第二节 控制系统的基本组成与工作过程（46张幻灯片）

课件46张PPT。4.2控制系统的基本组成与工作过程 1、自动门
自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的；当有人来到门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。
自动门的功能和技术要求有：
功能：
（1）无人时，常关；
（2）有人时，开门。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，也称为驱动器）；（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：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。自动水箱水位控制和人工对比组成：
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。 控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制(手动控制)和自动控制。控制的分类 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。太阳能路灯自动门
请说说你所了解的人工控制和自动控制的事例。 马上行动控制实例1自动控制人工控制人工控制控制实例1人工控制自动控制自动控制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。在很多的控制事例中，控制的手段可以是综合的。控制实例2汽车自动门汽车刹车气动控制机械控制、气动控制红外线自动门电子控制控制实例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。控制系统输入量控制系统输出量 归纳共同点：
使用下面的方框来表示上述控制系统 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）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：电风扇风速的档位
（输入）电机、扇叶风速
（输出）电风扇的风速控制系统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 是是是接通电源的电信号
接通电源的电信号
接通电源的电信号
电灯的照
明亮度
电灯的照
明亮度
电灯的照
明亮度
开关、灯泡、灯座、导线、电源可调电阻开关、灯泡、灯座、导线、电源声传感器开关、灯泡、灯座、导线、电源
闭环控制与开环控制系统信息流经一个闭合环路，这类系统称之为闭环控制系统。
闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环节做法，称之为反馈。
在我们的自动门实例中没有反馈，也就不存在闭环，这类系统称之为开环控制系统。
闭环系统和开环系统，是两类不同的系统。从构成形式上看，二者的不同表现为有反馈或无反馈，从本质上看二者的不同在于信息流的传递方式不同。例: 电子门铃的开环电子控制系统 用手按动按钮开关,输入一个触发信号
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.
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.输入:
控制(处理):
输出:
特点:开环控制系统以声控电灯为例写出控制过程方框图：控制器执行器被控对象输入量输出量开环控制系统的方框图输入量——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开环控制系统 《一千零一夜》里的一个故事：阿里巴巴和四十大盗的故事里有一扇神奇的门，请写出“芝麻开门”声控开门系统： 开环控制系统输入量声音传感器电动机门输出量练习 扬声器音乐声音乐集成电路路灯光的变化电子电路锁舌锁舌的运动集成电路集成电路门门的开关
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
机电控制式水位控制 闭环控制系统水箱闭环控制系统闭环控制系统方框图控制器执行器给定量被控量检测装置比较器水流量给定量——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
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。闭环控制系统家用电冰箱的结构和制冷原理图组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间用一根管道相连。
管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机在管道的底部，它使制冷剂不断地在管道里循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受到强大压力，由气态变成液态，通过散热器对外放出热量。当制冷剂通过较粗的管道组成的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂由液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效果。闭环控制系统家用冰箱是闭环控制系统，其控制方框图反馈(电子电路)
(继电器)(冷藏室)温度传感器(微型电脑）比较器预置温度调节装置动画演示 根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温度。
由电子电路组成,核心部件是一个微处理器——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
由电磁继电器组成。当它接到“接通”压缩机指令时，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。
主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷藏室内，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。输入：控制(处理)：输出：检测与反馈：
——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。闭环控制系统（2）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，而且实现控制的自动化。练习根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打 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
练习