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(共32张PPT)
技术与设计2
第4单元 控制与设计
25．如图所示为简化的飞机飞行状态控制系统。陀螺仪检测飞机的飞行状态后，将信号送给自动驾驶仪，自动驾驶仪将飞行状态与给定状态进行比较，根据偏差值控制舵机运转，舵机操纵飞机尾翼，调整飞行状态。（2008.10高考题）
（1）请根据上面的示意图，补充完整飞机飞行状态控制系统方框图。（在“▲”处填写相应的内容）
（2）陀螺仪将检测到的飞行状态信号传送到自动驾驶仪与给定状态进行比较的过程称为
▲ 。
（3）在飞机飞行过程中，遇到气流时，飞行状态会发生变化，这种给定状态以外引起飞行状态变化的因素称为 ▲ 。

美国西雅图12月15日上午10时(北京时间16日凌晨2时)波音787客机从埃弗雷特潘恩机场首次起飞，这标志着9个月的空中测试正式拉开序幕。
新闻点评：回答设计的7个原则及技术试验(优选、模拟、虚拟、强化、移植),波音787是1995年以来波音公司首次推出的全新机型，其设计特征突出碳纤维材料的使用，比传统的铝质蒙皮客机更轻，更节能。[波音787是1995年以来波音公司首次推出的全新机型，其设计特征突出碳纤维材料的使用，比传统的铝质蒙皮客机更轻，更节能。
控制与设计章节概要
控制的手段与应用
控制系统的工作过程与方式
闭环控制系统的干扰与反馈
控制系统的设计与实施
一、控制的手段与应用
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，这就是控制，控制即干预。
理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。
案例：大禹治水
控制的基本对象、目标和手段：
对象分静态对象和动态对象；
基本目标有“抑制干扰”和“追踪目标”：如空调为抑制干扰，导弹为追踪。
控制的手段有“前馈控制”和“反馈控制”。
一、控制的手段与应用
控制手段：人工控制、自动控制
人工控制又称手动控制：是在人的直接干预和全程干预下进行的。
自动控制：是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。
特别注意：自动控制系统与自动系统不一样
详见案例1说明。
案例1：电风扇控制
在开关初期是“人工控制”。
在运行状态是“没有控制”。
案例2：飞机控制
如红眼班机中“人”根据飞机传感器的信息控制飞机，此时“人”是控制器，而白天“人”驾驶汽车，人即是“传感器，又是控制器”。
只要人是控制系统中的一个环节，则是人工控制。
特别提醒：对于部分题目，有些控制并不考虑“人”。
控制分类和应用：
控制分类：
机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。
控制应用：
空调温度控制系统等。
二、控制系统的工作过程与方式：
控制系统：
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，我们称之为“控制系统”。
控制系统一般都有“输入环节”+“控制环节”+“执行环节”“输出环节”。
二、控制系统的工作过程与方式：
控制系统分类：
一般分为“开环控制”和“闭环控制”。
开环控制：控制系统的输出量对系统的控制不产生影响。
闭环控制：控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响。
开环系统的框图（★★★★★） ：

几个注意点：
1.除输入与输出量外，其它三个环节都用框图表示；
2.箭头表示时序。
案例：电子门铃、喷泉自动控制系统、自动门、宾馆自动叫醒服务系统……
开环系统的重要说明（★★★★★） ：

重要说明（请把下面补充到自己资料中，一定！）：
1.输出量≠控制量，输出量=被控量；
2.设定量=输入量（做题时这点很重要）；
3.控制量：一般是影响被控量变化的因素；
4.控制器：具有决策能力的装置，至少是一个“二选一”的判断装置(如果不能回答，则此部分写控制器)；
5.控制对象：取决于控制目标，往往是实际空间物；
6.执行器：实施控制决策的装置（输入是信息，输出往往是实际一个动作或物理量，如门转动角度）；
开环系统的案例学习：

通过案例学习画方框图：
案例1：某游泳池具有定时进水控制系统，当进水达到一定时间后，定时器将自动关闭进水阀门。请画出此案例中的开环控制系统方框图。
案例2：有一宾馆自动门，当人靠近时，红外线传感器就能自动检测到人体热辐射信号，控制电路带动电动机转动，自动门打开。
答案：
游泳池定时上水系统
宾馆自动门
闭环系统（★★★★★） ：

闭环控制：控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响。
核心：有检测装置，并能反馈信号，达到减少输出量的偏差的作用。但它有无不是开闭条件。
7.传感器：是提供决策的依据（输入量是具体物理量，输出是信息），它是信息的转换装置。
闭环系统重要说明 ：

在实际系统中，控制器、传感器和执行器在物理上可以是一体的，在功能上我们把它们分开，所以答题时如果没有明确分开物时，我们有时可以只写“控制器”、“执行器”等。
另外，框图只是“功能描述图”，并非物理器件组成图。
闭环系统案例学习（★★★★★） ：

案例1：冰箱往往有自动温度控制系统，它可以通过温度传感器检测温度，并把相关信息报告给温度控制电路，最后通过制冷机保证冰箱中冷冻箱的温度处于一个使用希望的温度。
案例2：OK厅中的啸叫。
要求每个同学画方框功能图。
闭环系统案例学习（★★★★★） ：

案例3：水箱的水位自动控制系统
被控对象：
被控量：
执行器：
控制器：
检测器：
输入量：
输出量：
闭环系统案例学习（★★★★★） ：

案例4：加热炉
被控对象：
被控量：
执行器：
控制器：
检测器：
输入量：
输出量：
开闭环背诵要点
1.熟记开闭环系统各功能方框图；
2.熟记各方框图中的实际内容，如被控对象往往是一个实际“物体”，如冰箱温度控制系统中的“冷冻箱”；
熟记的最终目标是：
会分析方框图中各环节！
课堂会安排一次识记考试，要求每个同学过关。
三、闭环系统干扰与反馈（★★★★★） ：

干扰：引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
干扰可能是好的，也可能是坏的。
干扰因素在一个闭环控制系统中可能有一个，也可能有多个。
干扰因素在开环控制系统中也可能存在。
控制系统的其中一个作用：克服干扰！
三、闭环系统干扰与反馈（★★★★★） ：

反馈：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。
如ok厅中的啸叫。
如自动电水壶具有当水沸腾时自动切断电源的功能，就是运用反馈实现自动控制。

案例：水箱的水位自动控制系统
被控对象：
被控量：
执行器：
控制器：
干扰因素：
检测器：
闭环控制系统与开环控制系统的比较
开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。
闭环控制系统设计比较麻烦，结构相对复杂，构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。
闭环控制系统都是自动控制系统。自动控制系统不一定是闭环控制系统。
这里面有什么？
你的判断依据？
功能模拟方法、黑箱方法：
功能模拟方法：以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功能模拟法。
黑箱方法：把将要研究的系统作为黑箱，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其功能的方法，就是黑箱方法。
黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。
例如：通过输入图像、电或声音信号，观测、分析脑电波的输出反应，研究人脑对视觉或听觉信息的传递、变换和处理功能，得知人脑内部结构的细节，就是黑箱方法的运用。
功能模拟方法、黑箱方法：
功能模拟方法：
功能模拟方法、黑箱方法：
黑箱方法：
案例：西瓜如何判断生熟？

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