4.4 控制系统的设计与实施（15张幻灯片）

(共16张PPT)
第四节 控制系统的设计与实施
一、控制系统设计的一般思路
系统要达到的目标？
控制的对象？
被控对象的特性？
被控量和控制量？
外界的主要干扰因素？
怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？
设备和元件？
控制系统设计步骤：
根据设计的一般思路
1、提出系统的设计要求，明确控制的目的
2、设计分析
功能、结构、款式、材料、成本、工作原理等
3、方案构思、筛选
根据功能、结构、款式、工作原理等构思几个方案进 行比较、筛选，同时画出控制系统方框图、画出必要的电气 线路图。
4、制作
选择合适的元、配件进行安装
5、试验及评价
6、写使用维护书
1、开环控制系统的设计
例：电吹风控制系统的设计
设计要求：电吹风能根据不同的挡位（冷风
挡、 热风挡）输出不同种类的风
方案构思
选择开环控制系统实现电吹风的控制要求
设定风的档位就设定了电机的电压和电热丝的阻值，接通电源后，电机带动风扇转动，产生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设定的相对应的发风。
例：电吹风控制系统的设计
设计要求：电吹风能根据不同的挡位（冷风
挡、 热风挡）输出不同种类的风
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，电热丝的阻值；
干扰因素——房间温度、电源电压的波动；
设定的挡位
风扇、电热丝
控制电路
风的速度、温度
电吹风
电机电压
电热丝阻值
干扰：房间温度、电源电压的波动
2、闭环控制系统的设计
闭环控制系统的基本要求：
1、闭环控制系统必须是稳定的；
2、精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；
3、要有较好的抗干扰性能；
设计要求
当水箱中的水位低于某指定的高度时，进水口立即进水。
当水箱中的水位达到某一指定高度时，进水口停止进水。
控制系统对控制的精度和系统的稳定性均没有特别的要求。
例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
浮球
连杆机构
进水阀
水箱
比较器
进水量
水位
给定水位
讨论
在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计哪几种方案？
调整杠杆角度
在水箱中放砖头
设计两种冲水方式，一种是半箱水冲洗，一种是整箱水冲洗
请你来设计：
画出“自行车——发电——电视机”这一过程的方框图
分析其中的技术和原理
设定车速
大脑
电力装置
电视机
图像声音
眼睛检测
比较器
1、控制、系统等设计技术
2、原理
（1）机械能——电能
（2）交流电——稳压直流电
力学、传动学、电磁学、电子学等
P124（2）
1、家用太阳能热水器的水温通常采用不断调节热水管与冷水管的
流量来实现
2、这是一个闭环控制系统，其中有一感温元件不断测量出水管内
的水温，当水温低于某一值时，便切换到电加热器加热状态。
设定温度
温度控制器
加热器
热水器水箱
温水
温度检测装置
比较器
二，控制系统的设计实施案例
升旗简易控制装置的设计