4.3 闭环控制系统的工作过程 课件-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

4.3闭环控制系统的工作过程 控制及其设计 说课教师：王娟 通用技术 技术与设计2 1 游戏导入 请你来画鼻子！闭着眼睛画左边，睁着眼睛画右边 2 控制系统的分类 闭眼睛画： 睁眼睛画： 通过眼睛把结果进行反馈 没有反馈 开环控制系统：控制系统中的输出量不对系统的控制产生任何影响 闭环控制系统：控制系统中的输出量返回输入端，并对控制过程产生影响 构成闭合回路！ 绘制的鼻子 大脑 手 目标鼻子 图像 眼睛 绘制的鼻子 大脑 手 目标鼻子 图像 3 土壤湿度控制系统 思考：请写出土壤湿度控制系统的方框图？ 比较器 用湿度传感器检测土壤湿度，与控制器连接，从而控制电磁阀的开与关，为植物输送雨水 4 土壤湿度控制系统 思考：请写出土壤湿度控制系统的方框图？ 闭环控制系统的方框图 控制器 X 比较器 执行器 被控对象 给定量 被控量 检测装置 控制量 + - 设定土壤湿度 控制器 X 比较器 电磁阀 花盆 土壤的湿度 湿度传感器 出水量 + - 5 闭环控制系统——方框图 （输出） （输入） 是比较器，它将输出量与设定量进行比较, 求出偏差值（计算功能） X ★闭环控制系统多了一个由检测装置构成的反馈环节，信号传递是闭合回路！ 检测输出量，传给比较器 ①有检测装置？ ②检测的是输出量？ 两点都满足为闭环 6 （1）常见的传感器 湿度传感器 压力传感器 光敏传感器 第一代结构传感器，电阻式传感器由金属材料发生形变，使电阻、电流发生变化，从而改变指针或数字 第二代固体传感器把金属换成其他如对光，热量、声音、磁场等敏感材料 第三代集成传感器，集成传感器与芯片组合，不仅能够转换信号，还能处理信号 7 闭环控制系统——方框图 （输出） （输入） 是比较器，它将输出量与设定量进行比较, 求出偏差值（计算功能） X 检测输出量，传给比较器 反馈：在自动控制系统中，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 反馈作用：减少输出量的偏差，从而稳定输出量 8 （2）干扰因素 干扰因素 在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起输出量（被控量）变化的各种因素都可以视为干扰因素。 人为因素 环境因素 干扰可能一个，可能多个 可以减弱、克服、消除干扰，甚至利用干扰， 但不可以控制干扰 控制：是指为了克服干扰的影响，达到期望的目标而对被控对象中的某一个（或某些）物理量（被控变量）进行的操作。 控制系统的干扰因素的作用都会反映在输出量的变化上 9 闭环控制系统 VS 开环控制系统 开环控制系统没有反馈功能，系统本身没有自动纠正的能力，要进行纠正，必须要借助于人工 闭环控制系统本身有个反馈系统，系统可以自动进行纠正 所以对于同一个控制问题，闭环通过反馈克服干扰，稳定输出量 开环控制系统的控制精度通常比闭环控制系统低。 √ 同一个控制问题，面对相同的干扰，开环和闭环谁受到的影响更小？ 10 光控路灯的控制   自动感应门的控制   自动烘手机   学校电铃的控制   CPU上风扇的转速控制 电冰箱温度的控制 电热保温饮水机 大棚湿度控制系统 判断下列控制中属于开环还是闭环控制系统? 开环控制系统 开环控制系统 开环控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 闭环控制系统 闭环控制系统 闭环控制系统 ①有检测装置？ ②检测的是输出量？ 两点都满足为闭环 输出量与输入量有什么关系？ 闭环控制系统 VS 开环控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 主要区别 无反馈，输出量与输入量非“同类项” 有反馈，输出量与输入量“同类项” 控制精度 不高 高 关键信息 定时、声控、触控、报警等开关类控制 恒温（保温）、恒压、恒速、定量类控制 12 离心式调速器对汽轮机转速的控制 如图为蒸汽机的转速控制系统,采用离心调速的方式进行控制。当蒸汽机的转速大于设定值时,通过圆锥齿轮将转速传递到竖轴,带动两个飞锤做离心运动,使套筒向上运动,通过调节杠杆使进气阀门的开度变小,蒸汽进气量减少,蒸汽机的转速下降,反复调节直到转速趋于设定值。 （1）该控制系统属于_______（开环/闭环）控制系统。 （2）请完善控制系统方框图。①_______ _____，②___________ （3）该控制系统中,飞锤、套筒和调节杆组合的作用是_____________(传感器/控制器/执行器)。 闭环 进气阀门 圆锥齿轮组和转轴 控制器 电冰箱的温度控制 主弹簧 连接杆 电触点 电冰箱 感温包 如图所示是某款电冰箱温度控制系统部分结构示意图，其工作过程如下： 当电冰箱内的温度上升时，感温包和膜盒内的感温剂气体的温度随之上升，压强增大，使传动膜片向外伸胀，通过连接杆推动电触点闭合，于是电路接通，压缩机开始工作。当电冰箱内的温度降