4.3 闭环控制系统的工作过程 课件-2024-2025学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计1》

三　闭环控制系统的工作过程 PART THREE 任务一 解析闭环控制系统工作过程 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 第四单元控制及设计 学习目标 通过实践体验，分析闭环控制系统的基本组成和工作过程，学会画闭环控制系统的方框图。 通过案例分析，理解传感装置在闭环控制系统中的作用。 结合闭环控制系统的工作过程，分析反馈和干扰现象及其基本原理。 陈晨家阳台上种植了两种植物——虎皮兰和绿萝。虎皮兰喜热、耐干旱，绿萝则喜 阴湿、忌干燥。这两种植物不能采用同一定时浇水方式，应该如何改进自动浇灌装置呢？ 走进情境 任务一 理解控制的含义 技术体验 土壤湿度情况 电磁阀的状态 花洒的状态 当湿度传感器检测到花盆内土壤湿度不够时 当湿度传感器检测到花盆内土壤湿度达到要求时 打开 关闭 洒水 不洒水 电磁阀的开启与关闭取决于来自什么装置的信号？ 任务一 解析闭环控制系统工作过程 闭环控制系统 在系统的输入端和输出端之间，除了有从设定湿度到实际土壤湿度的信息传递，还有从输出端返回到输入端的信息传递，即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。我们把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。 电与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的反馈通道。 任务一 解析闭环控制系统工作过程 控制系统 是否属于闭环控制系统 方框图 光控窗帘控制系统 电冰箱的温度控制系统 声光楼道控制系统 交通路口红绿灯自动控制（根据车流量大小改变红绿灯时间）系统 马上行动 否 是 否 是 任务一 解析闭环控制系统工作过程 控制电路 压缩机 电冰箱 温度检测装置 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 雨水收集池水位高度 潜水泵工作状态 水位达到溢水口时 水位降到池高度1/4时 启动 停止 在自动控制系统中，将输出量通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。 在带有反馈的控制系统中，既存在由输入端到输出端的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，带有反馈的控制系统就是前面所述的闭环控制系统。在工程中，反馈控制是自动控制中不可缺少的形式。 反馈 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 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都可以视为干扰因素。有的干扰因素是环境造成的，如冬天使用电饭锅做饭比夏天更加费电；有的干扰因素是人为原因所致，如当电饭锅在保温状态时，频繁地打开锅盖并将冷的食物放入锅中等。 在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。如战士在大风大雨中 进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。 对于大多数控制系统，在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。空调的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰。当室外温度升高时，空调监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。 干扰因素 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的。而在有些情况下，却可以利用干扰因素实现某种目的。如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。但在生产生活中，我们需要以慎重、严谨的态度对待干扰因素。 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 闭环控制系统与开环控制系统的比较 开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿。 也就是说，由于某种干扰信号的作用，使输出信号出现非正常状态时，系统本身没有自动纠正的能力，要进行纠正，必须借助于人工。所以，对于同一个控制问题，开环控制系统的控制精度通常比闭环控制系统低。 但如果控制系统中各组成元件的特性比较稳定，而且外界的干扰对系统的影响较小，则开环控制系统也可以保证一定的精度。在开环控制系统的控制效果不佳的情况下，可使用闭环控制系统。 类别 控制精度 系统结构复杂程度 系统成本 适用场合 闭环控制系统 高 复杂 高 广泛 开环控制系统 低 简单 低 控制量的变化规律可以预知；可能出现的干扰可以控制；被控量很难测量 黑箱方法 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 黑箱方法 这种把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，进而推断出系统内部结构及其功能的方法，就是黑箱方法。 黑箱方法提供了一种不必打开系统就可以研究其内部结构和功能的方法。 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 任务二 辨析反馈在控制系统中的作用 1、闭环控制系统在抗干扰方面有独特的优势，只要输出量有误差它就会进行控制，而不管这种误差产生的原因。 2、控制系统的内部机构和机理不能直接观察的情况下，人民需要采用黑箱方法进行研究。通过考察控制系统的输入、输出及其动态过程，来定量或定性地认识控制系统的功能特性、行为方式，以及探索其内部结构和机理。 感谢 您的观看 $$