通用技术第二节控制系统的组成与描述（20张幻灯片）

(共21张PPT)
第四章 控制与设计
第二节　控制系统的组成与描述
哈师大附中 通用技术 2011-9
授课教师:杨祥
1、控制系统
2、开环控制系统
3、闭环控制系统
现代社会：
幻彩声控灯
交通信号灯
自动门
电梯
验钞机
汽车自动装配生产线
温室
古代社会
大禹治水
农田灌溉
自行车的传动（或动力）控制系统（control system）
脚蹬、链条、飞轮
（控制系统）
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。
自行车的制动（或刹车）控制系统是怎样的呢？
思 考：
电风扇的风速控制系统（control system）
电机
（控制系统）
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。
1、定义：
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。
马上行动吧！
是否属于控制系统 输入 输出
电饭煲
自动门
红外线自动水龙头
电视制导导弹
是
通电信号
温度
是
是
光电信号
检测到人手信号
开门
出水量
是
目标图像
储存图像
2、分类：
控
制
系
统
开环控制系统
（open loop control system）
闭环控制系统
（closed loop control system）
肢体
大脑
输入量
篮球
输出量
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量
控制量
投掷篮球的控制过程
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。
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。
你所知道的开环控制系统
1、自动声光控灯
2、音乐喷泉控制系统
3、自动门控制系统
被控对象
执行器
控制器
输入量
控制量
输出量
简单开环控制系统的方框图
控制器：即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：即直接对被控对象进行控制的装置或元件
控制量：即执行器的输出信号
输入量：即控制系统的给定量
输出量：即控制系统所要控制的量
被控对象：即控制系统中所要控制的装置或过程
归纳总结
希罗的自动门
阅读
公元1世纪,希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和液压为动力的自动门。如图所示， 祭坛点火使1的空气膨胀， 水流入2，利用水的重量使轴3转动,将门打开。祭坛灭火，门即自动关闭。
1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车却仍然要等待？怎么办？
2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是有时水满了，有时却未满，怎么办？
······ ······
骑自行车控制过程方框图：
简单闭环控制系统方框图：
被控对象
执行器
控制器
给定量
控制量
被控量
检测装置
比较器
-
+
自行车
肢体
大脑
期望方向
控制量
行驶方向
（输出）
眼睛
比较器
+
-
三、闭环控制系统
三、闭环控制系统
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
你所知道的闭环控制系统
生活案例
生产案例
电饭锅的保温控制、空调的温度控制等等
温室大棚、氨气生产反应炉温度控制等等
复杂案例
导弹防空系统、电视制导导弹、飞船等等
游泳池注水控制系统方框图：
简单闭环控制系统方框图：
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）
检测装置
比较器
+
-
三、闭环控制系统
被控对象
执行器
控制器
给定量
控制量
被控量
检测装置
比较器
-
+
简单闭环控制系统的方框图
控制器：即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：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：即执行器的输出信号。
输入量：即控制系统的给定量。
输出量：即控制系统所要控制的量。
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
归纳总结
三、闭环控制系统
被控对象
执行器
控制器
控制量
输出量
反馈环节
比较器
-
+
输入量
反馈环节：即在闭环控制系统中，将输出信息反馈给比较器的检 测装置或元件。
这是闭环系统吗？
同学们几乎每天听着扩音机里播放的音乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注意。学习了上面的内容后，请大家思考：
扩音机是一个什么控制系统？
四、小结
控
制
系
统
开环
闭环
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
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