控制系统的基本组成和工作过程课件
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课件34张PPT。控制系统的基本组成与工作过程1、控制系统的基本组成
2、开环与闭环控制系统的比较回顾什么是控制？
控制技术的应用？
什么是控制系统？
生活、社会、工作、军事等人们为了使事物朝期望的方向发展而采取的手段。手机手机里的传感器指纹识别传感器：滑动式、接触式
图像传感器
重力传感器（加速度传感器）
光电传感器
距离传感器
气压传感器：检测大气压，当前高度，辅助GPS
三轴陀螺仪
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”LEGO机器人以积木搭建为主，ROBOLAB编程以图形化界面呈现。通过电脑编程，依靠程序完成一定操作或任务的机械装置。它可以有视觉、触觉、听觉等感觉功能，有识别和自主行动功能。
搭建机器人的主要零件有：微控制器，传感器，动力（马达），齿轮和积木块。乐高里的传感器：
触动传感器 光电传感器 颜色传感器 角度传感器 超声波传感器 红外传感器
陀螺传感器
其他：温度传感器 称重传感器 雷达传感器
电导传感器 酸、碱、盐浓度传感器等控制系统中的概念传感器：
控制器：
执行器：
比较器：
将非电信号转化为电信号。
传送给控制器。实为一监测元件。 产生控制作用的信号
和放大信号使信号转换成适于执行器工作的信号。 执行元件。又称为驱动器。
直接作用于控制对象，使被控量达到某个数值。是将输入量与反馈量进行比较，求出偏差。控制系统中的概念输入量（给定量）：控制系统的给定量。
输出量（被控量）：控制系统所要控制的量。
偏差量：输入量与输出量间的差值。
反馈量：输入量与实际需要量的差值。
自动门P105功能
技术要求
系统组成
工作过程水箱水位控制功能
系统组成
工作过程
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：
问题思考、讨论交流P107传感器控制器1m电动机工作过程：门 （10s后）自动门的控制系统方框图转动人体热辐射开或关控制器执行器被控对象控制量传感器红外传感器控制电路电动机玻璃门输入量输出量扩展思考《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，只要喊一句咒语：“芝麻开门！”你就会得到满屋数不尽、用不完的金银财宝。请你根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改动，写出“芝麻开门”声控开门系统的控制方框图：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。自动水箱水位控制和人工对比功能：
1、拨动冲水按钮，出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水直至水位到设定高度，进水阀关闭。
技术要求(自动)：
当水箱水位低于设定高度时，进水口开始进水。
当水箱水位高于设定高度时，进水口停止进水。
系统组成：
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。
系统分析：被控对象：
浮球：
被控量：
控制量：
抽水马桶的水箱
水位高度的检测装置（传感器）
水箱水位的高度
进水管的水流量（进水量）
工作原理当水位差不为零，此信号经连杆机构使阀门打开，放水入水箱；浮子将实际水位信号反传给比较环节，形成新的水位差信号，当水位差为零，阀门将关闭，不再进水，实现水箱水位自动控制。比较器控制量两种控制方式比较环节方式人眼人脑
和手阀门水箱浮子连杆
机构阀门水箱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。控制系统的基本组成被控对象和控制装置.
控制装置：传感器，控制器，执行器等环节，对于闭环系统，还有比较环节和反馈环节。
开环和闭环
开环控制就是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。否则，为闭环控制。开环控制与闭环控制系统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。
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。
开环系统和闭环系统，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。闭环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。但结构设计复杂。开环与闭环控制系统的比较开环控制系统结构简单，容易设计，缺点是控制精度不高。画五官在黑板上画两张大脸，请两位同学上来“补充完整”。
要求：
闭着眼睛（转两圈）画，
睁着眼睛画（转两圈）
小游戏1、闭着眼睛画：
人脑控制手画鼻子：人脑——手——鼻子；
控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称为开环控制。
2、睁着眼睛画：
人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这种控制称为闭环控制。
人脑——手——画鼻子|
|———眼睛—————|马上行动根据开环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答案(1)开环控制
(2)门
(3)框图如下：（每空3分）课后思考自动水箱控制系统，如果要节约用水，减少水箱每次冲水量，该怎么改进，你能想出哪几种方案？总结控制系统
开环系统和闭环系统
2、开环与闭环控制系统的比较回顾什么是控制？
控制技术的应用？
什么是控制系统？
生活、社会、工作、军事等人们为了使事物朝期望的方向发展而采取的手段。手机手机里的传感器指纹识别传感器：滑动式、接触式
图像传感器
重力传感器（加速度传感器）
光电传感器
距离传感器
气压传感器：检测大气压，当前高度，辅助GPS
三轴陀螺仪
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”LEGO机器人以积木搭建为主，ROBOLAB编程以图形化界面呈现。通过电脑编程，依靠程序完成一定操作或任务的机械装置。它可以有视觉、触觉、听觉等感觉功能，有识别和自主行动功能。
搭建机器人的主要零件有：微控制器，传感器，动力（马达），齿轮和积木块。乐高里的传感器：
触动传感器 光电传感器 颜色传感器 角度传感器 超声波传感器 红外传感器
陀螺传感器
其他：温度传感器 称重传感器 雷达传感器
电导传感器 酸、碱、盐浓度传感器等控制系统中的概念传感器：
控制器：
执行器：
比较器：
将非电信号转化为电信号。
传送给控制器。实为一监测元件。 产生控制作用的信号
和放大信号使信号转换成适于执行器工作的信号。 执行元件。又称为驱动器。
直接作用于控制对象，使被控量达到某个数值。是将输入量与反馈量进行比较，求出偏差。控制系统中的概念输入量（给定量）：控制系统的给定量。
输出量（被控量）：控制系统所要控制的量。
偏差量：输入量与输出量间的差值。
反馈量：输入量与实际需要量的差值。
自动门P105功能
技术要求
系统组成
工作过程水箱水位控制功能
系统组成
工作过程
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：
问题思考、讨论交流P107传感器控制器1m电动机工作过程：门 （10s后）自动门的控制系统方框图转动人体热辐射开或关控制器执行器被控对象控制量传感器红外传感器控制电路电动机玻璃门输入量输出量扩展思考《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，只要喊一句咒语：“芝麻开门！”你就会得到满屋数不尽、用不完的金银财宝。请你根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改动，写出“芝麻开门”声控开门系统的控制方框图：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。自动水箱水位控制和人工对比功能：
1、拨动冲水按钮，出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水直至水位到设定高度，进水阀关闭。
技术要求(自动)：
当水箱水位低于设定高度时，进水口开始进水。
当水箱水位高于设定高度时，进水口停止进水。
系统组成：
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。
系统分析：被控对象：
浮球：
被控量：
控制量：
抽水马桶的水箱
水位高度的检测装置（传感器）
水箱水位的高度
进水管的水流量（进水量）
工作原理当水位差不为零，此信号经连杆机构使阀门打开，放水入水箱；浮子将实际水位信号反传给比较环节，形成新的水位差信号，当水位差为零，阀门将关闭，不再进水，实现水箱水位自动控制。比较器控制量两种控制方式比较环节方式人眼人脑
和手阀门水箱浮子连杆
机构阀门水箱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。控制系统的基本组成被控对象和控制装置.
控制装置：传感器，控制器，执行器等环节，对于闭环系统，还有比较环节和反馈环节。
开环和闭环
开环控制就是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。否则，为闭环控制。开环控制与闭环控制系统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。
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。
开环系统和闭环系统，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。闭环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。但结构设计复杂。开环与闭环控制系统的比较开环控制系统结构简单，容易设计，缺点是控制精度不高。画五官在黑板上画两张大脸，请两位同学上来“补充完整”。
要求：
闭着眼睛（转两圈）画，
睁着眼睛画（转两圈）
小游戏1、闭着眼睛画：
人脑控制手画鼻子：人脑——手——鼻子；
控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称为开环控制。
2、睁着眼睛画：
人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这种控制称为闭环控制。
人脑——手——画鼻子|
|———眼睛—————|马上行动根据开环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答案(1)开环控制
(2)门
(3)框图如下：（每空3分）课后思考自动水箱控制系统，如果要节约用水，减少水箱每次冲水量，该怎么改进，你能想出哪几种方案？总结控制系统
开环系统和闭环系统
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