资源简介

(共24张PPT)
一、控制系统设计的一般思路
二、控制系统的设计与实施案例
引入：
如果要在马桶内安装一个抽气机，将马桶内的气体直接抽到水箱内的水中，通过水的过滤，消除臭气。这样，由于马桶内的空气流向发生变化，如厕时马桶内发出的声音也可得到控制。
一、控制系统设计的一般思路
系统要达到的目标？
控制的对象？
被控对象的特性？
被控量和控制量？
外界的主要干扰因素？
怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？
设备和元件？
控制系统的设计
实施控制系统所需的设备、元件等
系统的成本分析
控制系统调试、运行和评价
控制系统的方案选择
分析被控对象的主要特征
明确控制的目的
确定被控量、控制量
分析主要的干扰因素
。。。 。。。
　 1.设计一个控制系统，是选择开环控制还是闭环控制，应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定。
　2.在控制系统设计过程中，被控对象的特性往往难以直接得到，通常是通过了解被控对象的输入与输出之间的关系来分析它的基本特性，从而确定控制器的运算方式(暗箱方法)。
　 3.一个控制系统中可能存在若干个干扰因素，需要分析主次，找出对系统影响最大的干扰因素。
一、控制系统设计的一般思路
　4.被控量与控制量的确定是控制方案的关键，对于简单控制系统，需要控制的量往往被确定为被控量，控制量应选择可控的、对抑制干扰因素和保持系统稳定又明显作用的量。
　 5.执行器、检测器的选择：一是要根据被控量和控制量的需求，二是要根据控制的条件进行。
设计要求：
电吹风能根据不同档位输出不同种类的风。
案例分析1：电吹风控制系统的设计
设计分析：
被控对象——电吹风
被控量——风的速度和温度
控制量——电机的电压
干扰因素——房间温度、电源电压的波动
工作过程：
电机、风扇、电热丝
设定电吹风的档位
（输入）
风的速度和温度
（输出）
设计要求：
控制输出的风速。
案例分析2：电风扇风速控制设计
设计分析：
1.电风扇风速控制这个系统要达到的目的是什么？
2.控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？
3.需要哪些零部件组成控制系统？被控量的控制量分别是什么？
4.外界的干扰因素是什么？影响的程度有多大？
5.怎样做到经济实用？设计更安全？
6.该控制系统各部件的设计还与什么有关
案例分析3：抽水马桶水位自动控制
设计要求：
当水位达到某一指
定高度时，进水口停止
进水。
设计要求：当水位达到某一指定高度时，进水口停止进水。
设计分析：
根据设计要求，选择闭环控制系统。被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量，水箱水位的高度与进水量之间呈线形关系，主要干扰因素是水箱的出水流量。
方案构思：
采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某个高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际水位高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱的水位达到水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。
控制过程：
转动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。
给定水位
杠杆比较
进水阀门
水箱
水位
浮球
+
-
控制过程方框图：
设计要求：
抽气机能根据不同的档位（如电风扇的风速控制器）改变抽风量的大小。
设计： 马桶内抽气控制系统
设计分析：
抽气机控制系统的的被控对象是抽气机装置，被控对象是抽气量的大小，控制量是电机的电压，干扰因素是电源电压的波动。
抽气机控制的工作过程：抽气机是通过电动机带动真空泵将气体从马桶内抽到水箱之中的。
分组讨论：
1.设计马桶内抽气控制系统方案，画出流程方框图。
2.讨论设计还存在哪些问题，如何改进。
方案构思：
设定抽气机的挡位就设定了电动机电压，接通电源后，电动机带动真空泵，将马桶内的气体抽到水箱中，输出的就是预设定抽气大小的量。
工作过程：
电机，真空泵
电源（输入）
抽气的量
（输出）
抽气机的档位
作业：
马桶内抽气装置的模型制作。
　1.确定了抽气机控制系统的设计方案后，画出必要的电气线路图。
　2.选择适当型号的元件和配件，进行组装。（老师提供相应的配件和原材料，学生现场制作）
　3.进行调试，测试能否实现设计目标，提出改进意见。

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