资源简介

(共36张PPT)
第一章　电子控制概述
选择性必修1　电子控制技术
知识体系
教材解读
一、电子控制技术与电子控制系统
1.感知电子控制技术的应用
(1)控制技术的发展
控制技术已从人工控制发展到机械控制,再发展到当代的电子控制。
(2)电子控制技术的含义:运用电子电路实现控制功能的技术。
(3)电子控制技术的应用
不仅在生活中为我们所用,而且被广泛用于工业、农业、医疗、军事、航空航天等领域。比如:智能扫地机器人、自动生产线、农业温室等。
2.探析电子控制系统的特点
以电子技术为核心的控制系统叫作电子控制系统。在电子控制系统中,有电阻、电感、电容、二极管、三极管、传感器、集成电路等电子元器件,它们相互作用、相互依赖,形成一个整体,以实现控制的目的。[注意:不是所有的电器都属于电子控制系统,如普通电熨斗的温控系统,它的核心部件是双金属片(利用热胀冷缩原理)]。
二、电子控制系统的组成和工作过程
1.电子控制系统一般可分为输入、控制(处理)和输出三个基本的组成部分。用方框图表示如下图所示:
(1)输入部分:输入部分通常由各种传感器组成,输入信息可以有各种形式,可以是作用力,也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数。输入部分相当于人的感官,能将采集到的非电量变化转变为电量的变化。例如,红外自动门,输入部分(红外传感器)就是把人的红外辐射信号转变为电信号(电压或电流)的变化。
(2)控制(处理)部分:控制(处理)部分一般由具有各种控制功能的电子电路(或微处理器)组成。它的作用相当于人的大脑,能对送入的电信号进行比较、分析和处理,并发出指令。例如,超速拍照系统中的微电脑将汽车行驶速度与设定的最高车速进行比较,若超速,便对摄像头发出拍照指令;指纹锁系统中的微处理器将送入的人手指纹信息与事先采集的指纹库中的指纹做比对,若比对成功,则向执行机构发出开锁指令。
(3)输出部分:输出部分一般由电磁继电器、伺服电机等多种执行机构组成。输出信号可以控制位移,如电磁继电器中衔铁的运动、电动机的转动等,也可以控制声音、光等,如扬声器中发出的音乐声。输出部分相当于人的手和足,作用是执行控制(处理)部分的指令,进行某种操作,实现某种功能。
2.电子控制系统的工作过程(以光控路灯为例)
三、开环电子控制系统和闭环电子控制系统
1.反馈是指对输出结果进行检测,并将检测到的值与设定值比较,从而调整系统控制的过程。例如:变频空调温度控制系统中,温度传感器不断对室内实际温度(输出量)进行检测,并将其与设定温度值相比较,根据偏差值调整外机压缩机制冷(或制热)功率。
2.开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别
开环电子控制系统没有反馈过程,适用于被控对象的状态比较简单(例如,红外自动门只存在开启和关闭两种状态)、被控量的控制精度要求不高的情形(开环电子控制系统没有反馈环节来克服干扰的影响)。开环电子控制系统一般结构简单、造价较低。闭环电子控制系统有反馈环节,并利用反馈来提高控制的精度。一般来说,闭环电子控制系统的控制符合以下特征中的一个或几个:
①控制目的是使某个物理量稳定在某个值(或某个区间)。所以被控量必须是可以精确度量的物理量,而不能是门的开启或关闭的状态。
②能克服干扰的影响,保证输出量的精确,有“稳定”“保持”“恒”等字眼。
③检测的是输出量,检测、比较的目的是保证控制结果的精确,而不是作为控制的触发条件。
④输出量的变化会引起控制量的变化,即执行部件的运行与否(或运行方向)是以检测到的输出量与设定值比较的差值来决定的,有如“当达到设定值时,执行器停止运行”一类的说法。如果以上特征都不符合,则可能是开环电子控制系统。
3.常见的闭环电子控制系统的工作过程
在生活中,采用闭环电子控制系统的家电很多,如智能型电饭煲、电冰箱、空调、智能控温花洒等。
典例变式
[典例1] 如图所示两款电饭煲,图a是老式电饭煲,用双金属片作为感温组件来实现加热状态到保温状态的自动切换,图b是智能电饭煲,微电脑智能控制,具有煮饭、定时、保温、进度显示等功能。以下对于两种电饭煲的评价中,不正确的是(　 　)
A.老式电饭煲属于人工控制
B.智能电饭煲定时系统、进度显示系统都属于开环控制系统
C.老式电饭煲属于机械控制
D.智能电饭煲以电子控制技术为核心,是电子控制系统
A
解析:人工控制系统是指控制过程需要人的全程、直接干预,而普通电饭煲从加热到保温的跳变是自动进行的,所以它是自动控制。故选项A不正确。
[变式1] 以下自动控制不属于电子控制系统的是(　 　)
A.IC卡门锁控制系统 B.光电鼠标
C.连杆式水箱水位控制系统 D.楼道声控灯
C
解析:电子控制系统是以电子电路实现控制功能的,而连杆式水箱水位控制的核心控制部件是连杆,利用的是杠杆原理。
[典例2] 开环电子控制系统和闭环电子控制系统的本质区别是(　 　)
A.有无检测环节 B.有无比较、分析和处理,并发出指令
C.有无传感器 D.有无反馈
D
解析:本题考查开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别。任何电子控制系统都有输入和控制(处理)部分,信息都通过传感器检测,由控制(处理)部分处理并发出指令。而有无反馈是开环和闭环电子控制系统的本质区别。
[变式2] 生活中我们常用到下列物品,属于开环电子控制系统的是(　 　)
A.感应式水龙头 B.电冰箱的温度控制
C.马桶水箱水位控制 D.电加热炉恒温控制
A
解析:从反馈来看,闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。所以能对被控量实现准确控制,是闭环的根本特征之一。选项中除了感应式水龙头,其他都能实现输出量的准确控制;而感应式水龙头的输出量是水龙头处是否出水,不是量的精确控制。
[典例3] 下列关于电子控制系统基本组成部分的描述,合理的是(　 　)
A.输出部分能将采集的非电量变化转变为电量的变化
B.控制(处理)部分是执行命令,进行某种操作
C.输入部分一般由具有各种控制功能的电子电路组成
D.输出部分一般由电磁继电器、伺服电机等多种执行机构组成
D
解析:电子控制系统的输入部分一般由传感器组成,将采集到的非电量变化转变为电量的变化,故选项A、选项C说法不合理;控制(处理)部分一般由电子电路(或微处理器)组成,具有控制功能,故选项B说法不合理;输出部分一般由电磁继电器、伺服电机等多种执行机构组成,作用是执行控制(处理)部分的指令,进行某种操作,实现某种功能,故选项D说法合理。
[变式3] 为了人们的出入方便,一些宾馆、酒店和银行门口都安装了如图所示的自动感应门,当人走近大门时,大门就会自动打开。在大门上方安装有红外检测装置,控制电路能启动电机正转或反转,使门向两边打开或关闭。关于该自动门的说法不正确的是(　 　)
A.自动感应门属于电子控制系统
B.自动感应门控制系统主要包括红外检测装置、控制电路和电机三个组成部分
C.自动感应门的输入部分是门的开启或关闭
D.自动感应门的被控对象是门
C
解析:自动感应门控制系统属于电子控制系统;该系统的输入部分、控制(处理)部分、输出部分分别是红外检测装置、控制电路、电机;被控对象是门。故选项C说法不正确。
[典例4] 某核电站运行时,高压循环水经过反应堆被加热到300~400 ℃,这些高压循环水再把蒸汽发生器中的水加热成蒸汽用于发电。为了保证系统的正常运行,需要控制循环水的温度,其控制过程为(原理如图所示):工作人员通过预置温度调节装置设置好循环水的温度后,热电偶测出循环水的温度,该温度被传送到控制机构与设定的温度进行比较,根据偏差值通过驱动机构调节控制棒,控制反应堆的发热功率,使水温达到预设的值。请根据控制原理示意图及其描述,把下面的方框图补充完整。
预置温度调节装置
控制机构
循环水
热电偶
解析:该电子控制系统属于闭环电子控制系统,用于保持循环水温度恒定,所需温度由工作人员通过预置温度调节装置设定,故①处为预置温度调节装置;②为控制(处理)部分,用于对预置设定和输出中检查到的电信号进行比较、分析和判断,并发出命令,故②处为控制机构;③是被控对象,该电子控制系统主要实现对循环水的温度的控制,故③处为循环水;④是检测装置,在本题中应该由温度传感器组成,题目中能起到温度传感器作用的就是热电偶,故④处为热电偶。
[变式4] 如图所示是一高精度闭环热风温度控制系统,温度传感器检测热风器吹出热风的实际温度并传给温度控制器,温度控制器将实际温度与设定温度进行比较,进而调节热风器的工作。请分析该控制系统,并回答下列问题。
(1)请你根据该高精度闭环热风温度控制系统图,补充下图中①和②处相应内容。
①　　　　;②　　　　　　。
热风器
温度传感器
(2)在该电子控制系统中,对信号进行比较、分析和处理,并发出指令的装置是　 。
(3)检测部分将被控对象的温度转变为电信号,传递到控制部分进行比较,这个过程称为　　　　。
温度控制器
反馈
开环控制系统对比闭环控制系统
重难拓展
项目 开环控制系统 闭环控制系统
定义 输出量不对系统的控制产生任何影响 输出量返回到输入端,对系统控制产生影响
有无反馈 无 有
能否自动调整和补偿 否 能
能否抗干扰 否 能
控制精度 比较低 高
结构 简单 相对复杂
适用场合 控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合 要求高精度和高可靠性的场合
感谢观看

展开更多......

收起↑