42控制系统的工作过程与方式

42控制系统的工作过程与方式

第四单元 控制与设计(Control&Design) 控制与设计(Control&Design)

4.2控制系统的工作过程与方 控制系统的工作过程与方 式

通古今中外 用现代未来 技神乎其也 术在行动中

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复习巩固： 复习巩固：开环控制系统通用方框图

输 入 量

控 制 器

被 执 控制量 控 行 对 器 象

输 出 量

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巩固练习公共汽车车门的开关控 制是气动控制， 制是气动控制，司机操作开 关的装置，电流控制“电磁 关的装置，电流控制“ 的启闭， 阀”的启闭，通过电磁阀决 定压缩空气的流向， 定压缩空气的流向，最后由 压缩空气推动双向汽缸内的 活塞带动连杆机构开门或关 位移(控制量) 位移(控制量) 门。开关门的按钮 (输入量) 输入量) 电磁 阀 双向 汽缸 汽车 车门 车门的开关 (输出量) 输出量)

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一、闭环控制系统开环控制系统给游泳池注水 设定注水 的时间 定 时 器 进 水 阀 门 游 泳 池

水流量

游泳池 的水位

输 入

输 出

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改成根据水位来确定注水时间游 给 定 水 位

+

比较器

×

-

控 制 器

进 水 阀 门

水流量

游 泳 池

泳 池 的 水 位

检测装置

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1.闭环控制系统定义 闭环控制系统定义 闭环控制系统系统的输出量返回到输入端并 对控制过程产生影响的控制系统称 为闭环控制系统。 为闭环控制系统。

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2.闭环控制系统方框图 闭环控制系统方框图给 +× 定 量比较器

控 制 器

执 行 器

控制量

被 控 对 象

被控量

检测装置

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案例分析在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要 对容器中的液位(水位)进行自动控制。 抽水马桶就是典型的案例：

请尝试画出抽水 马桶的控制系统 方框图

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三、干扰与反馈在控制系统中，除输入量(给定值) 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 以外，引起被控量变化的各种因素称为干 因素。 扰因素。例如： 例如：人在逆风中骑自行车

风应保持的速度

自行车

行车速度

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马上行动在空调的控制系统中， 在空调的控制系统中，下列哪些处于 干扰因素？ 干扰因素？ ⑴开门、开窗； 开门、开窗； ⑵房间里增加人； 房间里增加人； ⑶打开房间里的吊扇； 打开房间里的吊扇； ⑷房间里的人走动。 房间里的人走动。

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游泳池水位控制系统的干扰因素定时器的误差( 定时器的误差(定时控制系统) 进水阀门水流量的不稳定性

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控制系统中，为了克服干扰， 控制系统中，为了克服干扰，保持输出稳 定，需要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， 输入端并与输入量进行比较，这种比较过程称 为反馈。 反馈。 闭环控制系统是指在

系统的输出端与输入 闭环控制系统是指在系统的输出端与输入 端之间存在反馈回路， 端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生 反馈回路 影响的控制系统。 影响的控制系统。 闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被 闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被 核心 控量(输出量)的偏差。 控量(输出量)的偏差。

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四、闭环控制系统与开环控制系统的比较比较项目 能否自动调整和 补偿 控制精度 结构 适用场合 开环控制系统 不能 比较低 简单 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 能 高 相对复杂 要求高精度和高 可靠性的场合

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五、黑箱方法所谓黑箱方法是将要研究的系统作为黑箱， 所谓黑箱方法是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， 通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断系 统内部结构及其功能的方法。 统内部结构及其功能的方法。

拍

西瓜

声音

系统的输入

控制 系统

系统的输出

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马上行动：列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。 马上行动：列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。黑箱方法应用的例子 信息学奥赛选手程序 输入 初始数据 输出 运算结果 需要了解的情况 程序是否正确

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五.马上行动 马上行动⑴路灯控制系统路灯控制系统一般分两种，一种是定时控制，比如下 午6点自动打开，早上7点自动关闭；另一种是增加感光电 路，当光照低到某个值时自动打开路灯，反之自动关闭。 设定的 时间开关信号

定时电路

开关电路

灯

灯的 亮灭 灯的 亮灭

光线 亮度

感光 传感器

开关电路

开关信号

灯

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⑵电冰箱 的温度控 制系统

比较器

设定 温度

+

控制电路

压缩机 温度检测装置

电冰箱

输出 温度

-

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⑶走道路灯的声控系统

声音

声音 传感器

开关电路

开关信号

灯

灯亮

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(4)交通路口红绿灯自动控制( (4)交通路口红绿灯自动控制(根据车 交通路口红绿灯自动控制 流量大小改变红绿灯时间) 流量大小改变红绿灯时间)系统

设定红 绿灯停 留时间

比较器 +

控制 电路

红绿灯 开关 红绿灯 转换器 车流量检测装置

-

红绿灯 停留时 间

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/puxi.html