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控制与设计
何玉东
一、什么是控制
1、控制的定义
人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展，这就是控制。
大禹治水
思考：大禹治水过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？
2、对控制现象理解必须从三个方面入手：
（1）、对象：
（2）、目的：
（3）、手段：
控制的对象是什么？
控制要达到什么目的？
要采用什么样的手段来控制？
控制事例 控制的对象 控制的目的 控制的手段
大禹治水
人力三轮车转弯中的方向控制
洪水
治理洪水
疏通河道，泄洪为主
人力三轮车
改变三轮车行驶的方向
双手转动车把
马上行动
二、控制系统
1、控制系统的定义
任何一种控制的实现，都应通过若干个环节，这些环节有序连接就构成了一个系统，称为控制系统。
电风扇的风速控制系统
电风扇风速的挡位
电风扇的风速
（输入）
（输出）
电机、风叶
2、控制系统的组成
我们就以投掷飞镖和调整音响音量为例来分析控制系统的基本组成。
大脑
肢体
力
飞镖
落点
期望值
给定量
控制器
被控对象
执行器
控制量
被控量
控制器（大脑）
执行器（肢体）
控制量（力）
被控量（音量）
给定量
被控对象（音响）
耳朵
反馈环节
给定量
投掷飞镖的过程
控制器（大脑）
执行器（肢体）
控制量（力）
被控量（音量）
给定量
被控对象（音量）
反馈环节（耳朵）
控制器（大脑）
执行器（肢体）
控制量（力）
被控量（落点）
被控对象（飞镖）
比较器
调节音响音量的过程
闭环控制系统
开环控制系统
被控对象
执行器
控制器
给定量
被控量
控制量
开环控制系统的通用方框图：
被控对象
执行器
控制器
控制量
反馈环节
比较器
给定量
被控量
闭环控制系统的通用方框图：
单向传递
形成回路
通过对案例的分析，我们可以得到：开环控制系统的输入量与输出量往往是不同性质的量
控制系统案例
1、游泳池定时注水控制系统
游泳池
进水阀门
定时器
设定注水时间
（输入量）
水流量
（输出量）
游泳池水位
烘手机
电路开关
红外线传感控制器
人体热辐射信号
暖风
电流
2、自动烘手机控制系统
控制系统案例2
1、家用抽水马桶水箱控制系统
水箱
进水阀
控制器
水流量
浮球
比较器
给定水位
水箱水位
（3）小结开环控制系统与闭环控制系统的区别
控
制
系
统
开环
闭环
1.给定量到被控量之间的信号是单向传递，控制系统的被控量不对系统的控制产生任何影响
1.输出量到输入量之间的信号形成一个回路
系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响
2.输入量与输出量往往是不同性质的量
2.输入量与输出量是可比较的同种性质的量。
课堂练习
1、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
电风扇
空调
学校自动铃声
程序控制洗衣机
智能洗衣机
声控灯
电热水器
2 、下列关于控制系统工作过程的说法，正确的是( )
A ．信息只能从输入端传至输出端
B ．信息只能从输出端传至输入端
C ．开环控制系统的信息只能从输入端传至输出端
D ．闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端
C
3、在下面四项中，选择不正确的一项（ ）
闭环控制系统都具有反馈环节
闭环控制系统又称为反馈控制系统
具有反馈环节的系统是闭环控制系统
D. 反馈环节是闭环控制系统的基本特征
C
5 ．为了降低家用抽水马桶水箱水位的高度，可采取的措施是（ )
A ．增大进水流量 B ．减少进水流量 C ．调节降低浮球的位置 D ．调节升高浮球的位置
4 ．在下面 4 个控制系统中，属于闭环控制系统的是（ )
A ．电风扇的定时控制系统 B ．公共楼道路灯延时控制系统 C ．棚室温度恒温控制系统 D ．商店自动门控制系统
C
C
2、如图是声控灯系统组成示意图，根据你的理解和认识回答下列问题：
传感器
声响
电路开关
电灯
电
源
⑴声控灯的优点有哪些？
⑵如果声控灯的附近并没有来人，而
出现意外的声响，如楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响，灵敏度高的声控灯也会应声而亮。为避免这种情况你有什么好办法？
⑶画出声控灯的系统框图。
方便、省电
把传感器的灵敏度调小一点。
传感器
电路开关
电流
电灯
灯亮
震动

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