§4.2 控制系统的工作过程与方式
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§4.2 控制系统的工作过程与方式
回顾上节内容:
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。
控制系统
输入
输出
1. 什么是控制系统？
游泳池注水
设定注入时间
定时器
游泳池的水位
输入量
输出量
进水阀
游泳池
水流量
如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水位高度与进水的时间是一一对应的。我们可以在注水口处装一个定时器，通过定时器来控制注水的水位。
案例分析：自动门
自动门的动作过程是怎样的？
当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，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：
功能：无人时，常关；有人时，开门
技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打开后，延时10s后关门
自动门如何实现自动开、关的呢？
电机
自动门
控制电路
门的开启
或关闭
人体
热辐射
转动
电机
控制电路
红外传感器
控制器
执行器
控制量
被控对象
什么是开环控制系统？
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
输入量
输出量
控制器
被控对象
执行器
控制量
输 入 量：使系统具有预定功能的物理量即给定量
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、对被控对象起控制作用的设备总体
执 行 器：直接对被控对象进行控制的装置或元件、执行
控制器指令的装置或元件。
控 制 量：执行器的输出信号，如流过阀门水量。
被控对象：需要控制的机器、设备或零部件。
输 出 量： 需要进行控制的物理量 。
控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
输入量
电动机
水 泵
水流量
水流量
接通电源
水管
水泵抽水开环控制系统
教材第104页“马上行动”
① 普通家用电饭煲的煮饭控制：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1000C以上时，饭煮熟，进
入保温状态。
加热过程( 不包括保温过程)的控
制是一个以温度为变量、按时间
顺序变化的时序控制，因而，它
是一个开环自动控制系统。
电饭锅的内锅
控制对象：
内锅温度按时间变化的规律
输出量：
输入量：
指令的核心是：内锅温度低于限制温度(103℃)，电热盘工作；
内锅温度达到限制温度，电热盘停止T作；
内锅温度下降到保温点(65。)时，实施保温控制。
做饭指令
在具体操作上是由做饭按钮来体现的。也就是说，当你
按下了“做饭按钮”时，就输人了上述指令。
执行器：
电热盘
控制器：
由双金属片保温控制器和磁钢限温器组成
热量
② 公共汽车车门的开关控控制：公共汽车车门的开关控
制是气动控制．司机操作开关装置，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。
教材第l05页“探究” ：
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。
本系统是一个开环控制系统，所以如果系统自身的计
时有误，系统不能自动调整过来，叫醒时间也就要出
差错。本系统要确保电脑自身的计时准确。
输入量
时间设定
电 脑
拨号装 置
电话 机
输出量
电话铃声
电流
(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可分为数码显示和液晶
汉显两种不同的类型。
睁开眼睛画
闭上眼睛画
思考：闭上眼睛画与睁开眼睛画的区别在哪里？为什么？
大脑
手
笔
所画象
设定的象
1、闭着眼睛画：
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，属于开环控制。
分析原因：
大脑
手
笔
所画象
设定的象
“睁开眼睛画”： “输出信号”通过“眼睛”返回“输入端”。
“输出量”参与了系统的控制。
请你画出“睁开眼睛画”的控制过程方框图：
闭环控制系统。
要有对输出量的检测环节
所画象
设定的象
大脑
手
笔
眼 睛
比较
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
输出量
输入量
被控对象
控制器
执行器
控制量
×
检测装置
比较器
什么是闭环控制系统？
案例分析：空调器温度控制系统
炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空调是第一选择。那么，空调器是如何控制温度的呢？它的工作过程又如何呢？
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC，那么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机进行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出信号，压缩机停止工作，风扇照常工作。因此，空调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息反馈，它是闭环控制系统。
问题：根据空调器的工作过程，试画出其温度控制系统的方框图。
空调器温度控制系统方框图如下：
×
设定温度
比较器
控制电路
压缩机
空调器
检测装置
输出温度
空气温度
﹢
﹣
冲水操作，蓄水箱的水被排空，浮球下降，这个信号通过连杆机构传递给进水阀门，使进水阀门开启，对蓄水箱补水；随着水量的增加，浮球逐步上移，直至达到设定的某个水位时，正好能够关闭进水阀，停止进水。
在这种水位控制系统中，浮球=水位检测器（传感器），
连杆机构=控制器，水位的“给定量”通过进水阀门与
连杆机构的相对位置来设定。
供水水箱 水位的自动控制系统
马上行动
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、电冰箱的温度控制系统
2、走道灯的声光控制系统
1、电冰箱的温度控制系统
控制
电路
电机-压缩器组
电冰箱
制冷量
箱内温度
预置温度
检测装置
（热敏电阻）
2、走道灯的声光控制系统
声-电传感器
触点延时开关
走道灯
灯亮/灭
有/无声音
眼睛
大脑
手、阀门
容器
设定位置
比较器
液面位置
3、人工调节液面
水流量
4、希罗的自动门控制系统
火炉
连动
装置
庙门
祭坛点火
/火熄灭
门的开/关
轴的转动
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
2、开环控制系统
3、闭环控制系统
反馈环节
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
比较器
小结
1、控制系统、开环控制系统、闭环控制系统的概念
§4.2 控制系统的工作过程与方式
回顾上节内容:
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。
控制系统
输入
输出
1. 什么是控制系统？
游泳池注水
设定注入时间
定时器
游泳池的水位
输入量
输出量
进水阀
游泳池
水流量
如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水位高度与进水的时间是一一对应的。我们可以在注水口处装一个定时器，通过定时器来控制注水的水位。
案例分析：自动门
自动门的动作过程是怎样的？
当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，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：
功能：无人时，常关；有人时，开门
技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打开后，延时10s后关门
自动门如何实现自动开、关的呢？
电机
自动门
控制电路
门的开启
或关闭
人体
热辐射
转动
电机
控制电路
红外传感器
控制器
执行器
控制量
被控对象
什么是开环控制系统？
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
输入量
输出量
控制器
被控对象
执行器
控制量
输 入 量：使系统具有预定功能的物理量即给定量
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、对被控对象起控制作用的设备总体
执 行 器：直接对被控对象进行控制的装置或元件、执行
控制器指令的装置或元件。
控 制 量：执行器的输出信号，如流过阀门水量。
被控对象：需要控制的机器、设备或零部件。
输 出 量： 需要进行控制的物理量 。
控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
输入量
电动机
水 泵
水流量
水流量
接通电源
水管
水泵抽水开环控制系统
教材第104页“马上行动”
① 普通家用电饭煲的煮饭控制：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1000C以上时，饭煮熟，进
入保温状态。
加热过程( 不包括保温过程)的控
制是一个以温度为变量、按时间
顺序变化的时序控制，因而，它
是一个开环自动控制系统。
电饭锅的内锅
控制对象：
内锅温度按时间变化的规律
输出量：
输入量：
指令的核心是：内锅温度低于限制温度(103℃)，电热盘工作；
内锅温度达到限制温度，电热盘停止T作；
内锅温度下降到保温点(65。)时，实施保温控制。
做饭指令
在具体操作上是由做饭按钮来体现的。也就是说，当你
按下了“做饭按钮”时，就输人了上述指令。
执行器：
电热盘
控制器：
由双金属片保温控制器和磁钢限温器组成
热量
② 公共汽车车门的开关控控制：公共汽车车门的开关控
制是气动控制．司机操作开关装置，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。
教材第l05页“探究” ：
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。
本系统是一个开环控制系统，所以如果系统自身的计
时有误，系统不能自动调整过来，叫醒时间也就要出
差错。本系统要确保电脑自身的计时准确。
输入量
时间设定
电 脑
拨号装 置
电话 机
输出量
电话铃声
电流
(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可分为数码显示和液晶
汉显两种不同的类型。
睁开眼睛画
闭上眼睛画
思考：闭上眼睛画与睁开眼睛画的区别在哪里？为什么？
大脑
手
笔
所画象
设定的象
1、闭着眼睛画：
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，属于开环控制。
分析原因：
大脑
手
笔
所画象
设定的象
“睁开眼睛画”： “输出信号”通过“眼睛”返回“输入端”。
“输出量”参与了系统的控制。
请你画出“睁开眼睛画”的控制过程方框图：
闭环控制系统。
要有对输出量的检测环节
所画象
设定的象
大脑
手
笔
眼 睛
比较
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
输出量
输入量
被控对象
控制器
执行器
控制量
×
检测装置
比较器
什么是闭环控制系统？
案例分析：空调器温度控制系统
炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空调是第一选择。那么，空调器是如何控制温度的呢？它的工作过程又如何呢？
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC，那么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机进行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出信号，压缩机停止工作，风扇照常工作。因此，空调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息反馈，它是闭环控制系统。
问题：根据空调器的工作过程，试画出其温度控制系统的方框图。
空调器温度控制系统方框图如下：
×
设定温度
比较器
控制电路
压缩机
空调器
检测装置
输出温度
空气温度
﹢
﹣
冲水操作，蓄水箱的水被排空，浮球下降，这个信号通过连杆机构传递给进水阀门，使进水阀门开启，对蓄水箱补水；随着水量的增加，浮球逐步上移，直至达到设定的某个水位时，正好能够关闭进水阀，停止进水。
在这种水位控制系统中，浮球=水位检测器（传感器），
连杆机构=控制器，水位的“给定量”通过进水阀门与
连杆机构的相对位置来设定。
供水水箱 水位的自动控制系统
马上行动
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、电冰箱的温度控制系统
2、走道灯的声光控制系统
1、电冰箱的温度控制系统
控制
电路
电机-压缩器组
电冰箱
制冷量
箱内温度
预置温度
检测装置
（热敏电阻）
2、走道灯的声光控制系统
声-电传感器
触点延时开关
走道灯
灯亮/灭
有/无声音
眼睛
大脑
手、阀门
容器
设定位置
比较器
液面位置
3、人工调节液面
水流量
4、希罗的自动门控制系统
火炉
连动
装置
庙门
祭坛点火
/火熄灭
门的开/关
轴的转动
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
2、开环控制系统
3、闭环控制系统
反馈环节
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
比较器
小结
1、控制系统、开环控制系统、闭环控制系统的概念