高中通用技术：4.2控制系统的工作过程与方式（46张幻灯片）

课件46张PPT。第四单元 控制与设计（Control Design）控制系统的工作过程与方式 自行车行驶的速度控制是通过脚蹬、曲柄、链轮、中轴、飞轮等部件来实现的。骑车人的双脚踩动脚蹬带动曲柄绕中轴做回转运动，由链轮经链条传到后轴的飞轮而带动车轮旋转，这些部件就构成了自行车的传动（或动力）控制系统。 一、控制系统一、控制系统脚踩的力脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮自行车行驶速度一、控制系统 电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风速挡位是该控制系统的输入，扇叶转动的风速是该控制系统的输出，一个挡位对应着一个风速。 一、控制系统电风扇风速的档位电机、扇叶风速一、控制系统 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。 含义：一、控制系统 控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。 P102 马上行动是接通电源的电信号锅内的温度P102 马上行动是接通电源的电信号脱粒机脱粒的量P102 马上行动是红外线装置检测到人手发出的信号出水量一、控制系统分类：开环控制系统闭环控制系统控制系统开环控制系统 在游泳池注水控制系统中，如果进水管单位时间的水流量一定，那么游泳池水位的高度与进水的时间是一一对应的。我们就可以通过设定注水时间，使游泳池的水位达到希望的高度。将注水的时间值（假设为2小时）设定到定时器中，开启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会通知进水阀门关闭，停止向游泳池注水。 开环控制系统分析： 游泳池的水位只受设定的注水的时间控制，这里，作为输入的设定的注水时间可以计算，称为输入量；作为输出的游泳池的水位可以用水面高度这样的量来计算，称为输出量。 开环控制系统设定注水的时间定时器进水阀门游泳池游泳池的水位输入输出水流量 开环控制系统定义： 控制系统的输出量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。 开环控制系统举例十字路口的红绿灯定时控制系统 楼宇的防盗报警控制系统 火灾自动报警系统 公园的音乐喷泉自动控制系统 P103 案例分析红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号 控
制
电
路电
机自
动
门门的开启或关闭 转动输入输出P103 马上行动1.居民楼道里使用的自动声控灯2.自动烘手机3.直流电动机4.数控机床开环控制系统 在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。 开环控制系统输入量控制器执行器被控对象输出量 控制量开环控制系统的方框图输入量： 控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间 开环控制系统输出量（被控量）： 控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位 开环控制系统控制器： 对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路 开环控制系统执行器： 直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门 开环控制系统被控对象： 控制系统中所要求控制的装置或生产过程，如游泳池 开环控制系统控制量： 执行器的输出信号，如流过阀门的水量。 开环控制系统P104 案例分析 阅读水泵抽水控制系统，并画出控制系统的方框图，找出输入量、控制器、执行器、控制量、被控对象、输出量。P104 马上行动1.（1）煮饭时，电源接通，内锅放在发热盘（内嵌电发热管的铝合金圆盘）上，使锅内温度升高，当温度达到80摄氏度以上，饭煮熟，进入保温状态。P104 马上行动1.（2）公共汽车车门的开关控制是气动控制，司机操作开关的装置，电流控制“电磁阀”的启闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动活塞开门或关门。P104 马上行动2.电视机和遥控器组成一个开环控制系统。接通电源，打开电视机开关，将遥控器的前端对准电视机上的红外检测装置，通过按按钮，可以选择频道节目。P105 探 究1.宾馆自动叫醒服务工作过程:客人拨通自动叫醒服务电话，电脑自动应答，并提示客人输入房间号和需叫醒的时间，到时电脑将自动打电话叫醒客人。本系统要确保电脑自身的计时准确。P105 探 究2.火灾自动报警系统由火灾探测器、现场报警部件和报警控制器组成。火灾探测器包括感烟探测器和感温探测器；现场报警部件包括警铃、讯响器、报警门灯等；报警控制器按显示方式的不同分为数码显示和液晶汉显两种不同的类型。烟雾信号感烟探测器报警控制器报警部件报警信号 P105 探 究闭环控制系统 前述利用开环控制系统实现给游泳池注水，是通过设定时间来控制进水阀门的关闭的。如果在进水时间内，时水管的水压变小，使得进水流量变小，就会出现设定时间到了，而水池的水还没有加到设定水位的情况。解决这一问题的办法是，将输入由设定注水时间改为设定游泳池水位，增加一个检测游泳池水位的装置（如水位电极），检测游泳池的实际水位，并把测量值返回到控制系统的输入端，通过一个具有计算功能的装置（比较器），与给定值相比较，当实际水位比设定水位低时，控制器控制进水阀门继续注水；当实际水位达到设定的水位时，控制器发出信号关闭进水阀门。 闭环控制系统给定水位控制器进水阀门游泳池水流量检测装置游泳池的水位× +-闭环控制系统定义： 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。 闭环控制系统给定量控制器执行器被控对象控制量检测装置被控量× +-闭环控制系统方框图比较器闭环控制系统家用缝纫机的缝纫速度控制系统 开环控制系统P106 马上行动电冰箱的温度控制系统 闭环控制系统P106 马上行动走道路灯的声光控制系统 开环控制系统P106 马上行动交通路口红绿灯自动控制（根据车流量大小改变红绿灯时间）系统 闭环控制系统P106 马上行动希罗的自动门火炉连动系统庙门门的开/关相关量门的开/关1.家用压力锅的压力控制是开环控制系统。通过高压锅盖上的安全阀和排气孔实现压力控制。安全阀上有一个重锤，一般情况下，它压在高压锅的排气孔上。当锅内的温度升高时，锅内压力增大，由于压力的用作，重锤被抬起，蒸汽不停地从排气孔中排出。使高压锅内的压力下降到安全值范围内。P107 练习P107 练习2.增设定时检测温度和湿度的装置，与给定的温度和湿度值比较，当出现偏差时，相应调节温度和湿度。P107 练习3.当压力过高时，蒸汽把横杆连同重锤顶起来，使锅炉内的蒸汽通过排气孔排出，使压力降到限定值。
? 横杆的作用：横杆使重锤的位置可以调节，调节重锤左端的举例从而改变限制的压力值。