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通用技术高考复习(四)
技术与设计2
第四单元 控制与设计
1、控制系统
2、开环控制系统
3、闭环控制系统
4. 、控制系统的设计与实施
1、控制：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.
*控制的三要素：目的、手段**、对象 (P96-97)
**控制的手段：从控制过程中人的作用可分为人工控制与自动控制***，按照执行部件的不同可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制。（P97-98）
自行车的传动（或动力）控制系统（control system）
脚蹬、曲柄、链轮、
中轴、链条、飞轮
脚踩的力
（输入）
自行车行驶的速度
（输出）
踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
自行车的制动（或刹车）控制系统是怎样的呢？
思 考：
电风扇的风速控制系统（control system）
电机、扇页
电风扇风速的档位
（输入）
风速
（输出）
一个档位对应着一个风速。
1、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。
马上行动吧！
是否属于控制系统 输入 输出
电饭煲
脱粒机
红外线自动水龙头
是
通电信号
温度
是
是
通电信号
检测到人手信号
脱粒量
出水量
开环控制系统：输入量→控制器→执行器→控制量→被控对象→输出量 （重 点）
开环控制系统中的输出量不对系统的控制产生任何影响。
例：自动门的控制系统;普通电灯的控制系统。
被控对象
执行器
控制器
输入量
控制量
输出量
简单开环控制系统的方框图
控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。
执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：即执行器的输出信号。
输入量：即控制系统的给定量。
输出量：即控制系统所要控制的量。
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
归纳总结
灯的开关控制的过程：
输入信号
输出信号
灯
开关
游泳池注水手动控制系统方框图：
游泳池
进水阀门
定时器
设定注水时间
（输入）
水流量
游泳池的水位
（输出）
灯的开关控制的方框图：
灯
电路
开关
手的动作
（输入）
电流
光线
（输出）
吊扇的控制是开环控制 还是闭环控制
写出控制系统的方框图
手的动作
挡位开关
电动机
控制量
风扇
风速
控制量是什么
电动机的转速
三、闭环控制系统
1、定义：
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
课本P106页
*闭环控制系统：给定量→比较器¤→控制器→执行器→控制量→被控对象→被控量
反馈* 检测装置 【重点！】
闭环控制系统把系统的输出量返回到输入端并对影响控制过程。其核心是通过反馈*来减少被控量的偏差。 例：抽水马桶水箱水位控制 P120
干扰因素：在控制系统中，除输入量外，
影响被控对象，引起被控量变化的各种因素 (P109)
反馈：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。闭环控制系统中必定存在反馈，闭环控制系统核心是通过反馈减少被控量的偏差 (P110)
反馈环节的作用也是稳定输出量
游泳池自动水位控制系统方框图：
简单闭环控制系统的方框图：
被控对象
执行器
控制器
给定量
控制量
被控量
检测装置
比较器
-
+
游泳池
进水阀门
控制器
给定水位
水流量
游泳池的水位
（输出）
检测装置
比较器
+
-
三、闭环控制系统
四、小结
控
制
系
统
开环
闭环
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响
系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递
系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响
输出量到输入量之间的信号形成一个回路
2、功能模拟：以功能和行为的相似为基础，用“模型”模拟“原型的功能和行为的方法。
如用电脑模拟人脑的功能下棋.
3、黑箱方法：通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及功能的方法。如一个西瓜，通过看瓜蒂、摸花纹、拍西瓜。来判断西瓜的生熟程度、及质量的好坏。
4、开环控制系统设计案例：P119、P121-123 闭环控制系统设计案例：P120
写出吊扇控制系统的方框图.
并指出该系统的控制量. 被控对象. 输出量
如图所示，是电饭煲电路简图。其中，K1为磁钢式限温开关，K2为双金属片保温开关，R为电热盘中管状电热元件，T为热熔式超温保护器，R1、R2为限流电阻，L1为煮饭指示红色氖灯，L2为保温指示黄色氖灯。试述电饭煲的工作过程。原理如下：电饭煲的奇异功能，就在于K1、K2两个开关的妙用。 插头插入电路，闭合K1之前，你会看到红、黄两指示灯交替发光。内锅温度开始较低，双金属片开关K2自动接通，L2支路被短路，黄灯L2不亮，红灯亮，且 R发热。当内锅温度达到70摄氏度—80摄氏度时，K2自动断开，由于R<家用电饭锅的工作原理如图所示,写出保温时的控制系统的方框图.
并写出控制器是什么 控制对象是什么
控制量是什么 输出量是什么
干扰因素是什么
-
电饭锅
加热器
控制器
给定温度
热量
电饭锅的实际温度
（输出）
检测装置
比较器
+
-
电饭锅保温时的控制系统方框图如下
干扰因素
控制器是K2
控制对象是电饭锅
控制量是热量
输出量是电饭锅内的实际温度
干扰因素是房间内温度的变化和电源电压的波动

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