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控制系统的工作过程与方式
章节构成
1、控制系统
2、开环控制系统
3、闭环控制系统
日常生活中的控制举例
自行车的传动（或动力）控制系统（control system）
脚蹬、曲柄、链轮、
中轴、链条、飞轮
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：
一、控制系统
电风扇的风速控制系统（control system）
电机、扇页
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。
一、控制系统
马上行动
是否属于控制系统 输入 输出
电饭煲
脱粒机
红外线自动水龙头
是
通电信号
温度
是
是
通电信号
检测到人手信号
脱粒量
出水量
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）
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。
二、开环控制系统
定时器类开环控制系统 定时器游泳池注水；电风扇的风速控制；十字路口红绿灯定时控制系统；洗衣机定时控制等。
传感器类开环控制系统 红外自动门；声控灯，自动烘手机；各类报警器；自动水龙头等。
马上行动
灯的开关控制的过程：
输入信号
输出信号
灯
开关
游泳池注水控制系统方框图：
游泳池
进水阀门
定时器
设定注水时间
（输入）
水流量
游泳池的水位
（输出）
灯的开关控制的方框图：
灯
电路
开关
手的动作
（输入）
电流
光线
（输出）
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：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
归纳总结
自动门的控制系统方框图
控制电路
电动机
自动门
红外装置检测人体热辐射发出的信号（输入）
门的开启或关闭（输出）
案例分析：自动门的控制系统
用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。
1.音乐喷泉的控制。
2.共汽车车门的开关控制。
马上行动：
试验目的：
了解开环控制系统的输入与输出之间的关系。
试验准备：
硬纸片，线，剪刀，笔等。
试验过程：
请同学们拿出准备好的猴子和躯干与四肢，开始制作自己小组的活动猴。
实验总结：
说一说活动猴这一开环控制系统的输入量，输出量各是什么？
再实验过程中，你遇到了那些问题，是如何解决的？
为了使猴子有脸部表情，你可以做哪些改进？
【小试验】活动猴
希罗的自动门
阅读
游戏规则：
两个小组的同学参加画眼睛游戏，A组的同学闭着眼睛画，B组同学睁开眼睛画，让同学们观察，进行比较，哪个小组的同学画的更漂亮。
思考：
1. 为什么B组获胜？
2．A组控制属于什么控制？B组控制是开环控制吗？
游戏：画眼睛
在游泳池注水控制系统（定时器）如中，如果进水管单位时间的水流量不一定，那么游泳池水位的高度与进水的时间是不是一一对应呢？这可能会出现什么情况？
案例分析：
我们能否针对游泳池注水控制系统进行改进，改为闭环控制系统？
分组讨论
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.
游泳池注水控制系统方框图：
简单闭环控制系统的方框图：
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
-
+
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
+
-
判断下列控制系统是否属于闭环控制系统，画出方框图。
马上行动
控制系统 是否属于闭环控制系统 方框图
家用缝纫机的缝纫速度控制系统
电冰箱的温度控制系统
走到路灯的声光控制系统
交通路口红路灯自动（根据车流量大小改变红绿等时间）系统
希罗的自动门
阅读
思考：1.西罗的自动门是开环控制系统还是闭环控制系统，为什么？
2.请写出它的系统方框图。
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
控制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
1.请写出“芝麻开门”声控开门系统的控制方框图，有兴趣的同学课后可以制作模型，亲自把神话变成现实
2.思考：在游泳池注水控制系统中（定时器），如果进水管单位时间的水流量不一定，那么游泳池水位的高度与进水的时间是不是一一对应呢？如果不是，可能会出现什么情况？
作业：

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