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第四单元 控制及其设计
苏教版通用技术 必修《技术与设计2》
第三节 闭环控制系统的工作过程
理解闭环控制系统的含义；认识反馈和干扰因素。
01
通过实践体验，能分析闭环控制系统的基本组成和工作过程。
02
通过案例分析简单的闭环控制系统，学会画闭环控制系统的方框图。
03
学习目标
学习内容
CONTENTS
任务一 解析闭环控制系统工作过程
任务二 辨析反馈在控制系统中的作用
在自动门控制系统中，如果把红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号看做输入量，门的开启看作输出量，请根据自动门的打开工作过程，写出方框图。
案例分析--自动门的控制系统
红外装置检测红外信号
控制电路
电机
门
门开
转动量
复习导入
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量
控制量
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，这种控制系统称为开环控制系统。
控制系统：任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制系统。
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量
控制量
复习导入
情境1
陈晨家阳台上种植了三盆绿萝，绿萝喜阴湿、忌干燥。暑假，陈晨和爸爸妈妈打算出去旅游半个月，请你帮陈晨设计一款自动浇水控制系统,让该系统能每3天给绿萝进行一次浇水。
绿萝
喜阴湿忌干燥
“无精力、无耐心、无经验”的三无选手的首选推荐绿植
情境1
情境2
陈晨旅游回来，妈妈又在阳台上种植虎皮兰。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
情境2
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
【任务一 解析闭环控制系统的工作过程】
【任务一 解析闭环控制系统的工作过程】
闭环控制系统
特征
闭环控制系统的一般方框图
定义
控制系统的输出量返回输入端对控制过程产生影响的系统。
系统的输出量影响控制过程，
输入量到输出量之间的信号是循环传递，
存在反馈环节和比较环节。
被控对象
执行器
控制器
给定量
控制量
检测装置
+
-
被控量
比较器
【任务一 解析闭环控制系统的工作过程】
被控对象
执行器
控制器
输入量
控制量
输出量
（被控量）
开环控制系统
闭环控制系统
被控对象
执行器
控制器
给定量
控制量
检测装置
比较器
+
-
输出量
（被控量）
【任务一 解析闭环控制系统的工作过程】
（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）
【任务一 解析闭环控制系统的工作过程】
当冰箱内新放入物品，或受环境影响，冰箱内温度升高时，热敏装置（温度监测装置）感受到这个实际温度，并以电量形式输给控制电路，在与设定温度相比较后，输出一个温差电量，这个温差电量经放大后，拖动电机转动，带动压缩机工作，增加制冷量，使箱内温度降低，随着箱内温度的降低，温差电量随之减小，直至为0，压缩器停止工作，箱内温度回到设定温度。
思考：电冰箱温度控制是开环控制还是闭环控制？该控制系统的的方框图是怎样的？试着画一画。
牛刀小试
电冰箱的温度控制系统
（制冷量）
被控对象
执行器
控制器
输入量
控制量
输出量
被控对象
执行器
控制器
给定量
控制量
检测装置
比较器
+
-
开环控制系统
闭环控制系统
被控量
思考：是何因素使得开环与闭环控制的精度有所区别？
反馈环节
反馈：将输出量通过检测装置返回到输入端，并与输入量进行比较的过程。
在自动控制系统中，将输出量通过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。
什么是反馈？
反馈作用
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。
闭环控制系统中必定存在反馈
反馈
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
如放在露天阳台上，当外面下雨时，两种控制有什么不同？
干扰
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
什么是干扰？
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。
干扰因素
你在认真做作业时，蟑螂跑到你的脚下
给定脚踩的力
行驶的速度
路面（上下坡、障碍物）
风
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
干扰因素
⑴开冰箱门；
⑵电冰箱所在房间的温度从20度变到32度；
⑶重新设定温度；
.........
在电冰箱的控制系统中，下列哪些属于干扰因素？
是
是
否
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
干扰因素可能有一个，也可能有若干个；
干扰因素有自然环境造成的，也有人为的；
干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中；几乎所有控制系统都存在着干扰因素，干扰不可能被杜绝
关于干扰因素
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
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）
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
干扰因素是否一无是处？
在一般控制系统中，干扰因素需要被克服。在有些情况下，却可以利用干扰因素实现某种目的。
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
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
系统成本
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
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
低
告
西瓜含有大量水分及多种人体所需的矿物质。我们买西瓜时怎么挑选？
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
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
【任务二 辨析反馈在控制系统中的作用】
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
【课堂小结】
练一练
根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打“ ”
开环电子控制系统 闭环电子控制系统
电子表的定时控制
光控窗帘控制系统
空调温度控制
程序控制洗衣机
ATM
冰箱温度控制
电热水器
【当堂检测】
下 课!
技
术
与
设
计
2

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