4.1 控制系统的工作过程与方式 第二课时 课件-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

第二节 控制系统的工作过程与方式 自动门的控制系统工作过程 红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号 （输入） 控制电路 电动机 自动门 门的开启或关闭 （输出） 转动 被控对象 执行器 控制器 控制量 输出量 输入量 复 习： 输入量 开环控制系统方框图 控制器 执行器 输出量 被控对象 控制量 方框表示系统的环节 箭头表示系统信号传递的方向 开环控制系统 像上例这种控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统就是开环控制系统。 案例分析：音乐喷泉控制系统 原理：软件利用音乐文件的物理波形，将其分为若干乐段，精度达十毫秒，并且自动识别震撼、思念、抒情、喜悦、激昂、悲哀、欢快、热烈等乐曲的基本情感特征，转换为控制信号，经过同步处理后通过信号输出卡输出到外围具体控制单元，即根据水型组态规则控制潜水泵、电磁阀、水下彩灯和变频器等执行机构，将视觉感受与听觉感受融为一体。 声控 装置 音乐信号 喷水与否 水泵 喷嘴 喷水量 案例分析：游泳池注水控制系统 设定 注水时间 （输入） 游泳池 水流量 定时器 进水阀门 游泳池 的水位 （输出） 开环控制系统 思考：定时器注水控制有什么缺陷？ 将输入由设定注水时间改为设定游泳池水位。 增加检测装置检测实际水位，把测量值返回输入端，通过比较器与给定值比较。 给定 水位 游泳池 水流量 控制器 进水阀门 实际 水位 比较器 检测装置 ＋ － 游泳池注水控制系统方框图 水位检 测装置 比较器 比较：在系统的输入端和输出端之间，除了有从给定水位到实际水位的信息传递外，还有从输出端到输入端的信息传递，即控制系统可以把输出量返回到输入端与给定值进行比较，构成一条闭合回路。 三、闭环控制系统 像这样，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。 给定 量 被控对象 控制量 控制器 执行器 被控量 比较器 检测装置 ＋ － 活动：请一位同学上台为黑板上的人物画画上鼻子，分别按以下两种情形来画： （1）睁开眼睛画（2）闭上眼睛画 分析：闭上眼睛画还是睁开眼睛画的位置准确？为什么？闭上眼睛画鼻子与睁开眼睛画鼻子的区别在哪里？ 以上哪种情形属于开环控制系统，哪种情形属于闭环控制系统？试着分别画出它们的控制系统方框图。 画的位置 （输出） 预期的位置 （输入） 笔 位置 大脑 手 闭上眼睛画鼻子属于开环控制系统 睁开眼睛画属于闭环控制系统 大脑 手 眼睛 眼 睛 ＋ － 预期的位置 （输入） 笔 位置 画的位置 （输出） 案例分析：红绿灯控制系统 （1）红绿灯定时控制系统 设定的红绿灯时间 控制电路 红绿灯 转换器 红绿灯 红绿灯停留时间 开关 （2）根据车流量大小改变红绿灯时间的自动控制系统 给定的车流量 控制电路 红绿灯 转换器 红绿灯 实际车 流量 开关 检测装置 + - 比较器 开环控制系统与闭环控制系统比较 　 控制器 执行器 被控对象 输入量 输出量 控制量 被控对象 执行器 控制器 给定量 控制量 被控量 检测装置 比较器 - + 开环控制系统: 闭环控制系统: 开环控制系统和闭环控制系统的比较 从信息传递过程上 从构成上： 闭环控制系统比开环控制系统多了一个检测输出量的装置 从定义上： 开环控制系统：信息的传递是单向的。 闭环控制系统：信息的传递是一条闭合的回路。 开环控制系统：系统的输出量不对系统的控制产生任何影响 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。 $$