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4.2控制系统的工作过程和方式
00
复习
1、什么是控制？
人们按照自己的意愿和目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。
2、满足控制现象的三个条件？
目的：将箭射到靶心上
手段：瞄准靶心
对象：弓
00
复习
3、控制的分类
从是否有人干预来分
人工控制
自动控制
机械控制
气动控制
液压控制
电子控制
从执行控制的部件来分
01
控制系统
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。
控制系统的组成实体
02
控制系统的组成实体
射箭
02
控制系统的组成实体
控制命令发出者
控制命令执行者
被控对象
控制器
执行器
02
控制系统的组成实体
实体名称 定义 案例
控制器
执行器
被控对象
能对输入信号进行处理，并对控制系统内部发出控制指令的装置。
能将控制器信号装换成影响被控对象信号的装置。
要被控制的装置或生产过程。
02
控制系统的组成实体
人为控制的系统
02
控制系统的组成实体
02
控制系统的组成实体
实体名称 定义 案例
控制器
执行器
被控对象
能对输入信号进行处理，并对控制系统内部发出控制指令的装置。
能将控制器信号装换成影响被控对象信号的装置。
要被控制的装置或生产过程。
马上行动
控制器 执行器 被控对象
刷卡门禁
红外线自动水龙头
抽水马桶水箱
红外感应装置+电子电路
读卡装置+电子电路
电动机
水泵
进水门阀
门
水流
水箱
浮子+杠杆
（连杆机构）
03
控制系统传递的量
系统（system）是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。
控制系统传递的量
03
控制系统传递的量
瞄准位置
生物电信号
力
击中位置
控制器
执行器
被控对象
输入量/给定量
输出量/被控量
控制量
03
控制系统传递的量
信息量的名称 概念 实物间的传递
给定量
控制量
被控量
执行控制的预定控制量，也是控制的理想结果。
能对被控对象产生作用，从而使被控量产生变化的量。
控制的目的量，也是控制的实际结果。
外界环境指向控制器
控制器指向被控对象
被控对象指向控制系统外
瞄准位置
击中位置
力
03
控制系统传递的量
有车？
声音信号
力
开启/关闭
开启/关闭
力
电信号
有车？
输入量/给定量
被控量
控制量
马上行动
输入量/给定量 控制量 输出量/被控量
声控灯
电信号
灯的亮灭
声音的有无
01
控制系统
小游戏
蒙上眼睛画——开环控制
睁着眼睛画——闭环控制
控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统
02
开环控制系统与闭环控制系统的区别
开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。
闭环控制系统：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。
区别一：输出量是否对系统控制过程产生影响
03
开环控制系统
执行器
控制器
被控对象
开环控制系统方框图
控制量
输入量
输出量
输入量/给定量 控制量 输出量/被控量
声控灯
电信号
灯的亮灭
声音的有无
电子电路
麦克风+电子电路
灯
声控灯控制系统方框图
电信号
声音的有无
灯的亮灭
继电器
开关
控制电路
灯
声音的有无
灯的亮灭
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量
继电器原理图
电信号
03
开环控制系统
执行器
控制器
被控对象
自动水龙头控制系统方框图
控制量
输入量
输出量
水泵
控制电路
水流
出水量
是否有障碍物
是否出水
03
开环控制系统
执行器
控制器
被控对象
人工泳池水位控制系统方框图
控制量
输入量
输出量
出水门阀
人
水池
出水量
设定时间
泳池水位
03
开环控制系统
人工泳池水位控制系统方框图
进水门阀
人
水池
出水量
设定时间
泳池水位
进水阀门
控制电路
水池
实际水位
水位检测装置
给定水位
自动泳池水位控制系统方框图
出水量
04
闭环控制系统
给定量：系统设定的量。
比较器：比较给定量与检测装置检测的输出量，将对比的结果以信号发送给控制器。
控制器：对比较器发出信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。
执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：执行器的输出信号。
被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。
输出量（被控量）：控制系统中所要控制的量，也是控制系统的输出信号。
检测装置：检测输出量的装置或元件。
执行器
控制器
被控对象
闭环控制系统方框图
控制量
给定量
输出量
检测装置
比较器
任务：水位控制系统的方框图
进水阀门
连杆机构
水箱
实际水位
浮子
给定水位
返回
出水量
05
1、有检测装置的就一定是闭环控制系统吗
检测装置检
测哪个量
开环控制系统
检测输入量
检测
输出量
闭环控制系统
讨论与思考
2、如图是太阳能自动跟踪控制系统及结构示意图，该控制系统能使太阳能电池板充分吸收太阳辐射的能量,提高发电系统的发电量。其工作原理是:传感器跟踪太阳相对方向，控制器根据偏差值控制电机运转，调整太阳能电池板的实际方向。根据上述材料,回答以下问题。
(1)根据示意图及描述，在控制系统方框图中"____”处填写相应的内容。
①________
②______________
③_________
___________
太阳相对方向
④____________________
比较器
控制器
太阳能电池板
电机
实际方向
传感器
2、如图是太阳能自动跟踪控制系统及结构示意图，该控制系统能使太阳能电池板充分吸收太阳辐射的能量,提高发电系统的发电量。其工作原理是:传感器跟踪太阳相对方向，控制器根据偏差值控制电机运转，调整太阳能电池板的实际方向。根据上述材料,回答以下问题。
(2)太阳能电池板无法根据太阳位置调整朝向，不可能的原因是_____ (从①电机损坏； ②控制器损坏；③电池板损坏中选择一项，将序号填写在“_____” 上)
③
3、请说说开环控制系统和闭环控制系统的区别。
01
开环控制系统：
①输出量仅受输入量控制；
②输入量与输出量之间的信号是单向传递；
③输入量与输出量往往是不同性质的量。
闭环控制系统：
①输出量返回到输入端，并对控制过程产生影响；
②构成一闭合回路；
③给定量与被控量是可比较的同一种性质的量。
4、是否所有控制系统都设计成闭环控制系统呢？
思考与讨论
在很多控制事例中
控制手段是综合的。
马上行动
控制系统 是否属于闭环控制系统 方框图
家用窗帘自动控制系统
电冰箱的温度控制系统
宾馆火灾自动报警系统
自动保温电热水壶控制系统
否
否
是
是
1、家用窗帘自动控制系统
2、电冰箱的温度控制系统
电动机
光的检测装置
窗帘
天亮或暗
窗帘的开/关
电机—压缩器组
控制电路
电冰箱
设定温度
实际温度
测温装置
3、宾馆火灾自动报警系统
报警装置
感烟控制装置
警钟
烟雾信号
报警电路
4、自动保温电热水壶控制系统
加热器
温控装置
热水壶
设定温度
实际温度
测温装置
02
开环控制系统与闭环控制系统的区别
声控灯控制系统
输出量
（灯的亮灭）
开环控制系统是由输入来控制输出的单向控制
输入量
（声音的有无）
马桶水位控制系统
闭环控制系统是输出量通过检测装置反馈回输入端参与控制的控制系统
输出量
（实际水位）
给定量
（给定水位）
检测装置
比较器
区别三： 开环控制：输入量和输出量是两个性质的量
闭环控制：给定量和输出量是相同性质的量
区别二： 开环控制：受外部信号控制
闭环控制：受内部信号控制

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