成P113中另一种

水位控制系统的框

图和空调系统框图

的绘制，讨论交流

思考，讨论

结合水箱实例分析

通道中的信息指的

是什么

将具体案例抽

象为一般形的

框图

学以致用，巩

固知识

纠正问题

过程控制技术课后作业答案详解

过程控制与自动化仪表课后作业详解第一章 P15 2-1. （1）简述图1-6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。 LT LC 1 Q 2 Q A 图1-6 控制系统流程图答： 1）图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q 1（流量）来实现液位控制的作用。 2）框图如图1-7所示：控控控LC 控控控控控控控 A 控控控控LT _ 2() Q t () 1Q t () r t () e t () u t h 图1-7 控制系统框图 3）控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e (t )、控制量u (t )；执行器输入输出分别为：控制量u (t )、操作变量Q 1 (t ) ；被控对象的输入输出为：操作变量Q 1 (t ) 、扰动量Q 2 (t ) ，被控量h ；所用仪表为：控制器（例如PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。 2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5％，要求设计的定值控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。要求： 1）计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间； 2）说明该系统是否满足工艺要求。答： 1）稳态误差：e(∞)=810-800=10 衰减比：n=B 1/B 2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量：σ=(850-810)/810=4.9% 假设以系统输出稳定值的2%为标准，则810*2%=16.2，则过渡过程时间：ts=17min

自动控制流程图

1工业污水处理系统的工作原理控制系统总体框图 PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。 3-2电气控制系统框图工作过程控制过程可以分为单设备手动控制功能和自动运行功能。在手动控制模式下，单设备可以单独运行，不影响其他设备运行。如图4-1所示。

图4-1模式选择流程图手动模式在就地箱手动模式下，可单独调试每个设备的运行，如图4-2所示。在此模式下，可以通过按钮对加氯系统、电动阀门、曝气机、刮泥机，以及各类泵进行控制。图4-2手动操作模式流程图自动模式处于自动方式时，系统上电后，按下自动启动确认后系统运行，系统开始工作，其工作过程包括以下几个方面。 PLC检测到传感器状态进行启动如图4-3所示。图4-3 自动操作模式流程图

2自动控制流程在自动控制模式流程图中，调用了各个控制系统的程序，主要包括提升泵、潜水泵程序、加药系统程序、曝气沉砂系统程序、污泥回流泵系统程序。以及污泥脱水系统程序，以下将分别介绍各个子程序的工作过程。 1提升泵控制流程图 2潜水泵程序主要控制潜水泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始启动潜水泵。（2）检测液面高度，低于最低位传感器时，开始定时防止误判。（3）定时到后，若仍低于最低位传感器，则停止潜水泵运行，否则潜水泵继续运行。（4）检测液面处于中位和高位传感器之间时，开始定时防止误判。（5）定时到后，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。潜水泵工作流程图如图4-5所示。

图4-5潜水泵工作流程图3曝气沉砂系统工作流程图如图4-7所示。

自控原理第1、第2章

第一章自动控制系统概念【教学目的】 1了解自动控制系统的工作原理、分类和特点。 2．掌握负反馈在自动控制系统中的作用。 3．掌握自动控制系统的组成和各部分的作用。 4．根据工作原理图，确定控制系统的被控对象、控制量和被控制量正确画出系统的方框图。 5．了解对控制系统的要求。【教学重点】 1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用。 2 典型闭环系统的功能框图。【教学难点】由系统的物理结构图或工作原理示意图绘出系统元件框图。【教学方法及手段】通过课堂授课讲解几个典型例题使学生对概念能够理解，建立负反馈概念，并举一些生活例子来说明。【课外作业】系统分析例题，完成课后习题1-1，1-4。【学时分配】 2课时。【教学内容】第一节一些重要的概念与名词自动控制在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。自动控制系统由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。负反馈反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 (l)无扰动补偿开环控制原理方框图如图1．1(a)所示。信号由控制信号到被控制信号单向传递，对扰动引起的误差无补偿作用。这种方式结构简单，适用于结构参数稳定、扰动信号较弱的场合。(2)有扰动补偿开环控制如图1．1(b)所示。利用对扰动信号的测量，补偿扰动对被控制量的影响。由于扰动信号经测量装置、控制器至被控对象是单向传递的．所以属于开环控制。对于不可测扰动及各元件内部参数变化给被控制量造成的影响，系统无抑制作用。

高中通用技术闭环控制系统的干扰与反馈1教案苏教版必修2

闭环控制系统的干扰与反馈教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：闭环控制系统的干扰与反馈章节：第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰与反馈课时：第1课时一、教学目标 1. 知识与技能目标（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。（3）能识读和画出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。 2. 过程与方法目标（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。（2）通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。（3）逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，学会使用逆推法分析问题。 3. 情感态度与价值观目标（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。二、教学重点本节学习重点偏重于对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。三、教学难点分析闭环控系统的基本组成及工作过程

四、教学方法演示法、逆推分析法、游戏法五、设计思想： 1. 教材分析本节是“控制与设计”第三节的内容，其内容包括“干扰因素”、“反馈”、“功能模拟方法”和“黑箱方法”。闭环控制系统相对于开环控系统要复杂些，但闭环控制系统因其控制准，自动化程度高，有着“神奇”的控制效果，对学生来说也同样具有一定的吸引力，成为学生进一步学习的动力。本节学习重点偏重于对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。 2. 学情分析（1）知道什么是开环控制系统，什么闭环控制系统；（2）熟悉开环控制系统的基本组成及工作过程；（3）在和学习开环控制系统过程中，学会了用系统框图来帮助分析和理解开环控制系统的组成和工作过程，及用系统框图来抽象概括开环控制系统的特征；（4）对分析闭环控制系统有一定的畏难情绪；（5）对闭环控制系统“神奇”的控制效果充满的好奇心，有着进一步了解其内部组成和工作原理的欲望。 3. 教学策略（1）通过实物模型演示闭环控制系统“神奇”的控制效果，激发学生的学习兴趣；（2）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用；（3）采用逆推法引发学生的思维，帮助分析闭环控制的基本组成和工作过程；（4）淡化对概念或定义的描述，侧重机理的分析。六、教学资源准备实物模型、相关图片资料、技术试验工具、材料等七、教学过程

控制与设计教案

第四章控制与设计【教学时段】2015-20163学年下期【教学对象】高中二年级【授课教师】蒋娅【学情分析】学生对我校的授课模式比较熟悉，对本课程的重视程度不够，学习积极性较低。因此，在上课过程中老师应注意多用一些生活中常见的案例，调动学生对控制及其设计的学习欲望，引起他们的重视，激发他们的学习热情，充分调动学生的学习积极性。以此最终能够让他们用上所学的知识对案例进行测试、分析。【教材分析】本堂课是《技术与设计2》里面比较难于理解的内容，“控制与设计”强调从系统的角度理解控制素统的组成、工作过程等问题。对控制系统中的控制器、执行器、传感机构和被控对象等环节只限于定于一般性的理解，不去探讨其内部的工作过程。通过控制的理论知识学习，达到能够分析生活中常见的控制，最终能够设计出自己想要做出的控制模型。【教学设想】第一节课理解什么是控制，并建立开环、闭环、手动、自动控制的分类概念；第二节课对具体的控制系统进行进一步的分析，得到控制系统的基本组成及学会用框图描述各类控制系统；第三节课以设计制作一个小球下落装置为例，进行简单控制系统的设计；第四节课设计制作一个小球下落装置。

【教学目标】知识与技能： 1.理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。 2.了解控制系统的类型，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。 3.了解并能确定控制系统的主要参量。 4.能画出简单控制系统的方框图，理解其中各环节的作用。 5.能设计、制作、调试和改进简单的控制装置。过程与方法：通过观察、思考、探讨、分析的过程，了解控制与设计方面的基础知识，能绘制简单的控制系统方框图，综合运用归纳、概括、综合、比较等方法。情感态度价值观：学会用系统的眼光看事物，并优化事件，解决问题，培养学生的社会责任感和善于思考的能力。【教学重点与难点】重点：理解控制的涵义，了解控制系统的类型中，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。难点：能设计的、制作、调试和改进开环控制系统。 2. 弄清控制器、控制量、被控对象和被控量等概念 3. 能对已设计的控制系统方框图进行改进。【教法与学法】

控制系统的组成及框图

2 控制系统的组成及框图以上所列举的控制系统都属于简单控制系统，与其他任何的控制系统相同，这些控制系统均由下列基本单元组成。 ○1被控对象（也称被控过程）是指被控制的生产设备或装置。针对以上三例，分别是液罐、蒸汽加热器、气罐系统。 ○2测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号输出。依据电器标准的不同，常用的标准信号包括：0—10mA DC信号（DDZ 二型仪表）、4—20mA DC信号（DDZ 三型仪表）、0.02—0.10MPa气动信号等。 ○3执行器常用的是控制阀。它接受来自控制器的命令信号u，用于自动改变控制阀的开度。如例1中，控制器通过改变出水阀门的开度以调节水量Q。，最终达到克服外部扰动对被控变量h的影响。 ○4控制器（也称调节器）它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e（t），并按一定的规律给出控制信号u（t），对于工业中常用的各类控制器，其输入输出信号大都为标准的电流信号，如DDZ三型仪表的4—20mA DC信号。通常，用文字叙述的方法来描述控制系统的组成和工作原理较为复杂，而在过程控制实践中常常采用直观的方框图来表示。如图1.1.5为液体储罐液位控制对应的方框图，一般的单回路控制系统的方框图可用如图1.1.6所示的方框图来表示方框图中每一条线代表系统中的一个信号，线上的箭头表示信号传递的方向；每个方块代表系统中的一个环节，它表示了其输入对其输出的影响。方框图可以把一个控制系统变量间的关系完整的表达出来。 3 过程控制的术语 ○1被控变量（Controlled Variable，CV）也称受控变量或过程变量（Process Variable，PV）。他是指被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，如上述各例中的夜罐液位、换热器工艺介质出口温度、罐内压力。在过程控制中常用的被控变量包括：温度、压力/差压、液位/料位、流量、成分含量等实际物理量。有时，也可以用过程变量的检测电信号来表示被控变量，该测量信号称为过程变量的测量值（Measurement）。 ○2设定值（Setpoint，SP），也称给定值（Setpoint Value，SV）。它是指被控变量要求大大的期望值。作为控制器的参考输入信号，设定值在实际应用中通常用起对应的电量或相对百分比来表示，以便于与被控变量的测量值进行比较。 ○3操作变量也称操纵变量（Manipulated Variable，MV）。通常是由执行器控制的某一工艺介质流量。操纵变量对被控变量的影响要求直接、灵敏、快速。以图1.1.3所示的蒸汽加热器温度控制系统为例，其操作变量为蒸汽流量，它对被控变量（流体出口温度）的影响方向为“正作用”，即：蒸汽量的增加，在其他条件不变的情况下均使流体出口温度增加；此外，由于蒸汽冷凝所放出的大量潜热，使操作变量对被控变量的作用非常灵敏。值得一提的是，很多文献对“操作变量”与“工作变量”不加区分。在过程控制领域，“控制变量”通常指控制器色输出电信号，即执行器的输入信号；而“操作变量”往往指某一执行器可控制、对被控变量有直接影响的物理量，最常见的是一些工艺介质流量。 ○4扰动变量（Disturbance Variable，DVs）也称干扰变量或简称扰动，是指任何导致被控变量偏离其设定值的输入变量，对于图1.1.3所示的蒸汽加热器温度控制系统，其扰动变量包括：蒸汽的阀前压力、工艺介质的进料流量、进料温度与组成等；同样，对于图1.1.4所示的储罐压力控制系统，其扰动变量包括：控制阀前压力、出口压力、出口阀开度等。对于控制系统而言，扰动主要来源于扰动变量的动态变化。 1.1.3自动控制系统的分类自动控制系统有多种分类方法，可以按被控变量来分类，如温度、压力、流量、液位等控制系统。也可以按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积

自动控制理论系统框图

1、图1是一个液位控制系统原理图.自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动阀门的开度,对误差进行修正，从而达到保持液位不变的目的。（1）画出系统的控制方框图（方框内可用文字说明)，并指出什么是输入量，什么是输出量。（2）试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图. 解：（1）系统控制方框图如图1所示. 如图所示，输入量：希望液位；输出量：实际液位. (2）相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示.

希望液位实际液位肌肉、手阀门水箱眼睛图2 脑 2、图2是恒温箱的温度自动控制系统。要求：（1）指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，画出系统的方框图；（2）当恒温箱的温度变化时，试述系统的调节过程；（3）指出系统属于哪种类型？图2 温度控制系统解：（1）被控对象:恒温箱；被控量：温度；电阻丝：加热;热电偶：测温；电位器：比较；电压放大、功率放大：误差信号放大；电机、减速器、调压器：执行部件。电机减速器调压器

（2）设给定温度T0，当T 〉T0时，e 〈0,电机反转,调压器给出电压下降，恒温箱温度T 下降;反之，当T

计算机控制技术课程设计报告基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告

一、控制对象： 1.2.1 被控对象本次设计为软件仿真，通过PID算法控制系统在单位阶跃信号u(t)的激励下产生的零状态响应。传递函数表达式为： 1.2.2 设计规定规定系统可以快速响应，并且可以迅速达成盼望的输出值。本次设计选用PID控制算法，PID控制器由比例控制单元P、积分控制单元I和微分控制单元D组成。其输入与输出的关系为式中，为比例系数；为积分时间常数；为微分时间常数。二、控制规定分析：设定目的温度，使温度呈单位阶跃形式在目的温度处趋于震荡稳定。使系统可以在任意设定的目的温度下，从现有温度达成目的温度，并趋于稳定状态。三、可行性分析: 参考国内外的技术资料，可以通过计算机仿真技术实现该模拟温度闭环控制系统；运用C语言实现基于PID算法的模拟温度闭环控制系统。

四、总体设计： 4.1控制系统组成控制系统框图如图1所示。图1 控制系统框图 4.2工作原理：在图1 所示系统中，D(z)为该系统的被控对象，零状态下，输入为单位阶跃信号R 的输出反馈给输入。在参数给定值R 的情况下，给定值R 与反馈值比较得到偏差，通过PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值R 。 4.3模拟PID 控制算法原理：在模拟系统中PID 算法的表达式为：式中，P(t)为调节器输出信号，e(t)为调节器偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp 为调节器的比例系数，1/T1为调节器的积分时间， Td 为调节器的微分时间。在计算机控制系统中，必须对上式进行离散化使其成为数字式的差分方程。将积分式和微分项近似用求和及增量式表达。即： PID 控制器 D(z) u 1(t) R + e(t) _ u(t)

控制系统的基本组成与工作过程

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教学目标： 1、建立控制实施的工作过程（针对开环控制和闭环控制）的经验或体验。 2、清楚一般控制系统的组成要素，熟悉简单控制系统的工作过程。 3、掌握控制过程的一般描述方法。 4、感觉、体验控制设计的一般思想方法和技术方法。重难点： 1、区别开、闭环信息流的传递方式。 2、控制过程分析。课时安排： 2课时。知识提纲： 1、控制系统组成：传感器、控制器、执行器、被控对象。 2、控制系统分类：开环控制系统、闭环控制系统。 3、控制系统框图：各环节、输入量、输出量。教学思路： 1、组成结构。 2、开环分析。 3、闭环分析。 4、两环比较。 5、习题巩固。教学过程：新课导入： [师] 同学们好，上节课我们学习了第一节，从控制效果的角度对控制系统做了大概的了解。有些自动控制系统能扮演人的角色，完成一些功能。

同学们可能在电视里看过，或是亲身经历过，在一些高级的饭店，或是其它一些场合，有专门的服务员在门口替人开门：当客人靠近时，把门打开，客人通过后，再把门关上。有些饭店为了节省成本，不请专门负责开门的服务员，怎么办？那就装个自动门，这个自动门具有与这个服务员一样的作用：没人时，门关闭，有人靠近时，自动打开让人通过，一段时间后自动关闭。这个门是怎样实现这个功能的呢？或者说，自动门的工作过程是怎样的呢？这个知识我们这节课就要学到。今天我们来学习第二节：控制系统的基本组成与工作过程。新课教学： [师] 自动门系统由四个子系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、被控对象（门）。 [师] 当有人到达门前某一距离时，传感器感知，发出“有人”的信号，控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给执行器（电动机），电动机根据传来的开门信号转动，门（被控对象）被打开，控制器保持开门信号延时设定的时间后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。与人类比，传感器相当于眼睛，判断有没有人要通过；控制器相当于人脑，根据眼睛传来的信号下达指令；执行器相当于人手，把门打开。上述的系统组成与工作过程，可用下图表示（演示）。 [师] 下面我们再来比较一组控制，请同学们阅读案例4－2 水箱水位控制，然后回答问题。 [师] 这二种控制实现的功能一样吗？ [生] ------ [师] 它们的组成分别是？ [生] ------ [师] 下面请一位同学来分析人工控制的工作过程。 [生] ------ [师] 再请一位同学分析自动控制的工作过程。 [生] ------ [师] 两种控制的对比如下表（演示课件）：

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

第三节_控制系统框图学生用

第四章第三节控制系统框图目标： 1、学会用框图描述与表达控制系统。 2、能针对具体的控制系统绘制其控制系统框图。 3、学会运用信息的思想分析控制系统，加深对控制设计的技术思想和方法的理解。重难点： 1、系统控制框图的绘制。 2、控制过程中的信息和信息流。一、知识回顾： 1、控制系统的组成： 2、二、控制系统框图的绘制方法： 1、绘制步骤： ①按顺序确定系统各个环节： ② ③ ④ 2、绘制技巧：先画，再画，接着画、，最后画，连线，标注各量。练一练⑴：画出课本111页图4—12水位自动控制系统的框图三、控制系统框图中的通道与环节的作用 1、通道及其作用： 2、环节及其作用：传感器：控制器：执行器：随堂练习 1、画出开环控制系统和闭环控制系统的方框图学案9

2、下列说法中，正确的是（） A、在控制系统的框图中，闭环控制系统有两个基本通道，即前向通道和闭合回路 B、在控制系统的前向通道中，信息流自系统输入量，经控制器到执行器 C、在开环系统中，控制器根据传感器直接传送过来的信号，产生输出信号并传送给下一个环节 D、执行器是控制器输出信号的执行机构 3、在加热炉温度自动控制系统的设计中，下列分析不正确的是 A．被控对象是加热炉B．被控量是炉内的温度 C．设定量是设定温度D．执行器是加热炉 4．如图所示，抽水马桶水箱的控制系统的设计中，下列设计分析不正确的是 A．左图出水阀打开，水箱冲水，浮球带动进水阀开启，水箱进水 B．右图水箱进水到指定水位，进水阀关闭 C．该水位控制过程属于手动控制 5、在家用空调器的温度自动控制系统中，下列分析不正确的是 A．被控对象是空调房间 B．执行器是制冷制热装置 C．输入量是房内实际温度 D．控制器是一种电子或微机控制装置 6、闭环控制系统中的反馈环节的主要作用是 A．减少输入量的偏差 B．减少输出量的偏差 C．消除干扰因素 D．实现自动控制 7、家用压力锅的压力控制系统是闭环控制系统，完成其控制系统框图 ①执行器是，被控对象是，检测装置是。 ②框图： 8、为了保证奥运期间北京的交通顺畅有序，北京启用了一种智能化的地感线圈，通过它能够感应车流量的多少，使红绿灯指挥更加智能化。在交通路口，如果地感线圈感应的通过车辆超过100辆，或者车辆排队长度超过80米，就说明进入流量饱和状态了，这时，控制端就会自动给路口的信号机发出指令，加长绿灯的放行时间。反之，缩短绿灯时间，从而保证路口的通行效率。请回答下列问题：（1）此红绿灯控制系统是（填开环或闭环）控制系统。（2）请补充完整该红绿灯控制系统的方框图。如果是开环控制系统，则检测装置和比较器不存在，⑥不填。【学习心得】

专题复习二-控制系统

通用技术会考专题复习-控制系统 G19．如图所示为自动火炮控制系统示意图。当雷达检测到飞机后发出信号给跟踪系统，跟踪系统操纵火炮，调整火炮角度，该系统中被控对象是 A．火炮B．跟踪系统C．雷达D．飞机【知识点】 1、闭环控制系统的方框图是系统的给定量；即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；即控制系统中所要求控制的装置或生产过程；即直接对被控对象进行控制的装置或元件；即执行器的输出信号；即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；是将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值； 2、在控制系统中，除（给定值）以外，引起变化的各种因素称为干扰因素。 3、在控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与进行比较的过程，就是。 4、开环闭环控制系统的判断方法：（1）按输出量判断如果一个控制系统的输出是一个持续变化的量，如温度、水位等，如水箱水位控制系统、电冰箱温度控制系统，则可判断是一个闭环控制系统，反之如果控制系统的输出量是状态，则可判断是开环控制系统，如红绿灯的定时控制、电风扇风速控制等。（2）判断是否有检测装置如果一个控制系统的有检测装置，且检测装置检测的是控制系统的输出量，则可判断是一个闭环控制系统，反之判断是开环控制系统。（3）按输出量的变化对控制系统的影响判断如果一个控制系统的输出量发生变化时，该控制系统的则会重新进入新工作状态并调整输出量保持与输入量一致，则可判断是一个闭环控制系统，反之判断是开环控制系统。 5、在一个开闭环控制系统中，控制对象的确定很重要。以投篮过程为例，把投篮过程看成是一个系统，篮球是这个控制过程的控制对象，而篮球是由手直接控制的，那么手就是执行器，而手则是由大脑控制的，那么大脑就是控制器；一般在确定控制对象后，由后往前推导，依次分别确定执行器与控制器，而很多的案例只要与它进行对照即可推导出控制对象等。

过程控制系统课程设计(锅炉汽包温度控制系统论文)[1]

红河学院过程控制系统课程设计题目：水塔温度控制系统

目录第1章水塔温度控制系统设计方案 0 1. 1系统设计方案概述 0 1.2 水塔温度串级控制系统仿真 (2) 第2章水塔温度控制系统硬件设计 (3) 2.1系统对象特性设计 (3) 2.2系统检测回路设计 (3) 2.3控制器设计 (5) 2.4执行器选择 (7) 2.5参数整定 (9) 第3章水塔温度控制系统软件设计 (10) 3.1 程序设计 (11) 3.2 温度控制算法程序设计 (9) 第4章设计结论 (11) 参考文献 (12) 第1章水塔温度控制系统设计方案 1. 1系统设计方案概述本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成，通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。

串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。此系统改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，对负荷变化的适应性较强。串级控制系统工程应用场合如下：（1）应用于容量滞后较大的过程。（2）应用于纯时延较大的过程。（3）应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程。（4）应用于参数互相关联的过程。（5）应用于非线性过程。正因为串级控制系统具有上述特点，所以本次设计采用串级控制系统对锅炉汽包温度进行控制。采用单片机作为主控制器，水塔温度为主被控对象，上水的流量为副被控对象，电磁阀为执行器，利用AD590传感器检测水塔温度，利用流量传感器检测上水流量。水塔温度串级控制系统框图如图1.1所示，系统原理图如图1.2所示。图1.1水塔温度串级控制系统框图

控制系统的干扰

第四章第四节控制系统的干扰一、教学内容分析：本节是在学生对控制系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的干扰与反馈的辨证关系，是全书的重点章节，也是控制系统的具体应用章节。为以后学习的控制系统的设计等内容奠定了理论基础。本节内容在《控制和设计》中起到举足轻重的作用，不仅可以使学生对闭环控制系统中的反馈（feedback）有很深的认识，而且也为闭环控制系统的设计与实施打好基础。本节教材主要包含三部分内容：干扰因素、反馈、功能模拟法、黑箱法。本节是本单元的重点，也是一个难点，分析干扰因素及反馈给控制系统带来的影响，综合了本单元前两节的知识。从模块角度看，该节融合了该模块第二单元流程与设计，以及第三单元系统与设计的内容，控制过程本身的工作过程就是一个流程，闭环控制系统大致包括控制环节、执行环节、反馈环节和比较环；反馈也体现了系统的环境适应性，因此，本节是本模块的综合应用。本单元是本课程知识的综合应用，综合了必修1、必修2的知识，讲了闭环自适应控制，体现了技术以人为本的理念。二、教学对象分析：学生对控制机理比较陌生，整个教学都应以案例分析为主，所举案例应力求简单。三、目标： 1.知识与技能：（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。（2）熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。（3）熟悉闭环控制系统的工作过程。（4）了解功能模拟方法和黑箱方法在控制系统中的应用。 2.过程与方法：用方框图分析生活中常见控制系统，通过实践、游戏、讨论、分析、讲授法、问题教学法、小组讨论法、设计教学法等方法使学生懂得反馈在闭环控制系统中的作用，了解功能模拟方法和黑箱方法在控制系统中的应用；结合案例分析影响简单控制系统运行的主要干扰因素及克服方法。 3.情感态度价值观：通过学习，联系生活，能具体问题，具体分析，能在生活中应用反馈原理，调节自身的心理、学习与生活。培养学生的观察能力，体验学习乐趣。渗透安全教育、德育教育、环保等教育。四、教学重难点： 1.教学重点：干扰因素；反馈与闭环系统的工作原理；开环控制系统与闭环控制系统的选用。 2.教学难点：干扰因素的判定；闭环系统的工作原理；功能模拟方法、黑箱方法。五、教学概述：

汽车速度控制系统(框图+电路图+流程图+源程序)课程设计

汽车速度控制系统(框图+电路图+流程图+源程序)-课程设计汽车速度控制系统(框图+电路图+流程图+源程序) 设计目的：使学生将所学的理论知识和实践有机结合，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计方法，提高分析和解决实际问题的能力，锻炼和本文源自六维论文网提高同学们的实践动手能力。四、设计要求：独立思考、共同合作、保质保量、按时完成。五、设计地点：全部设计均在J11－313进行并完成。六、设计内容：在现场有一PC机系统，负责采集控制信息（通过键盘信号表示速度控制信号），再通过PC机控制汽车速度，处理完后再用LED数码管显示当前速度，并用LED灯显示当前档位；当遇到紧急情况时，通过中断处理紧急情况。三、设计应解决下列各主要问题：[1] 建立一个完整的微机控制系统； [2] 工程技术资料查询方法与技巧； [3] 单元电路的测试方法及其工作原理； [4] 软硬件统调方法；四、设计报告书应附有下列图纸： PROTEL99SE画出的电气原理图。 1 序言 1 2 总体设计 2 2.1 总体设计框图 2 2.2.系统工作原理 2 3 硬件设计 3 3.1 中央处理器模块 3 3.2 8255人机接口模块 8 3.3 汽车速度显示模块 12 4 软件设计 14

4.1 主程序模块 14 4.2 显示模块 16 4.3 串行通信模块 17 5 总结 18 6 致谢词 19 参考文献 20 附录： 21 附录1：程序清单 21 附录2：8088应用系统电路原理图 26 附录3：8255A扩展按键、LED显示模块电路图 27 1 序言现在许多轿车都有速度控制系统。速度控制系统（Speed Control System）又称为巡航控制系统（Crusle Control System），缩写为CCS其作用是：按司机要求的速度合开关之后，不用踩油门踏板就自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。采用了这种装置，当在高速公路上长时间行车后，司机就不用再去控制油门踏板，减轻了疲劳，同时减少了不必要的车速变化，可以节省燃料。顾名思义，速度控制系统的基本功能就是速度控制，当按下车速调置档位后，就能存储该时刻的车速并能自动保持这个车速。当出现紧急情况时，按紧急停车本文源自六维论文网键停车。速度控制系统除以上基本功能外还可以增加以下功能：加速（Accelerate）或减速（Coast）功能，继续按动开关进行连续加速或者减速，以不按动开关时的车速进入速度控制系统。本设计是一个用键盘控制实现汽车速度档位控制的系统，该系统是由 8088作为微处理器，扩展可编程并行I/O接口8255A芯片， LED数码管及键盘和发光二极管等芯片及元器件，再辅以其他外围电路和软件程序集合而成。通过本系统的设计，我们将所学的常用芯片的知识结合起来综合运用建立一个完整的单片机温度监控系统。在此设计过程中，可以深刻体会并加以运用了这学期所学的《单片机原理及应用技术》所讲的知识和原理，有利于我们以后的进一步学习和工作。1372 汽车速度控制系统(框图+电路图+流程图+源程序)

控制工程理论基础

机械工程控制理论基础张克仁

第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节输入引起的定态偏差第三节输入引起的动态偏差第九章控制系统的设计和校正第一节综述第二节希望对数幅频特性曲线的绘制

第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反馈校正第七节控制系统的顺馈校正

第一章自动控制系统的基本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行。第一节控制系统的工作原理和基本要求一、控制系统举例与结构方框图例1．一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C°,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。图1

《机械工程控制基础》课后答案

目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章传递函数第一节传递函数的概念与性质第二节线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念

第二节输入引起的定态偏差第三节输入引起的动态偏差第九章控制系统的设计和校正第一节综述第二节希望对数幅频特性曲线的绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章自动控制系统的基本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行. 第一节控制系统的工作原理和基本要求一、控制系统举例与结构方框图例1．一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C°,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图. 图1 人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较,利用手和锹上煤炭助燃.

第三节 控制系统框图(1课时)