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第四章
控制与设计
通过控制蒸汽的进给量，使气缸活塞以不同的速度与加速度做
往复运动，再通过连杆机构，驱动车轮转，使机车获得不同
速度与加速度的直线运动。
普通开/关灯的亮度是固定的，要想改变亮度只能更换灯泡。
亮度可调灯通过旋转灯座上的旋钮，改变加在灯泡上的电压，流过灯泡的电流随之改变，从而使灯泡发出的亮度可调。
亮度可调台灯
控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展。
一、控制的涵义
这里所的手段就是控制技术。
控制事例 控制的对象 控制的目的 控制的手段
电风扇扇叶转速快慢的控制
自动门
音响的音量控制
电风扇
调节速度
换档
门
开关门
电动机
音响
音量的调节
旋钮
控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制和自动控制。
人工控制：控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。
关/开 门
驾驶汽车
自动控制：指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。
太阳能路灯
自动门
什么是控制系统？
电视机
切换信号(输入)
频道切换(输出)
脚蹬、曲柄、链轮
中轴、链条、飞轮
脚踩的力(输入)
车轮的转速
(输出)
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些
环节构成一个系统，称为控制系统。控制系统的输出与
输入之间有一定的对应关系。
1、控制系统的组成
被控对象
控制装置
2、控制系统的分类
开环控制系统
闭环控制系统
开环控制系统经典案例1：自动门的控制过程
传感器
控制器
门
电动机
传
感
器
控
制
器
被
控
对
象
执
行
器
有人否
开/关
输入
输出
开环控制系统经典案例1分析：自动门的控制过程
游泳池的定时注水控制系统
开环控制系统经典案例2
定时器
进水阀门
游泳池
水流量
设定注水时间
游泳池的水位
开环控制系统
1、开环控制系统
——如果控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈。
2、开环控制系统的组成方框图
传感器
被控对象
执行器
控制器
输入量
输出量
闭环控制系统案例1：水箱水位控制(p107)
１、这两种控制实现的功能一样吗？
　　分别是什么控制方式？
２、它们的组成分别是什么？
３、分别说一下它们的工作过程？
连杆机构
阀门
水箱
浮子
反馈
输入
输出
实际水位
设定水位
闭环控制系统案例2：电冰箱的温度控制系统
控制
电路
电机-压缩器组
电冰箱
制冷量
箱内实际温度
预置温度
检测装置
（热敏电阻）
闭环控制系统
1、什么是闭环控制系统
——能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。
2、闭环电子控制系统方框图
输入
被控对象
执行器
控制器
输出
反馈
比较器
检测装置
闭环控制系统的工作过程：
控制器
执行器
被控对象
反馈环节
输入
输出
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，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的驱动，产生输出信号；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。
１、从构成形式上看，二者的不同表现为有反馈和无反馈
２、从本质上讲，二者的不同在于信息的传递方式不同。
闭环控制系统与开环控制系统是两类不同的系统。
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
干扰信号
+
反馈环节
-
比较
案例分析1：
声控灯系统
声-电传感器
触点延时开关
走道灯
有/无声音
灯亮/灭
案例分析2：希罗的自动门控制系统
火炉
连动
装置
庙门
祭坛点火
/火熄灭
门的开/关
轴的转动
眼睛
大脑
手、阀门
容器
给定值
比较器
液面位置
案例分析3：人工调节液面
水流量
热电偶
控制器
加热器
加热炉
设定温度
比较器
加热炉的温自动控制系统
热量
实际温度
案例分析4：加热炉的自动控制系统
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
1、开环控制系统
2、闭环控制系统
反馈环节
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
比较器
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。
　　 在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。
干扰因素
电冰箱的温度控制系统，
下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素
开电冰箱门
电冰箱所在房间的温度从20度变到32度
把热菜热饭放入电冰箱中
在电冰箱外放一盆冷水
是
是
是
否
马上行动

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