控制系统的工作过程与方式
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控制系统的工作过程与方式课件
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
输出量：即控制系统所要控制的量。
学生活动
活动项目1：磁控灯 活动步骤： 第一步：搭建磁控灯模型。 第二步：接通电源，测试磁控灯的运行效果。 第三步：绘制磁控灯控制系统的方框图。
1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车 却仍然要等待？怎么办？
2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可 是有时水满了，有时却未满，怎么办？
特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量 到输出量之间的信号是单向传递。
列举你所知道的开环控制系统。
归纳总结
简单开环控制系统的方框图
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象
输出量
输入量：即控制系统的给定量。 控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。 执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。 控制量：制过程 产生影响
输出量到输入量之间的信号形成一个回路
输出 温度 脱粒量 出水量
开环控制系统 控制系统 闭环控制系统
灯的开关控制过程？
灯的开关控制的方框图：
电流
力
开关
电路
灯
（输入）
光线 （输出）
游泳池注水控制系统方框图：
设定注水时间 （输入）
定时器
水流量 进水阀门 游泳池
游泳池的水位 （输出）
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影 响，这种控制称为开环控制系统。
第四单元 控制与设计
第二节 控制系统的工作过程与方式
日常生活中的控制
力
风速
（输入） 曲柄、齿轮、扇叶 （输出）
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这 些环节就构成了一个系统，称为控制系统。
控制系统的工作过程和方式(教学案例)
控制系统的工作过程和方式(教学案例)引言控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它可以通过对输入信号进行处理和反馈来实现对系统状态的控制和调节。
在本教学案例中，我们将详细介绍控制系统的工作过程和方式，并通过一个实际案例进行讲解，帮助学生更好地理解控制系统的原理和应用。
控制系统的基本原理控制系统的基本原理可以简单概括为：通过对输入信号进行处理和反馈，实现对输出信号的控制和调节。
具体来说，控制系统通常包括以下几个基本要素：1.输入信号：输入信号是控制系统中的参考信号，它可以是一组预设值或输入变量。
2.处理单元：处理单元接受输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。
处理单元可以是一个简单的逻辑电路，也可以是一个复杂的控制算法。
3.输出信号：输出信号是经过处理和反馈后的结果，它可以控制和调节系统的状态和行为。
4.反馈单元：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。
反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。
5.传递函数：传递函数描述了输入信号和输出信号之间的关系，它是控制系统设计和分析的基础。
传递函数可以通过数学模型或实验测量来确定。
控制系统的工作过程和方式控制系统的工作过程可以分为以下几个步骤：1.设置输入信号：根据系统要求和控制目标，设置输入信号的数值或变化规律。
2.处理输入信号：处理单元接收输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。
3.生成输出信号：处理单元根据输入信号的处理结果生成输出信号，并将其送往系统中。
4.反馈调节：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。
反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。
5.循环迭代：根据反馈信号的调节，处理单元重新处理输入信号，并生成新的输出信号。
这个过程将一直循环迭代，直到系统达到期望的控制状态或目标。
控制系统的工作方式可以分为开环控制和闭环控制两种方式：开环控制开环控制是一种基本的控制方式，它没有反馈信号，无法准确调节输出信号。
控制系统的工作过程与方式
执行器
被控对象
输出量
开环控制系统的方框图
开环控制系统
《一千零一夜》里有一个阿里巴巴和四十 大盗的故事，故事里有一扇神奇的门，请 写出“芝麻开门”声控开门系统的控制方 框图：
声音 声音传感器控制器 电动机 门 门的 光或开
小试验：闭上眼睛写“控制系统”四个 字
要求学生体验输出、输入、控制器、执行器、被控 对象分别是什么。 请同学们写出“闭上眼睛写字”的控制过程方框图。
想想比较环节（输入量和输出量）
冷水
水温探测器
温度设定
蒸汽 蒸汽阀
热水
蒸汽加热水槽
红绿灯智能控制系统
为了保证奥运会期间北京的交通顺畅有 序，北京启用了一种智能化的地感线圈，通 过它能感应车流量的多少，使红绿灯指挥更 加智能化。在交通路口，如果地感线圈感应 到通过的车辆超过100辆，或者车辆排队长 度超过80米，就说明进入车流量饱和状态， 这时，控制端就好自动给路口的信号机发出 指令，加长红绿灯的放行时间。反之，缩短 绿灯时间，从而保证路口的通行效率。
学以致用
如图所示为高层楼房自动稳压供水控制系统 原理图，其工作原理是：当用户用水量变化 时，管道中的水压发生变化，水压传感器把 检测到的水压信号反馈给控制器，与设定水 压进行比较，控制器根据偏差值控制电机及 水泵的转速，调节供水量，保持管道中的水 压稳定。 根据原理图及其描述，在控制系统方框图中 “ ▲ ”处填写与自动稳压供水控制系统原 理图中相对应的内容。
一、开环控制系统 游泳池注水
一般情况下，一池水需要很长的时间才能灌满， 如果由人工控制整个注水过程，很费时间。 如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水 位高度与进水的时间是一一对应的。我们可以 在注水口处装一个定时器，通过定时器来控制 注水过程（时间）。
控制系统的工作过程与方式
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
根据示意图及描述，分析自动扶梯系统控制过程，在方框图 中“______”处填写相应的内容。
【解析】 控制系统的题目要注意控制过程原理的描述和控 制过程示意图，然后再结合控制方框图，就比较容易找出各 组成装置和信号量。 【答案】 ①检测传感器检测到是否有人的信号 ②电动机和传动装置 ③扶梯 ④运行速度
泳池； (4)_执__行__器___：即直接对 被控对象进行控制的装置或元件，如进
水阀门； (5)_控__制__器___：即对输入信号进 行处理并发出控制命令的装置或
元件，如控制电路 ；
(6)_控__制__量___：即 执行器的输出信号，如流过阀门的水 量。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
2．闭环控制系统的基本组成 概念：闭环控制系统是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。由概念可知，控制系统的输出量 对控制产生影响是判断工作方式(闭环 or 开环)的准绳。例： 供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系 统、花房温度控制系统、家用电饭锅保温控制系统、家用电 冰箱温度控制系统等。 基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装 置、比较器。同样，从控制三要素入手，先根据目的找对象， 明确输出量，接着逆向找到执行器和控制器，再看是否有检 测输出量的检测装置(没有检测输出量的肯定是开环控制)， 然后判断这个检测量是否返回到输入端对控制产生影响，有 影响的才是闭环控制。
汽车的 测速
பைடு நூலகம்超速汽
速度 雷达 ―→ 电脑 ―→ 摄像头 ―→车信息
测速雷达测量车速，经判断超速后，电脑控制摄像 头，将超速车辆的信息记录下来
栏目 导引
控制 控制 系统 类型
必修2 技术与设计 2
根据示意图及描述，分析自动扶梯系统控制过程，在方框图 中“______”处填写相应的内容。
【解析】 控制系统的题目要注意控制过程原理的描述和控 制过程示意图，然后再结合控制方框图，就比较容易找出各 组成装置和信号量。 【答案】 ①检测传感器检测到是否有人的信号 ②电动机和传动装置 ③扶梯 ④运行速度
泳池； (4)_执__行__器___：即直接对 被控对象进行控制的装置或元件，如进
水阀门； (5)_控__制__器___：即对输入信号进 行处理并发出控制命令的装置或
元件，如控制电路 ；
(6)_控__制__量___：即 执行器的输出信号，如流过阀门的水 量。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
2．闭环控制系统的基本组成 概念：闭环控制系统是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。由概念可知，控制系统的输出量 对控制产生影响是判断工作方式(闭环 or 开环)的准绳。例： 供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系 统、花房温度控制系统、家用电饭锅保温控制系统、家用电 冰箱温度控制系统等。 基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装 置、比较器。同样，从控制三要素入手，先根据目的找对象， 明确输出量，接着逆向找到执行器和控制器，再看是否有检 测输出量的检测装置(没有检测输出量的肯定是开环控制)， 然后判断这个检测量是否返回到输入端对控制产生影响，有 影响的才是闭环控制。
汽车的 测速
பைடு நூலகம்超速汽
速度 雷达 ―→ 电脑 ―→ 摄像头 ―→车信息
测速雷达测量车速，经判断超速后，电脑控制摄像 头，将超速车辆的信息记录下来
栏目 导引
控制 控制 系统 类型
4.2控制系统的工作过程与方式
压缩机、电 压缩机、 冰箱（ 冰箱（被控 对象） 对象）
度
电 冰 箱 工 作
1、什么是反馈？
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 比较的过程就是反馈。
生活中的反馈： 反馈控制是一种在计划执行一段 时间或结束后进行的事后控制，主要 为下一步计划的实施总结经验，但它 却常常是管理控制工作的主要形式。 例如投诉与反馈、留言反馈、意见反 馈、环境反馈、教学活动、超市反馈 调查表、市场信息反馈系统、工作总 结、 产品性能检验、现代酒店控制 方法等。
1、干扰因素 、
在控制系统中，除输入量（ 在控制系统中，除输入量（给 定值） 定值）外，引起被控量变化的各 种因素称为干扰因素。 种因素称为干扰因素。 通俗地讲：干扰因素就是对控制系统 的行为造成影响的因素。 的行为造成影响的因素。
一、干扰因素
有的干扰因素是由于环境造 成的， 成的，有的干扰因素是人为原因 所致。 所致。
简单闭环控制系统的方框图： 简单闭环控制系统的方框图：
给定 +比较器 控制器 量 控制量 执行器 检测装置 被控对象 被控量
干扰因素的几点说明： 3、干扰因素的几点说明： 干扰既存在于闭环控制中， 1）干扰既存在于闭环控制中，也 存在于开环控制中。 存在于开环控制中。 声控灯开环控制，除输入的 声控灯开环控制， 声音外， 声音外，其他声音就是其干扰因 素；空调房的温度控制属于闭环 控制， 控制，室外环境温度的变化就是 它的干扰因素。 它的干扰因素。
闭环控制系统 干扰与反馈
一、干扰因素 在日常生活中，干扰是时常存在的。 在日常生活中，干扰是时常存在的。 例如，人在逆风中骑自行车， 例如，人在逆风中骑自行车，逆风对 自行车的速度构成干扰， 自行车的速度构成干扰，要保持速度 不变，人就需要用力蹬车， 不变，人就需要用力蹬车，以克服这 一干扰；在飞机飞行过程中， 一干扰；在飞机飞行过程中，手机信 号对导航信号构成干扰， 号对导航信号构成干扰，直接影响飞 行安全，所以乘客必须关闭手机。 行安全，所以乘客必须关闭手机。
4.2控制系统的工作过程与方式
控制量：即执行器的输出信号。
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
输出量：即控制系统所要控制的量。
P103 案例分析 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
转 电 动 机
自 动
门
门的 开启 或关 闭
输出
4、水泵抽水控制系统 天气干旱时，水泵抽水解决这个问题。当需 要灌溉农田时，只要接通电源，电机就带动 水泵工作，将水从水源处抽到干旱的农田里。
问题：游泳池注水
二、问题：
1、本问题中输入量、输出量分别是什么？ 注水时间 游泳池水位
2、输入量、输出量之间是什么关系 对应，输入量可以影响输出量 3、输入量可以影响、决定输出量，反过来输出量 能否影响输入量吗?为什么？ 不能 输入量到输出量是单向传递 三、我们可以用下面的方框图把游泳池注水的主 要控制过程表述出来。
· · · · · · · · · · · ·
三、闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
水流量 进水阀门 检测装置 游泳池
比较器 给定 + 控制器 水位 -
游泳池的水位 （输出）
5、闭环控制系统
系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
对于闭环控制系统，通常可以用以下的方 框图表示(c106)
给定量
+ _
检测装置 控制量
控制器
执行器
被控对象
被控量
5、供水水箱的水位自动控制系统112
进水量
控制量
给定量
设定的水 位高度
控制器
执行器
阀门
被控对象
水箱
被控量
水箱的水 位
4.2控制系统的工作过程与方式
4.2控制系统的工作过 程与方式
1、控制系统： 案例分析:自行车速度的控制的实现过程、电风扇 风速的控制过程、自动门的控制过程、遥控电视频道更 换的控制过程、航空模型的控制过程
一般的控制过程都有一个输入和一个输出。
定义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这 些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。 特点：控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。
【生活案例】保温电饭锅的保温控制、空调的温度控 制等等 【生产案例】温室大棚、氨气生产的反应炉温控制等 等 【复杂案例简述】导弹防空系统，战斧巡航导弹的控 制
分类：控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。
2、开环控制： 【利用前面的案例和普通游泳池注水控制系统控 制过程分别引出两个名词：输入量和输出量】 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响， 这种控制系统成为开环控制系统。 开环控制系统抽水控制系统
3、闭环控制： 【讨论：在游泳池注水控制系统增加水位测量设 备和改变控制对象后，控制系统的过程与前面的开环 控制过程有何区别，输出量输入量之间产生了什么关 系和作用。】 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。 闭环控制系统方框图：
1、控制系统： 案例分析:自行车速度的控制的实现过程、电风扇 风速的控制过程、自动门的控制过程、遥控电视频道更 换的控制过程、航空模型的控制过程
一般的控制过程都有一个输入和一个输出。
定义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这 些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。 特点：控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。
【生活案例】保温电饭锅的保温控制、空调的温度控 制等等 【生产案例】温室大棚、氨气生产的反应炉温控制等 等 【复杂案例简述】导弹防空系统，战斧巡航导弹的控 制
分类：控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。
2、开环控制： 【利用前面的案例和普通游泳池注水控制系统控 制过程分别引出两个名词：输入量和输出量】 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响， 这种控制系统成为开环控制系统。 开环控制系统抽水控制系统
3、闭环控制： 【讨论：在游泳池注水控制系统增加水位测量设 备和改变控制对象后，控制系统的过程与前面的开环 控制过程有何区别，输出量输入量之间产生了什么关 系和作用。】 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。 闭环控制系统方框图：
控制系统的工作过程与方式
在游泳池注水系统中，如果进水管单位时间的水流量一 定，那么游泳池水位的高度与进水的时间是一一对应的。我 们就可以通过设定注水时间，使游泳池的水位达到希望的高 度，定时器就会通知进水阀门关闭，停止向游泳池注水。
问：能否用一种简便的方式来描述这一控制过程？
二、开环控制系统 开环控制系统方框图：
输 入 量
一、控制系统 分析这两个控制过程，发现其中的规律。
开关电信号
灯亮/灭
01
照明控制
开
（输入）
（输出）
环
控
制
系
02
开/合
音乐播放控制 播放/停止
统
（输入）
（输出）
二
✓含义：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。
二、开环控制系统
案例分析1 泳池定时注水控制系统
4.2控制系统的工作过程与方式
教师：戴 翔
思考1：教室里的照明控制是如何实现的？
开关电信号
灯亮/灭
开照关明 控灯制管
（输入）
（输出）
思考2：音乐贺卡是怎么样实现控制的？
开/合
播放/停止
开音关乐 播 播放放控元制件
（输入）
（输出）
一
含义：任何一种控制的实现，都要 通过若干个环节共同实现，这些环 节所涉及的装置就构成了一个系统， 称为控制系统。且控制系统的输入 与输出之间有一定的对应关系。
系统 的给 定量
控
执
制
行
器
器
对输入信号进 行处理，并发 出控制指令的 装置
直接对被控 对象进行控 制的装置
被
控制量
控
对
象
系统中 要控制 的装置
问：能否用一种简便的方式来描述这一控制过程？
二、开环控制系统 开环控制系统方框图：
输 入 量
一、控制系统 分析这两个控制过程，发现其中的规律。
开关电信号
灯亮/灭
01
照明控制
开
（输入）
（输出）
环
控
制
系
02
开/合
音乐播放控制 播放/停止
统
（输入）
（输出）
二
✓含义：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。
二、开环控制系统
案例分析1 泳池定时注水控制系统
4.2控制系统的工作过程与方式
教师：戴 翔
思考1：教室里的照明控制是如何实现的？
开关电信号
灯亮/灭
开照关明 控灯制管
（输入）
（输出）
思考2：音乐贺卡是怎么样实现控制的？
开/合
播放/停止
开音关乐 播 播放放控元制件
（输入）
（输出）
一
含义：任何一种控制的实现，都要 通过若干个环节共同实现，这些环 节所涉及的装置就构成了一个系统， 称为控制系统。且控制系统的输入 与输出之间有一定的对应关系。
系统 的给 定量
控
执
制
行
器
器
对输入信号进 行处理，并发 出控制指令的 装置
直接对被控 对象进行控 制的装置
被
控制量
控
对
象
系统中 要控制 的装置
4第四单元 2控制系统的工作过程与方式
• 第 四 单 元 控 制 与 设 计
2008.4
sunj2@
同享益众
沈云丰
案例导学
例一：根据《音乐声控制灯、舞台氛围灯》视 频，以下器件中可以作为音乐声控灯的传感器 的是（ ） A．麦克风 B．放大电路 C．继电器 D．扬声器
• 第 四 单 元 控 制 与 设 计
2008.4
【解析】 声控灯是通过麦克风把音乐的声音信号 换转为电信号，然后通过放大电路放大到必要的功 率以控制开关电路的。所以音乐声控灯的传感器只 能是麦克风。 【答案】 A sunj2@
缝纫 部件
输出量
设定温度
第 四 单 元 控 制 与 设 计
﹢
输入量
×
﹣
声传感 控制器
压缩 机 检测装置 常开 (断开) 接点
冷 藏 室
输出温度
•
给定量
2008.4
灯泡
输出量
比较器
﹢
×
﹣
控 制 电 路
（时序 控制装 置）
电流
红 绿 灯
灯亮、灭时序
sunj2@
检测装置 同享益众 沈云丰
阅读：（P107） 希罗的自动门
2008.4
•
sunj2@
同享益众
沈云丰
基础能力训练
• 第 四 单 元 控9. 制 与A. 设B. 计
根据材料，下列说法错误的是（ ） 第一种控制手段为人工控制 第二种控制手段为自动控制 C.“定速巡航”的控制系统为闭环控制系统 D.“定速巡航”的控制系统为开环控制系统 【答案】 D
• 第 四 单 元 控 制 与 设 计
人工控制
自动控制
机 气 液 电 … 械 控 动 控 压 控 子 控 … 制 制 制 制 …
2008.4
sunj2@
同享益众
沈云丰
案例导学
例一：根据《音乐声控制灯、舞台氛围灯》视 频，以下器件中可以作为音乐声控灯的传感器 的是（ ） A．麦克风 B．放大电路 C．继电器 D．扬声器
• 第 四 单 元 控 制 与 设 计
2008.4
【解析】 声控灯是通过麦克风把音乐的声音信号 换转为电信号，然后通过放大电路放大到必要的功 率以控制开关电路的。所以音乐声控灯的传感器只 能是麦克风。 【答案】 A sunj2@
缝纫 部件
输出量
设定温度
第 四 单 元 控 制 与 设 计
﹢
输入量
×
﹣
声传感 控制器
压缩 机 检测装置 常开 (断开) 接点
冷 藏 室
输出温度
•
给定量
2008.4
灯泡
输出量
比较器
﹢
×
﹣
控 制 电 路
（时序 控制装 置）
电流
红 绿 灯
灯亮、灭时序
sunj2@
检测装置 同享益众 沈云丰
阅读：（P107） 希罗的自动门
2008.4
•
sunj2@
同享益众
沈云丰
基础能力训练
• 第 四 单 元 控9. 制 与A. 设B. 计
根据材料，下列说法错误的是（ ） 第一种控制手段为人工控制 第二种控制手段为自动控制 C.“定速巡航”的控制系统为闭环控制系统 D.“定速巡航”的控制系统为开环控制系统 【答案】 D
• 第 四 单 元 控 制 与 设 计
人工控制
自动控制
机 气 液 电 … 械 控 动 控 压 控 子 控 … 制 制 制 制 …
4.2控制系统的工作过程与方式
按控制系统中执 行部件分为:
Open
控制系统通 常又分为:
2008.4
闭环控制系统 Closed loop control system
小游戏
在黑板上有两张大脸，“四官俱 全”，没有鼻子。请一位同学上来“填” 鼻子，一次，睁着眼睛画，另一次闭着 眼睛画。
2008.4
分析原因：
1、闭着眼睛画：
人脑控制手画鼻子： 人脑——手——鼻子 控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以 修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称 为开环控制。 人脑——手——画鼻子 | 2、睁着眼睛画： |——— 眼睛—————| 人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的 位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精 细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可 以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回 路。这种控制称为闭环控制。
（开、关）
输出量
被控对象
（喷嘴） （喷水与否）
2008.4
马上行动： P104
• (2)公共汽车 车门的开关 控制。
控制量 （压缩空气流向）
输入量 （开、关）
控制器 （控制电路）
执行器 （执行活塞）
被控对象 （车门）
输出量 （车门的开或关）
2008.4
马上行动： P104
你知道还有哪些开环控制系统？
是否属于控制系统 电饭煲 脱粒机 红外线自动水 龙头 是 是 输入 接通电源的电信号 输出 锅内的温度
接通电源的电信号 脱粒机脱粒的量 红外线装置检测到 人手发出的信号
是
出水量
控制系统的分类:
从控制过程中人 工干预情况分为:
人工控制
自动控制
机 械 控 制 气 动 控 制 液 压 控 制 电 子 控 制 … … … 开环控制系统 loop control system
控制系统的工作过程与方式
二控制系统的工作过程与方式学习目标节次考试内容考核要求考试属性控制系统的工作过程与方式①简单开环控制系统的基本组成和工作过程必考＋加试c②闭环控制系统的基本组成 b③简单的闭环控制系统的方框图 c④控制器和执行器的作用 c一、控制系统控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系．二、开环控制系统1．概念：输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。
2．特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递．3．方框图：输入量―控制器执行器――→控制量被控对象→输出量输入量：控制系统的给定量。
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。
执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：执行器的输出信号。
被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。
输出量：控制系统所要控制的量。
三、闭环控制系统的基本组成1．概念：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。
2．基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器(检测装置有的开环系统也有)。
3．特征：系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路——反馈回路。
4．简单的闭环控制系统的方框图5．检测装置：检测输出量(被控量)并将其返回到输入端。
6．比较器：将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值，往往和控制器集成到一起。
四、开环控制系统与闭环控制系统的比较1．开环控制系统输入量到输出量之间的信号是单向传递的，它对输出量的控制精度较低，但它具有结构简单、成本低、容易实现等优点。
2．闭环控制系统的输入量和输出量之间还有一个反馈环节，它们形成一条闭合回路。
它对输出量的控制精度较高，但它结构复杂、成本高，主要用在要求较高精度和高可靠性的控制中。
例1(2016·浙江4月学考)根据消防要求，仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。
当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时，电子开关被接通，报警器发出声光信号进行报警。
4-3控制系统的工作过程与方式
“声控”参考框图如下：
马上行动
4、交通路口红绿灯自动控制[根据车流量]（开环 开环） 开环 目前所用的交通路口的红绿灯控制系统一般都是按给定 的时序来控制的，因此应该是开环控制系统，而不是闭环。 对车流量因素的考虑，是在调查统计的基础上在设计给定时 序时体现的。 参考框图如下：
课堂练习：开、闭环控制方式判别 闭环） 闭环 1、家用压力锅的压力控制（闭环 开环、闭环 开环 2、粮库的温度、湿度控制（开环、闭环） 开环） 开环 3、洗衣机工作过程的控制 （开环 4、感应水龙头的开、关控制（开环 开环） 开环 开环） 开环 5、电瓶车防盗报警器的控制（开环 闭环） 6、巡航导弹的飞行控制（闭环 闭环
游泳池水位
2、开环控制系统 、 游泳池进水控制系统
设定注 水时间 水流量
定时器
进水阀
游泳池
游泳池水位
开环控制系统的框图描述：
输入量 名词解释
控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
输入量——控制系统的给定量 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。 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件。 被控对象——控制系统中所要求控制的装置或生产过程。 输出量——控制系统所要控制的量。
+
_
控制器
制冷泵 测温装置
冰箱
冰箱温度
马上行动
3、走道路灯的声光控制系统（开环 开环） 开环
声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下： 白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线 较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否 接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽 灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。这样， 通过对环境声光信号的检测与处理，完成电路通断的自动开关控制。
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给定量
+ _
检测装置 控制量
控制器
执行器
被控对象
被控量
5、供水水箱的水位自动控制系统112
进水量
控制量
给定量
设定的水 位高度
控制器
执行器
阀门
被控对象
水箱
被控量
水箱的水 位
检测装置
浮球或液位传感
6、加热炉的温度自动控制系统P113
电压
控制量
给定量
设定的温度
控制器
电子或微机 控制装置
执行器
加热器
4-2控制系统的工作过程与方式
复习：
什么是控制
人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手 段，是事物向期望的目标发展，这就是控制。 控制的手段有哪些?
音响的音量控制
普通水龙头出水的控制
全自动洗衣机 人工
自动
自动
人工
电冰箱内温度控制
自动取款机
篮球运动员投篮过程 自动控制 自动感应门的开关控 自动烘手机 自动制 电梯的上下运行过程控 自动 飞镖的投掷过程控制 制 肥胖人群体形控制 声控走廊灯的控制
控制量：即执行器的输出信号。
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
输出量：即控制系统所要控制的量。
P103 案例分析 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
转 电 动 机
自 动
门
门的 开启 或关 闭
输出
4、水泵抽水控制系统 天气干旱时，水泵抽水解决这个问题。当需 要灌溉农田时，只要接通电源，电机就带动 水泵工作，将水从水源处抽到干旱的农田里。
人工
自动 人工
人工
自动
自动
红外自动水龙头出水控 制
红绿灯的转换过程控 自动制
自动
手摇晾衣架的控制
人工
光控路灯的控制
什么叫系统？
由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的 若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体， 称为系统
1控制系统
公共场所路灯的光控系统
外界光 线强弱
光控开关
灯泡
灯泡的亮灭
输入
设定叫醒时间
1、楼道声控灯的控制系统
有无声音
控制 电路
常开触点
灯泡
灯的亮与灭
请画出下列开环系统的方框图
2、电饭锅煮饭的控制系统
煮饭时,电源接通,内锅放在发热盘上, 使锅内温度声高,当温度达到80C以上时, 饭煮熟,进入保温状态.
保温限温 控制 装置
热量
煮饭指令
发热盘
内锅
内锅温度
2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到 了可是有时水满了，有时却未满，怎么 办？
控制系统
家用缝纫机的缝纫 速度控制系统
电冰箱的温度控制 系统 走道路灯的声光控 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
是否属于闭环控 制系统
否 是 否
方框图
是
家用缝纫机缝纫速度控制系统
脚踩的力
踏脚板
传动装置
转动
缝纫机
缝 纫 速 度
家用电冰箱温度控制系统
设定的温 度
被控对象
加热炉
被控量
炉内温度
检测装置
热电偶
夏天房间空调器温度控制系统
炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空调器 是第一选择。那么，空调器是如何控制室内温度的 呢？它的工作过程又如何呢？ 如设定温度为25℃，室内温度如果高于25℃,那 么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机进 行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出信 号，压缩机停止工作，风扇照常工作。
电机、扇叶
风速
输 入
输 出
脚踩的力
（输入）
脚蹬、曲柄、链轮
中轴、链条、飞轮
自行车行 驶的速度 （输出）
电风扇风速 的档位
输入
电机、扇叶
风速
输出
控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。
马上行动（P102)：请指出下列控制系统 中的输入、输出分别是什么？ 控制系统
电风扇风速控制
输入
调速器或档位 电源的电信号 电源的电信号
控制器
执行器 电流
被控对象
输出量 灯的开 或关 （输出）
开关
电路
灯
7、根据消防要求，仓库、图书馆都需要安 装火灾自动报警系统。如有火灾发生，感 烟探测器检测到发生火灾室内浓烈的烟雾， 从而报警。画出火灾自动报警控制系统的 工作过程方框图。指出方框图的各个环节 的具体内容和输入量、输出量、控制量
控制量
红 绿 灯
灯亮、灭 时序
输入量
烟雾信号
控制器
感烟探测 器（感温 探测器）
执行器
电信号
报警控制器
被控对象
部件：警 铃、讯响 器、报警 灯
输出量
报警声
宾馆自动叫醒服务工作过程：客人拨通自 动叫醒服务电话，电脑自动应答，并提示客 人输入房间号和需叫醒的时间，到时电脑将 自动打电话叫醒客人。本系统是一个开环控 制系统。
电脑 拨号装置 电话 叫醒信号
设定注 水的时 间 输入 开环控制：
定 时 器
进 水流量 水 阀 门
游 泳 池
游泳池 的水位 输出
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。
特点：输入量到输出量是单向传递（无反馈）。
简单开环控制系统的方框图
输入量 控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
输入量：即控制系统的给定量。 控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。 执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。
人手的红外信号
输出
风扇的转速 锅内的温度 脱粒的量
水龙头的出水量
电饭煲
脱粒机 红外线自动水龙头
控制系统分类
控
制 系 统 控制系统的输出量不对系统的控 开环 制产生任何影响 系统的输出量仅受输入量控制，输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控 闭环 制过程产生影响 输出量到输入量之间的信号形成一 个回路
输出
指出下面的输入、输出量
小实验：光控计数器
外界光 线强弱 光控开关
灯泡
灯泡的亮灭
输入
输出
什么是控制系统
任何一种控制的实现，都要通过若干个 环节，这些环节所涉及的装置就构成了一个 系统，称为控制系统。
理解控制系统需要 理解控制系统的输入、输出 量，以及他们之间的对应关系
电风扇风速控制系统
电风扇风速 的档位
问题：游泳池注水
二、问题：
1、本问题中输入量、输出量分别是什么？ 注水时间 游泳池水位
2、输入量、输出量之间是什么关系 对应，输入量可以影响输出量 3、输入量可以影响、决定输出量，反过来输出量 能否影响输入量吗?为什么？ 不能 输入量到输出量是单向传递 三、我们可以用下面的方框图把游泳池注水的主 要控制过程表述出来。
设定的 温度
+ -
控制量
控制电路
压缩机
空调房间
输出温 度
检测装置 （空调测温装置）
控
制 系 统
开环
控制系统的输出量不对系统的控制产 生任何影响 系统的输出量仅受输入量控制，输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响 输出量到输入量之间的信号形成一个回 路
闭环
控制装 置
制冷量 电冰箱 制冷装 置 感温装置
冰 箱 实 际 温度
走道路灯的声光控制系统
声光信号
声光检测 控制装置
开关
路灯
亮与灭
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
设定车 流量
控制端
信号机
红绿灯
实际车 流量
地感线圈
十字路口的红绿灯定时控制系统
电流 设定亮、灭 时序 电脑 时序控制 装置
·· ·· ·· ·· ·· ··
三、闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
水流量 进水阀门 检测装置 游泳池
比较器 给定 + 控制器 水位 -
游泳池的水位 （输出）
5、闭环控制系统
系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
对于闭环控制系统，通常可以用以下的方 框图表示(c106)
控制量
输入量 接通电源
控制器
执行器
被控对象 水流量
输出量
水管排水
电机
水泵
水管
小试验1： 写“控制系统”四个字 输入量： 老师的指令
输出量： 所写的字
“ 写字”的控制过程方框图
输入量
控制器
执行器
被控对象
输出量
老师的 指令
大脑
手
笔
写成的 字
1、灯的开关控制的方框图
控制量
输入量 手的动作 （输入）
+ _
检测装置 控制量
控制器
执行器
被控对象
被控量
5、供水水箱的水位自动控制系统112
进水量
控制量
给定量
设定的水 位高度
控制器
执行器
阀门
被控对象
水箱
被控量
水箱的水 位
检测装置
浮球或液位传感
6、加热炉的温度自动控制系统P113
电压
控制量
给定量
设定的温度
控制器
电子或微机 控制装置
执行器
加热器
4-2控制系统的工作过程与方式
复习：
什么是控制
人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手 段，是事物向期望的目标发展，这就是控制。 控制的手段有哪些?
音响的音量控制
普通水龙头出水的控制
全自动洗衣机 人工
自动
自动
人工
电冰箱内温度控制
自动取款机
篮球运动员投篮过程 自动控制 自动感应门的开关控 自动烘手机 自动制 电梯的上下运行过程控 自动 飞镖的投掷过程控制 制 肥胖人群体形控制 声控走廊灯的控制
控制量：即执行器的输出信号。
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
输出量：即控制系统所要控制的量。
P103 案例分析 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
转 电 动 机
自 动
门
门的 开启 或关 闭
输出
4、水泵抽水控制系统 天气干旱时，水泵抽水解决这个问题。当需 要灌溉农田时，只要接通电源，电机就带动 水泵工作，将水从水源处抽到干旱的农田里。
人工
自动 人工
人工
自动
自动
红外自动水龙头出水控 制
红绿灯的转换过程控 自动制
自动
手摇晾衣架的控制
人工
光控路灯的控制
什么叫系统？
由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的 若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体， 称为系统
1控制系统
公共场所路灯的光控系统
外界光 线强弱
光控开关
灯泡
灯泡的亮灭
输入
设定叫醒时间
1、楼道声控灯的控制系统
有无声音
控制 电路
常开触点
灯泡
灯的亮与灭
请画出下列开环系统的方框图
2、电饭锅煮饭的控制系统
煮饭时,电源接通,内锅放在发热盘上, 使锅内温度声高,当温度达到80C以上时, 饭煮熟,进入保温状态.
保温限温 控制 装置
热量
煮饭指令
发热盘
内锅
内锅温度
2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到 了可是有时水满了，有时却未满，怎么 办？
控制系统
家用缝纫机的缝纫 速度控制系统
电冰箱的温度控制 系统 走道路灯的声光控 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
是否属于闭环控 制系统
否 是 否
方框图
是
家用缝纫机缝纫速度控制系统
脚踩的力
踏脚板
传动装置
转动
缝纫机
缝 纫 速 度
家用电冰箱温度控制系统
设定的温 度
被控对象
加热炉
被控量
炉内温度
检测装置
热电偶
夏天房间空调器温度控制系统
炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空调器 是第一选择。那么，空调器是如何控制室内温度的 呢？它的工作过程又如何呢？ 如设定温度为25℃，室内温度如果高于25℃,那 么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机进 行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出信 号，压缩机停止工作，风扇照常工作。
电机、扇叶
风速
输 入
输 出
脚踩的力
（输入）
脚蹬、曲柄、链轮
中轴、链条、飞轮
自行车行 驶的速度 （输出）
电风扇风速 的档位
输入
电机、扇叶
风速
输出
控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。
马上行动（P102)：请指出下列控制系统 中的输入、输出分别是什么？ 控制系统
电风扇风速控制
输入
调速器或档位 电源的电信号 电源的电信号
控制器
执行器 电流
被控对象
输出量 灯的开 或关 （输出）
开关
电路
灯
7、根据消防要求，仓库、图书馆都需要安 装火灾自动报警系统。如有火灾发生，感 烟探测器检测到发生火灾室内浓烈的烟雾， 从而报警。画出火灾自动报警控制系统的 工作过程方框图。指出方框图的各个环节 的具体内容和输入量、输出量、控制量
控制量
红 绿 灯
灯亮、灭 时序
输入量
烟雾信号
控制器
感烟探测 器（感温 探测器）
执行器
电信号
报警控制器
被控对象
部件：警 铃、讯响 器、报警 灯
输出量
报警声
宾馆自动叫醒服务工作过程：客人拨通自 动叫醒服务电话，电脑自动应答，并提示客 人输入房间号和需叫醒的时间，到时电脑将 自动打电话叫醒客人。本系统是一个开环控 制系统。
电脑 拨号装置 电话 叫醒信号
设定注 水的时 间 输入 开环控制：
定 时 器
进 水流量 水 阀 门
游 泳 池
游泳池 的水位 输出
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。
特点：输入量到输出量是单向传递（无反馈）。
简单开环控制系统的方框图
输入量 控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
输入量：即控制系统的给定量。 控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。 执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。
人手的红外信号
输出
风扇的转速 锅内的温度 脱粒的量
水龙头的出水量
电饭煲
脱粒机 红外线自动水龙头
控制系统分类
控
制 系 统 控制系统的输出量不对系统的控 开环 制产生任何影响 系统的输出量仅受输入量控制，输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控 闭环 制过程产生影响 输出量到输入量之间的信号形成一 个回路
输出
指出下面的输入、输出量
小实验：光控计数器
外界光 线强弱 光控开关
灯泡
灯泡的亮灭
输入
输出
什么是控制系统
任何一种控制的实现，都要通过若干个 环节，这些环节所涉及的装置就构成了一个 系统，称为控制系统。
理解控制系统需要 理解控制系统的输入、输出 量，以及他们之间的对应关系
电风扇风速控制系统
电风扇风速 的档位
问题：游泳池注水
二、问题：
1、本问题中输入量、输出量分别是什么？ 注水时间 游泳池水位
2、输入量、输出量之间是什么关系 对应，输入量可以影响输出量 3、输入量可以影响、决定输出量，反过来输出量 能否影响输入量吗?为什么？ 不能 输入量到输出量是单向传递 三、我们可以用下面的方框图把游泳池注水的主 要控制过程表述出来。
设定的 温度
+ -
控制量
控制电路
压缩机
空调房间
输出温 度
检测装置 （空调测温装置）
控
制 系 统
开环
控制系统的输出量不对系统的控制产 生任何影响 系统的输出量仅受输入量控制，输入 量到输出量之间的信号是单向传递 系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响 输出量到输入量之间的信号形成一个回 路
闭环
控制装 置
制冷量 电冰箱 制冷装 置 感温装置
冰 箱 实 际 温度
走道路灯的声光控制系统
声光信号
声光检测 控制装置
开关
路灯
亮与灭
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
设定车 流量
控制端
信号机
红绿灯
实际车 流量
地感线圈
十字路口的红绿灯定时控制系统
电流 设定亮、灭 时序 电脑 时序控制 装置
·· ·· ·· ·· ·· ··
三、闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
水流量 进水阀门 检测装置 游泳池
比较器 给定 + 控制器 水位 -
游泳池的水位 （输出）
5、闭环控制系统
系统的输出量返回到输入端并对控制过 程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
对于闭环控制系统，通常可以用以下的方 框图表示(c106)
控制量
输入量 接通电源
控制器
执行器
被控对象 水流量
输出量
水管排水
电机
水泵
水管
小试验1： 写“控制系统”四个字 输入量： 老师的指令
输出量： 所写的字
“ 写字”的控制过程方框图
输入量
控制器
执行器
被控对象
输出量
老师的 指令
大脑
手
笔
写成的 字
1、灯的开关控制的方框图
控制量
输入量 手的动作 （输入）