4.3 闭环控制系统的工作过程 课件-2023-2024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 1 学习目标 01 知道闭环控制系统的基本组成和工作过程 02 学会画闭环控制系统的方框图 03 理解反馈在控制系统中的作用 2 游戏导入 请你来画鼻子！闭着眼睛画左边，睁着眼睛画右边 3 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 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 4 闭环控制系统的基本组成和工作过程 01 5 土壤湿度控制系统 思考：应该如何改进自动浇灌装置，给两种植物浇水？ 虎皮兰 喜热耐干早 绿萝 喜阴湿忌干燥 定时器 设定的浇水时间 水泵 出水管 出水量 转速 土壤湿度传感器 反馈信息 6 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。 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！ 7 开环控制系统 VS 闭环控制系统 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 + - （输入量） （输出量） 控制器 执行器 输入量 被控对象 输出量 控制量 （给定量） （被控量） 从设定湿度到实际土壤湿度的信息传递 从输出端返回到输入端的信号传递，与给定值进行比较 8 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 + - 土壤湿度控制系统 输入信号 反馈通道，检测到土壤湿度信号，返回到输入端 具有计算功能，与给定湿度值作比较 进行运算处理，当实际湿度低于设定湿度，控制器向执行器下达指令 直接对被控对象进行控制 9 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 10 （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 11 输入量 输出量 控制器 执行器 被控制对象 开环控制系统 （光感传感器） （电机） （控制电路） （窗帘） （开或关窗帘） 12 开环控制系统 闭环控制系统 （设定温度） （设定温度） （压缩机） （电冰箱） （冰箱内温度） （温度检测装置） 13 开环控制系统 闭环控制系统 开环控制系统 声光信号 亮与灭 声光检测控制装置 开关 楼道灯 14 开环控制系统 闭环控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 15 学会画闭环控制系统的方框图 02 16 辨析开环控制系统和闭环控制系统 17 辨析开环控制系统和闭环控制系统 控制器 X 比较器 加热器 水 （给定量） 实际温度 温度传感器 加热 + - 设定温度 （被控量） （控制器） （执行器） （被控对象） （检测装置） 控制量 18 辨析开环控制系统和闭环控制系统 19 当冰箱内新放入物品，或受环境影响，冰箱内温度升高时，热敏装置（温度监测装置）感受到这个实际温度，并以电量形式输给控制电路，在与设定温度相比较后，输出一个温差电量，这个温差电量经放大后，拖动电机转动，带动压缩机工作，增加制冷量，使箱内温度降低，随着箱内温度的降低，温差电量随之减小，直至为0，压缩器停止工作，箱内温度回到设定温度。 电冰箱的温度控制系统 （设定温度） （控制电路） （压缩机） （电冰箱） （冰箱内温度） （温度检测装置） （制冷量） 20 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 21 （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 22 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