高考复习专题8_控制与设计（41张幻灯片）

(共44张PPT)
控制与设计
主题 考试内容 考试要求
控
制
与
设
计 控制的含义 I
控制的应用 I
控制手段 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
控制的含义　　　 I
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，这就是控制。
①控制的对象是什么？
②控制要达到什么目的？
③采取什么控制手段？
控制的三要素
控制事例 控制的对象 控制的目的 控制的手段
电风扇扇叶转速快慢的控制 电风扇 调节速度 换档
音响的音量控制
燃气热水器
温度的控制
用喷雾器
喷洒农药
音响
音量的调节
旋钮
热水器
调节出水口温度的高低
改变燃气
火头的大小
喷雾器
给庄稼治病
操作喷雾器
的手柄
控制的手段　　　 I
控制
人工干预的情形
人工控制
自动控制
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。
如人工纺纱、打开普通自来水龙头、按键打开电灯、驾驶汽车等
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。
如数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等。
太阳能路灯
自动门
按照执行部件的不同，控制可分为机械控制、气
动控制、液压控制，电子控制等。
机械控制
气动控制
液压控制
电子控制
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。
控制的应用　　　 I
控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。精密制导武器能够对目标进行精确攻击，火箭能将各种卫星准确送入太空轨道，“神州”飞船遨游太空、准确返回地面，嫦娥探月工程等等，控制起着重要的作用。
自动控制技术在各行各业的应用，一方面减轻了人的劳动强度，解放了劳动生产力，另一方面也可能造成失业人数增加。对此，你有什么看法？
这两个问题并不矛盾。从经济学角度，发展技术密集型的产业，解放劳动生产力，减轻人的劳动强度，是社会发展的趋势，而富裕的劳动力可以通过第三产业得以解决。
开环控制系统　　　 Ⅱ
被控对象
执行器
控制器
输入量
控制量
输出量
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
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。
常开(断开)接点
声传感控制器
是否有声音
灯泡
灯亮或灭
开关
声控电灯控制方框图
宾馆、酒店的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
电机
控制电路
是否检测到人体热辐射发出的信号
自动门
门的开启或关闭
转动
进水阀门
定时器
设定注水的时间
游泳池
游泳池的水位
水流量
给定水位
控制器
游泳池的水位
进水阀
检测装置
+
-
游泳池
水流量
比较器
闭环控制系统　　　 Ⅱ
控制系统的输出量返回到输入端对控制过程产生影响。
闭环控制系统
给定量
被控量
控制量
控制器
执行器
被控对象
检测装置
＋
－
设定温度
室内空气的温度
控制量
温度控制器
压缩机
室内空气
温度检测装置
＋
－
控制器
阀门
水箱
给定水位
浮球
实际水位
干扰
水箱水位自动控制
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
　　 逆风对你骑自行车会产生什么影响？
自行车
应保持的速度
行车速度
风
输入量（给定值）
被控量
５米／秒
３米／秒
５米／秒
控制系统的干扰因素　　　 I
　　 逆风对你骑自行车会产生什么影响？
自行车
应保持的速度
行车速度
输入量（给定值）
被控量
３米／秒
５米／秒
３米／秒
５米／秒
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。
干扰因素
设定的
飞行航道
飞机
手机信号
实际的
飞行航道
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
干扰因素的产生原因
环境
人为
影响自行车行驶速度变化的风
影响船只行驶的风浪
手机信号
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）
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
干扰因素
+
检测装置
-
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，就是反馈。
投掷飞镖
检测装置
（眼睛）
大脑
手
飞镖
靶心位置
飞镖实际投掷位置
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？
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
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。
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？
闭环控制系统与开环控制系统的比较
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 相对复杂
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
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。
功能模拟方法和黑箱方法　　 I
功能模拟方法：以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。
黑箱方法：通过对系统输入与输出关系的研究，进而得出系统的内部结构及其功能方法。
西瓜
看、听、拍
生或熟
控制系统
输入
输出
黑箱
控制系统的设计
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
明确控制的目的
确定被控量、控制量
分析主要的干扰因素
。。。 。。。
控制系统设计方案　　　 Ⅱ