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第四章 控制及其设计
4.3闭环控制系统的工作过程
走进情境
陈晨家阳台上种植了两种植物－虎皮兰和绿萝。虎皮兰喜热、耐干旱，绿萝则喜阴湿、忌干燥。这两种植物不能采用同一定时浇水方式，应该如何改进自动浇灌装置呢？
虎皮兰
喜热耐干早
绿萝
喜阴湿忌干燥
1. 搭建土壤湿度控制系统
土壤湿度情况 电磁阀的状态 花洒的状态
当湿度传感器检测到花盆内土壤湿度不够时
当湿度传感器检测到花盆内土壤湿度达到要求时
打开
洒水
关闭
不洒水
思考：
电磁阀的开启与关闭取决于来自什么装置的信号？
湿度传感器
1. 搭建土壤湿度控制系统
土壤湿度控制系统：
2.闭环控制系统
我们把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。
2.闭环控制系统
闭环系统方框图与土壤湿度系统方框图对比
特点：在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成了一条闭合回路，反馈环节使得输出量的改变对控制的过程产生直接影响。信号传递是闭合回路。
2.闭环控制系统
检测装置只有闭环控制系统才有吗？
输入量
输出量
控制器
执行器
被控对象
开环控制系统
（光感传感器）
（电机）
（控制电路）
（窗帘）
（开或关窗帘）
2.闭环控制系统
（电机转动量）
开环控制系统
闭环控制系统
（设定温度）
（控制电路）
（压缩机）
（电冰箱）
（冰箱内温度）
（温度检测装置）
2.闭环控制系统
开环控制系统
闭环控制系统
开环控制系统
声光信号
灯亮与灭
声光检测控制装置
开关
楼道灯
2.闭环控制系统
开环控制系统
闭环控制系统
开环控制系统
闭环控制系统
（设定车流量）
（控制电路）
（红绿灯）
（路上的车）
（实际车流量）
（摄像头）
2.闭环控制系统
反馈：在自动控制系统中，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。
反馈方法：利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。
3.闭环控制系统中的反馈
带有反馈的控制系统就是前面所述的闭环控制系统。
在工程中，反馈控制是自动控制中不可缺少的形式。
3.闭环控制系统中的反馈
西安警方摧毁一用高科技手段作案的犯罪团伙。这个盗窃团伙在西安盗窃机动车价值达300余万元。据交代，作案用的“干扰器”是花了5000元买回来的。这种干扰器使用很简单，当车主遥控锁门时，对着汽车按住干扰器按钮，干扰器就会发射一种电磁波，干扰遥控钥匙的电子信号，使车门无法上锁。
干扰因素
应保持的速度
自行车
行驶的速度
风
给定量
被控量
逆风、顺风、雨水……
干扰因素可能一个，
也可能若干个。
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
马上行动
电冰箱的温度控制系统， 下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素 开电冰箱门
电冰箱所在房间的温度从20度变到32度
把热菜热饭放入电冰箱中
在电冰箱外放一盆冷水
是
是
是
否
克服干扰的基本方法
a.切断干扰源
b. 减弱干扰：使电器远离电子设备
c.使开环变为闭环。比较常用的就是在控制系统中引入反馈
干扰因素是否一无是处？
干扰因素有时要克服，有时还可利用。
开环系统与闭环系统的比较
系统 开环控制系统 闭环控制系统
能否自动调节补偿
控制精度
结构
适用场合
否
低
高
是
简单
复杂
精度要求低、
稳定场合
精度要求高、
可靠性高
练习
下列不属于开环控制系统的是 （ ）
A.自动门的开关 B.电动声控灯
C.自动烘干机 D.电饭煲保温系统
D
练习
自动烘手机控制系统的工作过程如下：红外线传感器知手的靠近过程，没人的时候，鼓风机和加热电炉丝都自动切断电源；当手的温度在红外传感器监视的范围内，烘手机就开始工作。该控制系统属于（ ）
A.手动控制 开环控制 B.自动控制 开环控制
C.手动控制 闭环控制 D.自动控制 闭环控制
B
练习
小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭而浪费用电，为此他设计了一个控制方案，能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制系统应该属于
A、自动控制的闭环控制系统
B、自动控制的开环控制系统
C、手动控制的闭环控制系统
D、手动控制的开环控制系统
B
练习
比较闭环控制系统和开环控制系统，下列判断正确的是( )
A．开环控制系统的控制精度较低
B．开环控制系统无反馈环节
Ｃ．闭环控制系统的抗干扰能力强
D．闭环控制系统和开环控制系统都有比较器
ABC
黑箱方法
通过对系统的输入与输出的关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。
中医“望闻问切”
判断生熟鸡蛋
西瓜含有大量水分及多种
人体所需的矿物质。我们去买时怎么挑选？
黑箱
西瓜
西瓜的生熟
看纹路、掂重量、 弹声音……
课堂小结
1. 闭环控制系统。
2. 闭环控制系统的反馈。
3. 系统中的干扰因素
4. 黑箱方法
谢 谢！

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