资源简介

(共22张PPT)
第一节
什么是控制
EDUCATION
2
0
2
3
学习目标:
1、理解控制的含义
2、了解控制的手段（分类）
3、理解控制在生活和生产中的应用
一、控制实例
控制是一个充满新奇和挑战的话题。 从本质上说， 控制是一个跨学科的综合性学科， 它从古至今已深入到人们生活和工作的方方面面。
蒸汽机车以不同的蒸汽进给量，使汽缸活塞以不同的速度与加速度做往复运动，再通过传动机构驱动车轮旋转，从而使列车获得不同速度与加速度的运动。
磁浮列车控制的最基本要求就是要保证磁浮列车能够在一定程度的各种扰动作用下保持平衡稳定的悬浮，通过对悬浮高度进行良好控制来实现磁浮列车的稳定性、安全性和舒适性。
鸡舍自动饮水器的控制
当饮水盘缺水时，其总重量减轻，弹簧收缩驱动控制杆左端向上运动，将出水阀门打开，自来水从阀门体下端沿饮水盘上表面流入水盘；当水面达到一定高度后，饮水盘总重量增加，加大了弹簧拉力，使控制杆左端向下运动，将出水阀门关闭，自来水停止流出。因此，饮水盘内的水面可自动维持在某一高度上。
空调机制冷、制热的控制
工作原理：使用空调时，首先要设定温度，同时空调机会自动检测室内温度，并比较这两种温度的差值。如果室内温度低于设定温度，空调机不工作；当室内温度高于设定温度时，空调机开始工作。此时，制冷剂在室内机（蒸发器）中由液态变为气态，吸收大量热量，从而降低室内温度，而压缩机和室外机的作用是把离开蒸发器的气态制冷剂压缩冷凝为液态制冷剂，并把热量释放到室外。
1、概念：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。
例如：利用自动浇灌装置给植物补水，并且通过改变进气管在接水盘中的位置控制水位。
二、控制的含义
非期望方向
事物（控制对象）
期望方向
通过一定的手段
2、控制产生的原因：
由于事物的发展与变化具有多样性，为了让事物发展的结果是人们所期望的，需要“控制”。
3、控制的三要素
目 的
对 象
手 段
控制要达到什么目的
控制的对象是什么
采取什么控制手段
举例：汽车的转向控制:控制目的:改变行驶方向 控制对象:车轮
控制手段：驾驶者通过转动方向盘推动转向杆，再带动车轮转向。
二、控制的含义
控制类型
1、按照是否有人工干预情形来分类
人工（手动）控制：控制的过程有人的直接干预和全程干预
自动控制：控制的过程无人直接参与
智能控制：自动控制领域里的一个新的分支和发展方向
三、控制的分类
智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标。如：无人驾驶的汽车，智能机器人，学校智能控制系统等。智能控制主要用于解决复杂系统的控制问题。
三、控制的分类
1、按照是否有人工干预情形来分类
机械手
气动控制：利用气体的力量实现控制。
车门开或关
喷雾器喷洒农药
空气压缩机
气动阀门
2.按照控制信号流和执行部件的不同，控制可分：
气动控制、液压控制、电动控制、机械控制、电子控制
三、控制的分类
在很多控制的事例中，控制的手段是多样、综合的。
如机械手通常由控制系统、驱动系统和执行系统组成，就是由电子、气动或液压与机械控制的结合。
机器人是由机械、电子、智能等综合控制。
机器人
拓展
3.控制按是否有反馈可分为开环控制、闭环控制
开环控制概念：控制中不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统。
特点：无反馈
如红绿灯定时控制
闭环控制概念：能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据误差及时调整控制作用。
特点：有反馈，反馈影响控制。
如空调房间温度控制系统，电冰箱温度控制系统。
三、控制的分类
四、控制在生产和生活中的应用
EDUCATION
2
0
2
3
第二节
控制系统的基本组成和工作过程
一、典型控制系统案例分析
例1自动门控制
自动门的动作过程:当门口没有人时，门是关着的，即常关状态(图4-11);当有人来到门口时，门自动打开工作，即打开状态(图4-12);当人离开门口后一小段时间，门又自动关闭,返回常关状态。
一、典型控制系统案例分析
例1自动门控制
自动门的组成和工作过程：
组成：（1）门；（2）电动机；（3）控制器；（4）传感器。
工作过程：
（1）当有人到达门前一定距离时，传感器感知，并发出
“有人”信号。
（2）控制器接到传感器拿过来的信号，经变换放大后传给电动机。
（3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开。
（4）在门附近无人的情形下，控制器保持开门信号延时
（如10s）后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。
人（有/无）
传感器
控制器
电动机
（执行器）
门
（被控对象）
输入
输出
门（开/关）
【阅读材料】输入与输出
在自动门控制系统中，有人，就是有了一种信号。信号被传感器感知，
通过传感器给系统以输入。这种输入信号、输入作用，简称为输入。
系统在输入的作用下，被控对象对输入产生相应的动作，即响应。
如有人时，门就被打开。门打开，就是输出信号、输出作用，简称输出。
这里的输入与输出，实际上指的是状态，如有（无）人、门开（关）。
当水箱内的水没有达到设定的水位（水箱内的“”所示）时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水;当水面达到设定位置,水龙头关闭。它有两种控制方式:一种是人工控制(图4-14);一种是自动控制（图4-15)。下面分别分析、研究这两种控制。
一、典型控制系统案例分析
例2 水箱水位控制
控制方式 系统组成 工作过程 对比
人工 水箱；阀门；人 水面低于设定水位，人工放水，高于设定水位，人工关水 自动控制中浮子和连杆机构的作用，相当于人工控制中的人眼、人脑和人手的作用。
自动 水箱；阀门；连杆机构；浮子 低于设定水位，浮子下落，阀门打开，进水；达到设定水位，通过连杆机构，关闭阀门。
一、典型控制系统案例分析
例2 水箱水位控制
一、典型控制系统案例分析
例2 水箱水位控制
实际水位为被控量，即输出量;阀门开度(开/关)为控制量。
案例2中，信息流经一个闭合环路，这类系统称为闭环控制系统。闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环节，称为反馈。符号“ ”代表输入信号与反馈信号比较，称为比较环节。而案例1中，没有反馈，也就不存在闭环，这类系统称为开环控制系统。
人（有/无）
传感器
控制器
电动机
（执行器）
门
（被控对象）
输入
输出
门（开/关）
二、控制系统的基本组成和工作过程
（一）控制系统的基本组成
（二）开环控制系统与闭环控制系统的比较
二、控制系统的基本组成和工作过程
名称 优点 缺点
开环控制系统 结构和原理比较简单，仅有一条开放路径 控制精度不高
闭环控制系统 较高的控制精度和较强的抗干扰性能 结构较为复杂
1.输入信号和反馈环节传回来的反馈信号相比较，产生偏差信号。
2.控制器根据偏差信号的大小和极性（正或负），产生控制作用，传给执行器。
3.执行器将此信号放大、变换后，传到被控对象上。
4.被控对象受执行器传来的信号(控制信号)的驱动，产生输出信号。
5.与此同时，反馈环节又将感知到的被控对象的输出信号，经变换后产生反馈信号。
二、控制系统的基本组成和工作过程
（三）怎样理解闭环控制系统的工作过程
EDUCATION
2
0
2
3
第三节
控制系统框图

展开更多......

收起↑