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(共26张PPT)
4.5控制系统方案的初步设计
复习: 技术设计的一般过程
发现与明确问题
制定设计方案
模型或原型制作
方案优化
自行车—发电—电视机
有一位科学家，为了促使迷上看电视的女儿坚持锻炼，专门设计了一辆有趣的“自行车”，女儿必须骑在车上不停地踩脚蹬，才能驱动发电机给电视机供电，想偷懒就看不到电视 .
人眼
人脑
自行车
电视机
屏幕开
闭环控制系统框图
自行车—发电—电视机
屏幕开/关
控制系统设计的一般思路
一、了解被控对象的基本特征
二、确定被控量与控制量
三、确定控制系统构成方案
闭环控制利用反馈作用，可以使被控量 的误差做到很小。
四、绘制系统框图
反馈环节
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量
干扰
闭环控制系统框图
一、形成初步的控制设计方案
（案例4-5）声控灯系统
声控灯原理
声控灯已经广泛应用在居民楼的楼道中,它给人民的生活带来很多的方便。这些声控灯电路中几乎都使用了集成电路,并且直接使用220V的交流电源。虽然这样做简化了电路,但对于初学者来说他们理解电路有一定的困难,调试电路也具有一定的危险性。这里介绍一个简单的声控灯电路,采用了三极管等分立元件和低压电源,不仅适合初学者的学习,而且通过电路中的继电器也可以控制其它电器进行工作。当你对着声控电路拍手或喊叫时,电路中的继电器会动作,如果用它控制小灯,可以使小灯工作几秒钟,然后自动关闭。
声控灯组成
声传感器
/控制器
/常开接点
/灯泡
1、了解被控对象的基本特性
常规灯
开----有电流，灯亮
关----无电流，灯灭
声控灯
有声----有电流，灯亮
无声----无电流，灯灭
正常情况下，输入和输出之间的关系，输出与干扰之间的关系，叫被控对象的基本特性
2、确定被控量与控制量
被控对象-----灯泡
被控量--------电流
控制量--------接点的通与不通
输入量--------声响
3、确定系统的构成方案
不需反馈
开环控制
系统构成：声传感器/控制器/常开接点
4、绘制系统框图
输入
（声响 ）
传感器
控制器
常开接点
（执行器）
电灯（对象）
输出
（亮/灭）
案例4-6棚室温度控制系统
1、了解被控对象的基本特性
输出量---棚室温度：c(t)
输入量---棚室设定温度：r(t)
干扰---室外冷环境：f(t)
2、确定被控量与控制量
被控量----室温
控制量----电磁阀的开度x(t)
3、确定系统的构成方案
感温元件----反馈
闭环控制系统
4、绘制系统框图
棚室温度控制系统框图
r(t)
继电器
电磁阀
散热器——棚室
感温元件
c(t)
e(t)
x(t)
f(t)
r(t)-输入
c(t)-输出
e(t)-偏差
x(t)-控制
f(t)-干扰
二、控制系统方案初步设计方法
1、从分析入手
2、首先关注 :传感器/控制器/执行器
/对象/反馈
3、了解对象的基本特性是否需要
4、变量：输入/控制/被控量/反馈量/偏差量
5、开/闭环选择
6、绘制系统框图
越简单的越好、越高级越好、控制精度、抗干扰性、经济性等
系统构成的类型、组成环节之间的关系、各种量之间的关系、信息流通等
实践（任选一）
1、自动升旗简易控制装置的设计
利用所学知识设计一套能实现自动升旗的简易控制装置的模型。
设计要求：
（1）在国歌播放的时间内，控制国旗匀速上升到旗杆的顶端。
（2）选用成本低、易于获取的元件、设备和材料制作模型。
实践（任选一）
2、设计并制作学校自来水龙头自动控制装置。
你设计的水龙头要实现的什么功能？
实践（任选一）
3、设计并制作可伸缩的晾衣控制装置。
基本功能：
利用手摇装置或电动装置将晾衣绳连同衣物移到室外，下雨时将它整体收回室内。

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