(共44张PPT)
控制与设计 控制的含义 Ⅰ
控制的手段和应用 Ⅰ
开环控制系统的基本组成和工作过程 Ⅱ
闭环控制系统的基本组成和工作过程 Ⅱ
控制系统的方框图 Ⅱ
控制系统的干扰因素 Ⅰ
功能模拟方法和黑箱方法 Ⅰ
控制系统设计方案 Ⅱ
本单元知识高考要求
控制与设计
1)控制：人们按照自己的意愿或目的*，通过一定的手段*，使事物*向期望的目标发展。
*控制的三要素：目的、手段**、对象 (P96-97)
热水器
调节出水口温度的高低
改变燃气
火头的大小
燃气热水器
温度的控制
1 控制的含义(Ⅰ)
2 控制的应用(Ⅰ)
控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，它涉及到社会生活、生产的各个领域，在各行各业都存在应用。
3 控制手段(Ⅰ)
了解在生产过程中对压力、温度、水位、光照、流量的控制，了解生活中电冰箱、洗衣机、空调机等生活用品的控制技术。
**控制的手段-分类：从控制过程中人的作用可分为人工控制(人的直接和全程干预)与自动控制***，按照执行部件的不同可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制（P97-98）。
游泳池注水手动控制系统（开环）：
游泳池
进水阀门
定时器
设定注水时间
（输入）
水流量
游泳池的水位
（输出）
游泳池水位自动控制系统（闭环）：
游泳池
进水阀门
控制器
给定
水位
水流量
游泳池的水位
（输出）
电极或浮球
比较器
+
-
自动控制一定是闭环控制吗？闭环控制一定是自动控制吗？
比如数控机床加工零件控制系统、闹钟自动控制系统就不是闭环控制系统。
电风扇风速控制系统:
电机、扇页
电风扇风速的档位
（输入）
风速
（输出）
一个档位对应着一个风速。
2)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。
自行车传动（或动力）控制系统:
脚蹬、曲柄、 链轮、
中轴、链条、飞轮
脚踩的力
（输入）
自行车行驶的速度
（输出）
踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
自行车制动（或刹车）控制系统是怎样的？
马上行动
是否属于控制系统 输入 输出
电饭煲
脱粒机
红外线自
动水龙头
是
通电信号
温度
是
是
通电信号
检测到
人手信号
脱粒量
出水量
4 开环控制系统的基本组成和工作过程(Ⅱ)
（1）定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制称为开环控制系统。
（2）特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。
（3）开环控制系统的方框图:
被控对象
执行器
控制器
输入量
控制量
输出量
控制系统的给定量
对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件
直接对被控对象进行控制的装置或元件
执行器的输出信号
控制系统中所
要求控制的装
置和生产过程
控制系统所要控制的量
1.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
A
2.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传感器检测到汽车碰撞信号，经诊断模块判定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。该控制系统的被控对象是( ) A．被气囊保护的人 B．气囊
C．诊断模块 D．气体发生器
B
灯的开关控制过程：
输入信号
输出信号
灯
开关
灯的开关控制系统：
灯
电路
开关
手的动作
（输入）
电流
光线
（输出）
吊扇的开关控制系统：
手的动作
挡位开关
电动机
控制量
风扇
风速
电动机的转速
遥控器控制电视系统:
节目
遥控器发出红外线
电视机
换台装置
显示器
操纵
控制电路
红外装置是否检测到人体的热辐射发出的信号
门的开启或关闭
电机
自动门
转动
2)自动烘手机控制系统:红外线感知手的靠近过程，没人的时候，鼓风机和加热电炉丝都自动切断电源；当手的温度在红外传感器监视的范围内，烘手机就启动。 （红外线自动水龙头？）
1.1)自动门控制系统:
2.公共汽车车门的开关控制系统: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。
4.火灾自动报警控制系统:
控制器
输入量
输出量
执行器
被控对象
控制量
烟雾信号
感烟探测器
（感温）探测器
部件：警铃、讯响器、报警灯
报警控制
电路（器）
3.宾馆、酒店自动叫醒服务控制系统:
输入房
间号和
需叫醒
的时间
电脑控
制系统
拨号
装置
电话机
铃声
电流
开环控制系统：输入量→控制器→执行器→控制量→被控对象→输出量 （重点）
开环控制系统中输出量不对系统的控制产生任何影响。例：自动门控制系统;普通电灯控制系统。
5 闭环控制系统的基本组成和工作过程(Ⅱ)
（2）特征：系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路——反馈回路。
（1）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。
（3）简单闭环控制系统的方框图:
被控
对象
执行器
控制器
控制量
检测装置
比较器
-
+
给定量
被控量
开环：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响；系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。
闭环：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响；输出量到输入量之间的信号形成一个回路。
6 控制系统的方框图(Ⅱ)
能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，能确定系统的个环节，能确定被控量、控制量、输入量、反馈量、偏差量，能用箭头表示信息在系统中流动和传播的方向。理解其中的控制器、执行器、比较环节和反馈环节的作用。
瓦特式速度调节器
发动机
进油量
设定转速
弹簧
发动机转速
输油管
转速检测装置
比较器
+
-
流体（液、气体）类闭环控制系统:
控制器
（连杆机构）
执行器
（进水阀门）
被控对象（水箱）
被控量
（水箱水位）
给定量（设定的水位）
检测装置
（浮球）
控制量
（进水量）
比较器
1.抽水马桶自动控制系统:
2.游泳池注水控制系统:
小结：流体类控制系统一般的执行器是阀门，被控对象是容器。
控制器
（重锤）
执行器（
出气孔）
被控对象（压
力锅）
被控量
（锅内
压力）
给定量（
重锤重力）
检测装置
（重锤）
控制量
（出汽量）
比较器
3.家用压力锅压力控制系统<工作原理>：
排气孔
温度型闭环控制系统:
控制器（
控制装置）
执行器（
制冷装置）
被控对象
（电冰箱）
被控量
（冰箱实际温度）
给定量（设定的温度）
检测装置（冰
箱温控装置）
控制量（
制冷量）
比较器
2.家用电冰箱温度控制系统:
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）
给定量（设
定的温度）
控制器（
控制电路）
执行器（
加热或制冷元件）
被控对象
（花房）
被控量（
花房温度
）
检测装置
（温度传感器）
控制量（制冷
制暖量）
比较器
1.花房温度控制系统 ：
室内空气
控制量
设定温度
温度
控制器
室内空气温度
压缩机
温度检测装置
比较器
+
-
3.空调机温度控制系统：
冷气或热气
冰箱温度
比较器
控制原理:
温度设定值
比较器
制冷器
温度
温度传感器
4.家用电饭锅保温控制系统<工作原理如下> ：
电饭锅
加热器
控制器
给定温度
热量
电饭锅的实际
温度（输出）
检测装置
比较器
+
-
干扰因素
控制器是K2
控制对象是电饭锅
控制量是热量
输出量是
电饭锅内的
实际温度
干扰因素是房间内温度的变化和电源电压的波动
饭熟
保温
接通电源
电饭煲
电热盘
内锅
温度
普通家用电饭煲的煮饭控制系统：
给定量（设定
的温度）
控制器（
温控装置）
执行器（
电热盘）
被控对
象（电
饭锅）
被控量（
电饭锅温度70—80℃）
检测装置
（双金属片）
控制量
（加热时间）
比较器
如图所示，是电饭煲电路简图。其中，K1为磁钢式限温开关，K2为双金属片保温开关，R为电热盘中管状电热元件，T为热熔式超温保护器，R1、R2为限流电阻，L1为煮饭指示红色氖灯，L2为保温指示黄色氖灯。试述电饭煲的工作过程。原理如下：电饭煲的奇异功能，就在于K1、K2两个开关的妙用。 插头插入电路，闭合K1之前，你会看到红、黄两指示灯交替发光。内锅温度开始较低，双金属片开关K2自动接通，L2支路被短路，黄灯L2不亮，红灯亮，且 R发热。当内锅温度达到70摄氏度—80摄氏度时，K2自动断开，由于R<总结：温度控制型控制系统特点:
一般地：控制器是控制电路或控制温控装置;执行器是制冷或制热装置;控制对象是“容器”;检测器是检测温度改变的装置。
1.夏天房间温度控制系统(空调)：
提示：有控制装置，制冷装置，感温装置
2.粮库温、湿度自动控制系统：
提示：有控制装置 ，降温除湿装置，感温、湿装置
思考：下面控制的工作过程及控制器、执行器、控制对象、给定量、被控量各是什么？
思考:下面控制的工作过程？
1.瓦特蒸汽机蒸汽控制系统：
2.减压阀控制系统：
控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
(1)A.干扰因素
7 控制系统的干扰因素(Ⅰ)
马上行动:
在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？
开电冰箱门
电冰箱所在房间的温度从20℃变到32℃
把热菜热饭放入电冰箱中
把冷藏箱的设置温度降低１℃
是
是
是
否
注意：①来源问题。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度变化的自然风等；有的是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。
②数量问题。在控制系统中，干扰因素可能是一个，也可能是若干个。
③处理问题。控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。如空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器检测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。
④利用问题。在一般控制系统中，干扰因素需要克服，而在有些情况下却可利用它实现某种目的。如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。需谨慎、严谨对待干扰因素的利用。
干扰因素的处理
利用
克服
削弱干扰
消除干扰
提高控制系统的性能（利用反馈）
B.反馈
将输出量通过适当的检测装置返回到输入量并与输入量进行比较的过程。
反馈方法：利用反馈来分析和处理控制对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。
依据反馈在系统中的作用与特点不同，可将其分为正反馈和负反馈:负反馈--通过输入、输出之间差值作用于控制系统，控制器使这个差值不断缩小。此系统控制精度高且系统稳定。正反馈--对小的变化进行放大，如核反应。
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
干扰因素
+
装置检测
-
1.小金的学校每周都要进行升国旗仪式，但经常会出现国歌播放与升旗进程不同步。于是，他想用学过的知识，来完成对国旗的升旗进行自动控制的设计。下面是小金设计升国旗的控制方框示意图：
下列对该方框图的说明，不合理的是( )
A.电机是该控制系统的控制器，国旗是被控对象 B.该控制需要实现国歌播放与升旗的同步
C.设定的时间就是国歌播放的时间
D.使用之前，必须对该控制系统进行技术试验
2.某商场的门是红外线自动控制门，该控制是开环控制而非闭环控制，其依据是该控制系统( )
A.有反馈 B.没有反馈 C.有控制器 D.没有控制器
3.某交通路口的红绿灯控制是按时间自动控制的系统，下列选项中属于该系统干扰因素的是( )
A.穿过斑马线的人群 B.按照红绿灯指示行驶的车辆
C.闯红灯行驶的违规车辆 D.使电子定时器产生定时变化的电池波
A
B
D
4.为实现对高层楼房送水，必须通过自来水的增压。图示是一个自动水压增压控制示意图，其控制过程为:当出水管压力达不到一定的压力时，微电脑控制器指令增压泵起动，水先被泵压入罐体，提升罐体内的压力。以此提高出水口的水压；当出水口水压达到一定的压力时，增压泵关闭。请回答:
1)微电脑控制器可以预设上限与下限控制水压，其中上限水压指的是( ) A.出水管的最大水压 B.进水管的最大水压
C.出水管的最小水压 D.进水管的最小水压
2)该自动水压增压控制的执行器、被控对象分别是( )
A.进水阀门、出水阀门 B.微电脑控制器、压力表
C.上限水压、下限水压 D.增压泵、罐体的水(罐体)
3)该自动水压增压控制是闭环控制，其中比较器比较的量是( ) A.上限水压与下限水压 B.输出水压与设定水压
C.罐体内气压与罐体外气压 D.输入水压与输出水压
4)有关进水阀门与出水阀门的安装，合理的是( )
A.都装单向阀门 B.都不必装单向阀门
C.出水阀门装单向阀门 D.进水阀门装单向阀门
A
D
B
D
5.某厂家一直生产家用电饭锅，今年年初，为了扩大生产，决定设计生产饭店、食堂用的大型非家用的电饭锅。在设计制作时，除了采用大的内锅之外，根据系统的相关性，还必须改变的是( )
A.发热盘的功率 B.额定电压 C.保温的温度 D.保温的时间
6.如图所示（略）是某电饭锅结构示意图，其工作过程是：接通电源，按煮饭按键，衔铁与感应磁钢吸合，发热盘发热；当内锅中的饭烧熟时(103℃)，感应磁钢失去磁性，衔铁掉落，杠杆顶开接点，发热盘断电。如果出现饭未能烧熟(半生)的现象，通过系统分析，你认为下列情况属于其可能原因的是(不考虑保温系统) ( )
A.发热盘内电热丝烧断 B.感应磁钢失磁，衔铁与磁钢无法吸合 C.接点烧接(粘连)，无法分开 D.锅底与发热盘没有密切接触
D
A
20．如图所示为某种抽水马桶水箱的结构示意图：浮球和连杆用螺纹连接，通过调节连杆长度来设置给定水位，当水位上升到给定水位时，浮球带动连杆装置关闭进水阀。如果往进水阀方向调节浮球，缩短连杆长度，那么产生的后果是（ ）
A．降低给定水位高度 B．增加给定水位高度 C．不影响给定水位
高度 D．降低实际水位高度
B
传感装置及作用？继电器、电磁阀、… ；环节缺失的后果或原因分析。
闭环控制系统是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。
闭环控制系统的工作过程
开环控制系统 闭环控制系统
有无反馈 无 有
能否自动
调整和补偿 不能 能
控制精度 比较低 高
结构 简单成本低、容易实现 相对复杂成本高
适用场合 控制精度要求不高
而系统本身的元件
又比较稳定的场合 要求高精度和高
可靠性的场合
无回路（信号单向传递），无反馈
有闭合回路，有反馈
开环与闭环控制系统比较
加热炉温度自动控制
控制器
加热器
加热炉
给定温度
热电偶
炉内温度
干扰
在加热炉的温度控制系统中，可能有哪些干扰因素？系统是如何克服干扰使炉温稳定在给定范围内的？
主要干扰因素：加热炉外的环境温度变化、加热器电压的波动等。系统通过检测装置（热电偶）检测炉内的温度值，并与给定的温度值进行比较，将偏差传给控制器进行控制，从而克服干扰，使温度稳定在给定的范围内。
控制器
阀门
水箱
给定水位
浮球
实际水位
干扰
1、影响水位控制的干扰因素有哪些？
2、浮球起什么作用？
水箱水位自动控制
预设水位
声控灯系统
输入量（
有无声音）
控制器（声
电传感器）
执行器（触点
延时开关）
被控对象
（楼道灯
输出量（
灯亮或灭）
控制量（
电流）
楼道自动声控电灯控制系统：
电灯（灯泡）
开关
常开(断)接点
声传感控制器
⑴此系统是开环还是闭环，声控灯的优点有哪些？
⑵如果声控灯的附近并没有来人，而出现意外的声响，如楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响，灵敏度高的声控灯也会应声而亮。为避免这种情况你有什么好办法？
⑶画出声控灯的系统框图。
1.如图是声控灯系统组成示意图，根据你的理解和认识回答下列问题：
答案：⑴ 关键词：方便、节电 。
⑵ 把传感器的灵敏度调小一点。
⑶（见上页）
2. 声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下：白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。这样，通过对环境声光信号的检测与处理，完成电路通断的自动开关控制。请根据以上分析，画出声控灯的控制方框图。
光控原理:
光照
改变光敏阻值
电流改变
开关开合
灯泡发光
感热元件
变形
声控原理:
声音
话筒鼓膜振动
产生电信号
触发器
延迟开关
灯泡发光
（输入）
给定
车流量
主控
中心
（输出）
信号控
制装置
红绿灯
实际
车流量
+
感应线圈
-
红绿灯自动控制（根据车流量大改变红绿灯时间）：
交通路口的红绿灯控制：
（输入）
设定亮、灭时序
电脑
（输出）
时序控
制装置
红绿灯
灯亮、
灭时序
电流
控制系统属于首次引进的国外技术，其内容包括交通信号灯、感应器及信号控制器、主控中心等各路口都将在地下埋放一种感应线圈，车辆从上面通过时，路面感应线圈可以计算出车辆的速度和流量，这些信息输入中心控制室后，由主机电脑统一计算，然后根据车流大小自动变换红绿灯。比如哪个方向的车流量大，该方向的绿灯时间自动延长；没有行人时可以保持一直绿灯，同时也能将同一道路上各路口的红绿灯实现联网，使“一路绿灯”成为可能，大大提高车辆通行速度和交通安全。
归纳总结
*闭环控制系统：给定量→比较器¤→控制器→执行器→控制量→被控对象→被控量
反馈* 检测装置 【重点！】
闭环控制系统把系统的输出量返回到输入端并对影响控制过程。其核心是通过反馈*来减少被控量的偏差。 例：抽水马桶水箱水位控制 P120。
干扰因素：在控制系统中，除输入量外，影响被控对象，引起被控量变化的各种因素 (P109) 。
反馈：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输入量进行比较的过程。闭环控制系统中必定存在反馈，闭环控制系统核心是通过反馈减少被控量的偏差 (P110) 。
反馈环节的作用也是稳定输出量。
（2）功能模拟：以功能和行为的相似为基础，用“模型”模拟“原型的功能和行为的方法。
如用电脑模拟人脑的功能下棋。
8 功能模拟方法和黑箱方法(Ⅰ)
（3）黑箱方法：把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及功能的方法。如一个西瓜，通过看瓜蒂、摸花纹、拍西瓜。来判断西瓜的生熟程度、及质量的好坏。
黑箱方法就是通过观测黑箱外部输入信息（外部对黑箱的影响）和输出信息（黑箱对外界的反应），研究和认识其功能、特性、结构、机理。
1.下列关于干扰因素对控制系统的作用，说法正确的是（ ） A.干扰因素仅作用在被控量上 B.干扰因素不会作用于开环控制系统 C.闭环控制系统中干扰因素的作用都会反映在输出量的变化上 D.干扰因素都是可以利用的
C
2.干扰对控制系统的影响是（ ） A.使控制系统的输出量发生变化 B.使控制系统的输入量发生变化 C.使控制系统的控制量发生变化
D.使控制系统的输出量和输入量同时发生变化
A
3.“黑箱”的方法主要是研究系统的( )
A.输入和输出的关系 B.内部和外部的关系
C.结构与功能的关系 D.要素与整体的关系
A
4.使用者虽然不一定懂得电视机内部的构造和机理，却知道按哪个开关打开它，调整哪些开关可以得到清晰稳定的画面效果，判断什么情况下大概出了什么故障等等。这是（ ）的一种具体应用。
A.功能模拟法B.黑箱方法C.反馈方法D.控制方法
B
9 控制系统设计方案(Ⅱ)
（1）控制系统设计的一般思路
实施控制系统所需的设备、元件等
系统的成本分析
控制系统的调试、运行和评价
控制系统的方案选择
分析被控对象的主要特征
确定被控量、控制量
……
分析主要的干扰因素
控制系统
的设计
明确控制的目的、对象
①设计一个控制系统，是选择开环控制还是闭环控制，应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定。
②在控制系统设计过程中，被控对象的特性往往难以直接得到，通常是通过了解被控对象的输入与输出之间的关系来分析它的基本特性，从而确定控制器的运算方式(暗箱方法)。
③一个控制系统中可能存在若干个干扰因素，需要分析主次，找出对系统影响最大的干扰因素。
④被控量与控制量的确定是控制方案的关键，对于简单控制系统，需要控制的量往往被确定为被控量，控制量应选择可控的、对抑制干扰因素和保持系统稳定又明显作用的量。
⑤执行器、检测器的选择：一是要根据被控量和控制量的需求，二是要根据控制的条件进行。
（2）开环控制系统的设计
明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。
例：普通电风扇控制系统的设计
被控对象——电风扇；被控量——电风扇输出的风速；控制量——电机的转速；
定时器
电机
电风扇
设定时间
风速
转速
例：电吹风控制系统的设计
被控对象——电吹风；被控量——风的速度和温度；控制量——电机的电压；干扰因素——房间温度、
电源电压的波动；
材料:现有节拍器和触发器,导线和尼龙线若干,怎样设计一个简易防盗报警装置
节拍器,内有触发器
线路断开
触发器
节拍器
报警
（3）闭环控制系统的设计
闭环控制系统的基本要求：
闭环控制系统必须是稳定的；
系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；
要有较好的抗干扰性能。
例：抽水马桶水箱的自动控制系统设计：A 设计分析：被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量（进水量）水箱水位的高度与进水量之间呈线性关系。B 控制过程：拨动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。
C 方框图(见前）：
自动伸缩凉衣架的设计:
实现功能:当白天并且无雨时,伸缩架自动伸出晾衣;否则,晾衣架自动收回。
构思控制:
选材:小型电动机\光滑细刚杆\滑轮\蜗轮,蜗杆\定时控制器\金属线 尼龙线 焊接器等
思考: 家用窗帘自动控制系统
温度传感器
湿度传感器
与门电路
电磁继电器
双相开关
控制电机
带动伸缩架缩放
2）完成方框图
1、随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一
种具体应用。其工作过程是由 “声－电转换装置”
将起伏的强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快，喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就低。请回答以下问题：
音乐信号
声电转
换装置
和电机
水泵
转速
喷头
水柱高低
1）开环还是闭环？
开环
给定量
（ ）
控制器
( )
执行器
( )
被控对象
( )
输出量
(
)
控制量
( )
（ ）
反馈
比较器
2、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，空调器工作过程是这样的：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。
设定温度
控制电路
压缩机
制冷量
室内空气
室内温度
检测装置
（1）蒸汽车的转速控制系统属于 （选填开环或闭环）控制系统。
（2）请补充完整蒸汽机转速自动控制系统方框图。
闭环
给定量
控制器
执行器
( )
被控对象
( )
输出量
(
)
控制量
( )
（ ）
反馈
设定转速
比较器
（ ）
阀门
蒸汽流量
汽缸蒸汽
蒸汽机转速
飞球
检测装置
3、案例分析题 下面两图分别是瓦特蒸汽机的工作原理图和蒸汽供给控制原理图。在如下图所示，套简与阀门连在一起，当蒸汽机的转速较高时，飞球离心力增大，套简向上移动，阀门通孔截面积减少，蒸汽流速降低，蒸汽机汽缸内压力减少使其转速下降。
飞球、套筒及其支撑部分
李明制作了方便小动物喝水的自动
加水器，结构如图。工作过程是当水龙
头打开，水就流入碗内，碗内的水位逐
渐升高，浸没到塑料管管口时，没有空
气进入密封的铁桶，水龙头停止出水；
当碗内水位降低至塑料管管口以下，空
气从塑料管进入铁桶内，水又流出来，
使碗内实际水位控制在管口位置。试分
析其控制过程，完成下列问题：
（1）该控制系统是开环控制系统还是闭环
控制系统？
（2）请填写完成控制系统方框图中所缺部分。
（3）假设原来搪瓷碗内的水位控制在5厘米，现在需要把碗内水位控制在8厘米，请问可以采取什么方法？
铁桶
圆木塞
铁桶
硬塑料管
搪瓷碗
水龙头
5cm
闭环控制系统
水龙头
实际水位
硬塑料管截断或上升3厘米；铁桶抬高3厘米；搪瓷碗位置下降3厘米等(共9张PPT)
（09\3）25.传统列车的动力装置集中安装在机车上，机车后面拖着许多没有动力装置的客车车厢。我国新开发的动车组把动力装置分散安装在客车车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，提高了列车的运行速度。如图所示为经过简化的动车牵引传动控制系统示意图。驾驶员向自动驾驶装置发出驾驶指令（设定速度），自动驾驶装置发出信号控制牵引传动装置运转，牵引传动装置驱动车轮转动，从而使动车运行，速度传感器检测动车的实际运行速度，并将测得的速度信号发送给自动驾驶装置与设定的速度进行比较，根据比较偏差值调整
动车运行速度。
(1)根据上面的示意图及其描述，在控制系统方框图中“ ”处填写与动车牵引传动控制系统相对应的内容。
(2)速度传感器将检测到的动车行驶速度信号传送给自动驾驶装置与驾驶指令进行比较的过程称为 ⑥▲。
1.（1）设定速度《设定的速度;输入量;给定速度;驾驶指令（或以上有两词同时出现）》 （2）自动驾驶装置控制器《 （或以上有两词同时出现）》 （3）动车、车厢、列车等（除车轮） （4）动车实际速度《实际运行速度;输出量;速度。关键词：速度， 除（1）中出现的各词 》 （5）速度传感器《检测装置（或以上有两词同时出现） 》
2.（6）只要有“反馈”关键词出现都算对
（09\9）25.如图所示为磁悬浮地球仪及控制系统原理图，控制器发出的交流电信号，通过电感线圈产生交变磁场，使地球仪产生感生电流，由于线圈产生的磁场和地球感生电流的磁场是相斥的，从而产生电磁悬浮力，将地球仪悬浮起来。位置传感器检测地球仪位置，并将检测到的信号发送给控制器与设定信号进行比较，控制器根据比较偏差值调整交流电信号。
（1）设定信号；电磁线圈；地球仪；地球仪位置；位置传感器。（2）干扰
（10\3）25.如图所示为高层楼房自动稳压供水控制系统原理图，其工作原理是：当用户用水量变化时，管道中的水压发生变化，检测装置把检测到的水压信号反馈给控制器，与设定水压进行比较，控制器根据偏差值控制电机及水泵的转速，调节供水量，保持管道中的水压稳定。根据示意图及其描述， （1）在控制系统方框图中“ ▲ ”处填写与自动稳压供水控制系统原理图中相对应的内容。 （2）请为该系统的检测装置选择一个合适的传感器（从水温传感器、水压传感器、水位传感器中选择一个，填在“ ▲ ”处） ▲。
设定水压；电机及水泵；管道中的水或管道；管道中的水压或水压；检测装置。 水压传感器。
（08\10）25．如图所示为简化的飞机飞行状态控制系统。陀螺仪检测飞机的飞行状态后，将信号送给自动驾驶仪，自动驾驶仪将飞行状态与给定状态进行比较，根据偏差值控制舵机运转，舵机操纵飞机尾翼，调整飞行状态。
（1）请根据上面的示意图，补充完整飞机飞行状态控制系统方框图。（在“▲”处填写相应的内容）
（2）陀螺仪将检测到的飞行状态信号传送到自动驾驶仪与给定状态进行比较的过程称为 ▲ 。 （3）在飞机飞行过程中，遇到气流时，飞行状态会发生变化，这种给定状态以外引起飞行状态变化的因素称为 ▲ 。
1 控制器
2 舵机
3 被控量
4 陀螺仪
反馈
干扰因素
18.如图所示为一款婴幼儿耳测温度计，它有一个声光警报装置，当测得温度高于37.50度时，就会发出嘟嘟声闪烁。这个温度报警系统的控制方式属于
A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
19.如图所示是上海世博会“智能化垃圾气力输送系统”中的垃圾桶，桶内装有容量传感器，当垃圾达到桶容积的80%时，该信息传输到垃圾处理控制中心，中心启动千米外的抽风机开始抽气，将垃圾吸住“垃圾收集站”。关于这个控制系统，下列说明正确的是
A.执行器是容量传感器 B.控制器是抽风机
C.被控对象是桶内垃圾 D.设定值是实际吸出的垃圾量
20.下列医疗诊断方法中不属于黑箱方法的是
BCB
(1)①喷灌控制器 ②电磁阀 ③土壤(不知喷头对不对) ④实际的土壤湿度 ⑤土壤湿度传感器 (2)②
25.如图所示为现代农业喷灌控制系统示意图，土壤湿度传感器将检测到的土壤湿度转换成电信号传输给喷灌控制器，与土壤湿度设定值进行比较，当检测到的土壤湿度低于设定值的下限时，喷灌控器制发出信号打开电磁阀，喷头向农作物喷水。当检测到的土壤湿度高于设定值的上限时，喷灌控制器发出信号关闭电磁阀，喷头停止喷水，从而达到自动控制土壤湿度的目的。
（1）根据示意图及其描述，在控制系统方框图中“__▲__”处
填写相应的内容。
（2）如果要改变土壤湿度的控制范围，需要调整的是_▲_。
（从土壤湿度传感器；土壤湿度设定值；电磁阀中选择一个，
将序号填在“__▲__”处）
