资源简介

四、控制系统的设计与实施
任务一探究控制系统的设计要素
一、教学目标
1.根据控制系统的要求,确定被控量和控制量。
2.理解控制系统的设计要素
二、教学重点、难点
控制系统的设计要素
三、教学方法
讲授法，演示法，任务引导法
四、教学过程
1、情境导入
公共卫生间的自动冲水装置原理其实非常简单，就是一个红外线发射和接受的机器，当人正在马桶面前的时候，红外线信号打在你的身上被接收器所接受，经过一个简单的pcl控制器处理之后就会认为是有人在上厕所，然后通过一个电控开关控制抽水马桶的阀门打开排出储存的水，这样就起到了自动冲水的作用。
新课学习
开环控制系统的设计
开环控制是指无反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统，使之进入运行状态后，系统将操作者的指令一次性输向受控对象。此后，操作者对受控对象的变化便不能作进一步的控制。采用开环控制设计的人机系统，操作指令的设计十分重要，一旦出错，将产生无法挽回的损失
开环控制系统是在一个控制系统中系统的输入信号不受输出信号影响的控制系统。也就是，不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。
开环控制系统是指一个输出只受系统输入控制的没有反馈回路的系统。在开环控制系统中，不把关于被控量的值的信息用来在控制过程中构成控制作用。其特点是施控装置指挥执行机构动作，改变被控对象的工作状态，被控量相应地发生变化，而这种变化并不再次构成施控装置动作的原因，即控制信号和被控量之间没有反馈回路。为了选择一个控制力，重要的是，要用到关于扰动对被控量影响的信息，而不是关于扰动本身的信息。所以，可以不用直接测量扰动就组织起一个控制。只要监视由扰动对被控系统造成的偏差就行了。因此，控制信号也可以由被控量离它预定值的偏差的信息产生。所有的手动控制、大多数的程控与数控机床、时间程序控制都属于开环控制。如图所示，这种系统的输入直接控制着它的输出，它的装置简单，成本较低，可以排除许多闭环控制系统中存在的稳定性问题。当扰动在某种程度上来得及影响被控系统的值之前，控制力就直接按照扰动的变化而变化。但它的抗干扰能力差，使它的控制作用受到很大的限制，精度较闭环控制系统要低。
不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。与闭环控制系统相对。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。系统的控制输入不受输出影响的控制系统。在开环控制系统中，不存在由输出端到输入端的反馈通路（见反馈控制系统）。因此，开环控制系统又称为无反馈控制系统。开环控制系统由控制器与被控对象组成。控制器通常具有功率放大的功能。同闭环控制系统相比，开环控制系统的结构要简单得多，同时也比较经济。 开环控制系统主要是用于增强型的系统。

常见的开环系统
此外，开环系统不知道输出条件，因此无法自我纠正当预设值漂移时可能产生的任何错误，即使这会导致与预设值的偏差很大。
开环系统的另一个缺点是它们配备不足以处理干扰或变化。可能降低其完成所需任务的能力的条件。例如，烘干机门打开并且热量损失。时间控制器持续整整30分钟，但在干燥过程结束时衣服没有被加热或干燥。这是因为没有信息反馈来维持恒定的温度。
3、课堂小结
1.根据控制系统的要求,确定被控量和控制量。
2.能够设计控制系统的方案,并搭建一个控制系统装置或模型。
五、教学反思

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