4.2 开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》

开环控制系统的工作过程 学习目标 1. 通过技术体验活动，理解控制系统的含义。 2. 熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。 3. 会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。 情境导入 如何解决上述问题呢？ 陈晨设计了雨水收集系统，但是每逢雨季，雨水收集池的水位就会随着雨水的不断注入而升高，当水位升到一定高度时，雨水就从溢水口排放出去，造成了雨水资源的浪费。 3 任务一：理解控制系统 技术体验：搭建雨水收集池水位报警装置 问题分析：在连接水位报警装置时，声光报警器应该安装在什么位置？ 材料：警示灯、蜂鸣器、电极水位传感器、继电器、水池等。 工具：电烙铁、焊锡丝、松香等。 4 思考1：如果把电极水位传感器改为干簧管传感器，该装置需要如何改动？ 思考2：已经有报警装置，为什么还要留溢流孔？ 任务一：理解控制系统 测试水位报警装置，填写下表： 测试动作 警示灯及蜂鸣器状态 向水池中注入水，使水位达到报警高度   将水池中的水放出部分，使水位低于报警高度   开始报警 停止报警 5 任务一：理解控制系统 上述报警控制装置中，通过水位传感器将水位信号传送到控制器；当水位达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警。 水位信号 水位传感器、控制器、报警器 声音、灯光 任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制系统。 输入 控制系统 输出 6 任务二：分析开环控制系统工作过程 技术体验：搭建定时浇水控制系统模型 材料：电子定时器、电源、水泵、吸水管、 水桶、滴箭等。 工具：电烙铁、焊锡丝、松香等。 思考1：在搭建阳台植物定时浇水控制系统时， 浇灌6盆植物与浇灌10盆植物，其回流管的 流量是否一样？ 思考2：若要远程控制该浇水系统，应该如 何对该控制系统进行改进？ 7 用方框图表示该控制系统： 将时间设定到定时浇水控制系统的定时器中，到了设定时间就自动接通水泵，开始往水管里抽水，通过调节定时器时长，控制滴到植物土壤中的水量。 任务二：分析开环控制系统工作过程 设定的浇水时间 出水管 出水量 定时器 水泵 思考：该控制系统组成部分之间的相互关系？控制目的是什么？输入量和输出量分别是什么？输出量对控制过程有没有影响？生活中类似的控制还有哪些？ 8 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。 如：火灾自动报警系统、楼宇的防盗报警控制系统、十字路口的红绿灯定时控制系统等。 任务二：分析开环控制系统工作过程 开环控制系统的一般方框图 9 任务二：分析开环控制系统工作过程 输入量：控制系统的给定量，如设定时间。 输出量（被控量）：控制系所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如浇灌的水量。 被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。 执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件，如阀门。 控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路。 控制量：执行器的输出信号，如流过水管的水量。 10 案例 自动门的控制系统 控制器 （控制电路） 执行器 （电动机） 被控对象 （自动门） 门的开启或关闭 红外装置检测人热辐射信号 控制量 （转动） （输入） （输出） 马上行动：用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。 任务二：分析开环控制系统工作过程 控制器 执行器 被控对象 （音乐） 输入量 （水泵） （声—电转换装置） （水泵转速） 控制量 （水柱） （水柱高低） 输出量 （1）音乐喷泉的控制 控制器 执行器 被控制对象 （按开关） 输入量 （电磁阀） （控制电路） （推动活塞） 控制量 （车门） （车门开或闭） 输出量 （2）公共汽车车门的开关控制 12 小结 1. 控制系统： 任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成的系统。 2. 开环控制系统： 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。 3. 开环系统控制图： $$