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第四章 控制与设计
第二节 控制系统的组成与描述
哈尔滨师范大学物理与电子工程学院
于芳芳
上节回顾
控制的涵义：根据自己的目的，通过一定的方法使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了控制。
1、控制的对象是什么
理解控制现象，需要明确：
2、控制的目的是什么
3、采取什么控制手段
上节回顾
控制系统 控制的对象 控制的目的 控制的手段
人力三轮车转弯中的方向控制
音响的音量控制
音响
调节音量大小
旋钮
人力三轮车
改变三轮车行驶的方向
双手转动车把
上节回顾
从控制过程中人工干预的情形来分，控制有手动控制和自动控制。
上节回顾
音响的音量控制
手动控制
电冰箱内温度控制
自动控制
红绿灯的转换过程控制
自动控制
全自动洗衣机
自动控制
上节回顾
按控制方式分为：开环控制系统和闭环控制系统
能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较并根据它们的误差及时调整控制作用的系统，称为闭环控制系统。
不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为开环控制系统。
系统中将控制结果反馈回来的部分，称为反馈环节
在你从书架上拿出一本你想要的书的过程中，身体各部分分别完成什么功能？
命令发出者是：
命令执行者是：
命令的作用对象是：
反馈环节是：
大脑
肢体
眼睛
书
行驶方向
期望值
眼睛
自行车
肢体
大脑
期望值
篮球
肢体
大脑
落点
给定值
控制器
执行器
控制量
被控对象
被控量
反馈环节
功能描述
控制器
执行器
被控对象
反馈环节 反馈环节
给定值
被控量
控制量
期望值
命令发出者
命令执行者
命令的作用对象
控制的目的
对控制对象产生作用的量
大脑
肢体
篮球
概念
力、角度
篮球的落点
投中
无
功能描述
控制器
执行器
被控对象
反馈环节 反馈环节
给定值
被控量
控制量
期望值
命令发出者
命令执行者
命令的作用对象
控制的目的
对控制对象所产生作用
大脑
肢体
自行车
概念
车把力、角度
行驶方向
正确的方向
眼睛
控制系统的组成：由给定量，控制器，执行器，控制量，被控对象，被控量，反馈环节组成
肢体
大脑
期望值
篮球
落点
控制器
执行器
被控对象
被控量
控制量
投掷篮球的控制过程
开环控制系统
给定值
简单开环控制系统方框图
骑自行车控制过程方框图：
简单闭环控制系统方框图：
被控对象
执行器
控制器
给定值
控制量
被控量
反馈环节
比较器
-
+
闭环控制系统
自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的；当有人来到门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。
思考：1、自动门前开过一辆汽车，自动门会不会打开？
2、如何将自动门装置改为汽车车库中的自动门
？
1．利用遥控器转换电视频道的过程中，它的控制器、执行器和被控对象分别是：（ ）
A．电视机、遥控器、接收电路 B．接收电路、遥控器、电视机
C．遥控器、接收电路、电视机
c
2．投篮的过程中，控制量是：（　　）
A．篮框的位置 B．投篮的力度、角度 C．篮球的落点 D．以上皆是
B
3.下列关于控制的叙述，错误的是（ ）
A．自动控制系统能在无人直接参与的情形下运行
B．“神州号”飞船之所以能够遨游太空，并且能够准确地返回地面，控制技术起着至关重要的作用
C．古老的农用水车就是一个控制系统
D．控制技术指的是自动控制技术
D
A
4、用电视遥控器选台属于（ ）
A．手动控制 B．自动控制 C．气动控制 D．液压控制
5．下列各项中，不属于控制的是（ ）
A．骑自行车时，如果觉得车速过快，我们就会使用刹车使车速变慢
B．当感觉教室内不够亮时，我们就会开灯
C．随着时间的推移，铁器会生锈
D．当我们的学习成绩不够理想时，我们会增加学习时间功改进学习方法，以提高学习成绩
C
在山村野地，一群小鸡在嘁嘁喳喳地寻找食物，时而翻动草屑，时而啄食幼虫，怡然自得。一只饿鹰从远处飞来，发现了猎物，急速俯冲下来，吓得小鸡四处逃窜，于是演出了一幕“追踪—逃逸”的活戏剧。在这个“追踪—逃逸”系统中，对老鹰来说，目标是小鸡，控制机构是鹰脑（发出指令），执行动作的机构是鹰翅、鹰爪和嘴。在整个追踪过程中，鹰借助眼睛不断地获得反馈信息（即小鸡的位置、速度和方向变化），据此及时调整自己的动作，直到抓住目标。
①老鹰的控制系统是 （开环/闭环）控制系统？
②该系统中，控制器是 。
③执行器是 ，被控对象是 。该控制系统要达到跟踪的目的，必须建立反馈机制，该机制中的检测装置是 。
闭环
鹰脑
鹰翅、鹰爪和嘴
小鸡
眼睛
肢体
大脑
期望值
篮球
落点
控制器
执行器
被控对象
被控量
控制量
投掷篮球的控制过程
开环控制系统
给定值
简单开环控制系统方框图
小节
骑自行车控制过程方框图：
简单闭环控制系统方框图：
被控对象
执行器
控制器
给定值
控制量
被控量
反馈环节
比较器
-
+
闭环控制系统

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