高二通用技术 第四章 闭环控制系统通用技术
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第四章 控制与设计
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
学习目标
⒈ 积极观察生活，能从生活中所遇到的和所观察到 的事物中识别各种受控现象和受控过程，理解控 制的含义。
⒉ 能够分析典型的案例，了解手动控制和自动控制， 熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本 组成和简单的工作过程。
⒊ 通过案例分析，能画出一个简单的闭环控制系统 的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用， 熟悉反馈环节的作用。
3.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。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
开环控制系统： 4.控制系统框图
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
闭环控制系统：
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。 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、投篮、家用电饭锅保温控制系 统、家用电冰箱温度控制系统等。 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。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
5.家用电冰箱的闭环电子控制系统
输入
预置 温度 调节 装置
控制(处理) 输出
(电子电路)
比较器 （微型电脑）
(继电 器)
反馈
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
被控 对象
(冷藏 室)
检测
温度传 感器
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
补充材料
统通用技术
黑箱方法是把将要研究的系统作为黑箱，
通过对系统的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。在生活中有时我们需要认识对 象的内部无法打开或不便打开时这时 我们可以通过观测和考察它的输入与 输出的关系来推测其内部的特性和功 能，如：中医看病通过“望闻问切” 来了解病人的病况，最后对病情作出 判断。
开环电子控 闭环电子控
制系统
制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
可调亮度的台灯
智能洗衣机
电热水器
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
⒋ 通过案例分析，找出并分析影响简单控制系 统运行的主要干扰因素，了解功能模拟方法和 黑箱方法在控制系统中的应用。
⒌ 结合一定的案例，了解简单的被控对象的基 本特性，能确定被控量、控制量，划出控制系 统的方框图，并形成初步的控制系统设计方案。
⒍ 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个 控制装置，或根据简单闭环控制系统的方案进 行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。
以外，引起被控量变化的各种因素称为 干扰因素。
有的干扰因素是环境造成的，如影响 自行车行驶速度的变化的自然风等；有 的干扰因素是人为原因所致，如影响飞 机导航信号的手机信号等。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
（2）反馈的含义： 控制系统中，将输出量通过适当的检测 装置，返回到输入并与输入量进行比 较的过程，就是反馈。 例：投篮、自动电水壶
开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、电子调 光台灯、电子手表、程序控制洗衣机、带遥控 电视机
闭环电子控制系统：空调机、电冰箱、智能电饭 煲、现代化农业温室
（2）闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比 有什么优点？
• 闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以 提高控制的精度，而且实现控制的自动化。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
5.开环控制闭环控制系统两者的比较
（1）开环：
输入量
控制器
控制量
输出值
执行器
被控 对象
（2）闭环：
输入量
控制器
控制量
输出量
执行器
被控 对象
比较器
反馈环节 高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
6.闭环控制系统的干扰与反馈
（1）干扰因素： 在控制系统中，除输入量（给定值）
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
• 再如：夏天买西瓜可以通过看 瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹 性来判断西瓜的生熟。这些事 例都没有打开事物直接观看内 部结构，而是通过观察外部或 试验等方法来认识事物的。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
马上行动
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制 系统的例子。
统通用技术
1.游泳池水位控制
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
2.篮球比赛运动员投篮工作过程
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
3.水箱水位控制
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
水箱水位控制
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
4.人体温度控制系统
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
输入量
比较器
3.控制系统框图
控制器
控制量
执行器
被控 对象
输出量
反馈环节
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
4． 闭环控制系统的特征
• 在系统的输入量和输出量之间，还有 一条从输出量返回到输入端的反馈环 节，它们形成了一条闭合回路，反馈 环节使得输出量的改变对控制的过程 产生直接影响。
这是闭环系统吗？
• 同学们几乎每天听着扩音机里播放的 音乐做广播体操，但扩音机从未引起大 家的注意。学习了上面的内容后，“扩 音机是一个什么电子控制系统”引起了 全班同学的热烈讨论。
正方：扩音机是一个开环电子控制系统 反方：扩音机是一个闭环电子控制系统
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
分析评判：
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
复习 开环控制系统：
1.概念：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。
2.案例：红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系 统、火灾自动报 警系统、公园的音乐喷泉自 动控制系统、红外线自动门控制系统、普通电 风扇风速控制系统、可调光台灯控制系统等。
家用电冰箱的结构和制冷原理图
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
• 组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间 用一根管道相连。
• 管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机 在管道的底部，它使制冷剂不断地在管道里 循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受到 强大压力，由气态变成液态，通过散热器对 外放出热量。当制冷剂通过较粗的管道组成 的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂由 液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热 量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效 果。
（3）反馈环节的作用： 通过将输出量通过适当的检测装置，返 回到输入并与输入量进行比较，从而 减少输出量的偏差，稳定输出量。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
7.闭环控制系统的工作过程：闭环控制系统的
核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的
偏差。 8.工作过程：（1）由于干扰因素的存在，系 统的被控量偏离给定值时；（2）闭环控制系 统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并 迅速反馈到输入端，与给定值进行比较； （3）控制器根据比较得到的偏差信号进行调 节，从而是系统的被控量接近给定值，达到精 确控制的目的。 高二通用技术 第四章 闭环控制系
闭环电子控制系统必须符合两个条件： （一）它的核心是电子技术； （二）有反馈。反方把人划入控制系统，
这个控制系统的核心就不单单是电子 技术，故不能称为闭环电子控制系统。 但因为存在反馈，可称为闭环控制系 统
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
练习根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区 别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打
• 功能模拟法以功能和行为的相似为基 础，用模型模拟原型的功能和行为的 方法。它为仿生学、人工智能、价值 工程提供了科学方法。如：猎手瞄准 猎物的过程与自动火炮系统的功能行 为是相似的，但二者的wenku.baidu.com部结构和物 理过程是截然不同的。再如：在国际 象棋的人机对弈中，计算机具有与人 脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手 的思维与人下棋。 高二通用技术 第四章 闭环控制系
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
学习目标
⒈ 积极观察生活，能从生活中所遇到的和所观察到 的事物中识别各种受控现象和受控过程，理解控 制的含义。
⒉ 能够分析典型的案例，了解手动控制和自动控制， 熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本 组成和简单的工作过程。
⒊ 通过案例分析，能画出一个简单的闭环控制系统 的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用， 熟悉反馈环节的作用。
3.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。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
开环控制系统： 4.控制系统框图
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
闭环控制系统：
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。 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、投篮、家用电饭锅保温控制系 统、家用电冰箱温度控制系统等。 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。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
5.家用电冰箱的闭环电子控制系统
输入
预置 温度 调节 装置
控制(处理) 输出
(电子电路)
比较器 （微型电脑）
(继电 器)
反馈
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
被控 对象
(冷藏 室)
检测
温度传 感器
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
补充材料
统通用技术
黑箱方法是把将要研究的系统作为黑箱，
通过对系统的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。在生活中有时我们需要认识对 象的内部无法打开或不便打开时这时 我们可以通过观测和考察它的输入与 输出的关系来推测其内部的特性和功 能，如：中医看病通过“望闻问切” 来了解病人的病况，最后对病情作出 判断。
开环电子控 闭环电子控
制系统
制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
可调亮度的台灯
智能洗衣机
电热水器
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
⒋ 通过案例分析，找出并分析影响简单控制系 统运行的主要干扰因素，了解功能模拟方法和 黑箱方法在控制系统中的应用。
⒌ 结合一定的案例，了解简单的被控对象的基 本特性，能确定被控量、控制量，划出控制系 统的方框图，并形成初步的控制系统设计方案。
⒍ 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个 控制装置，或根据简单闭环控制系统的方案进 行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。
以外，引起被控量变化的各种因素称为 干扰因素。
有的干扰因素是环境造成的，如影响 自行车行驶速度的变化的自然风等；有 的干扰因素是人为原因所致，如影响飞 机导航信号的手机信号等。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
（2）反馈的含义： 控制系统中，将输出量通过适当的检测 装置，返回到输入并与输入量进行比 较的过程，就是反馈。 例：投篮、自动电水壶
开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、电子调 光台灯、电子手表、程序控制洗衣机、带遥控 电视机
闭环电子控制系统：空调机、电冰箱、智能电饭 煲、现代化农业温室
（2）闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比 有什么优点？
• 闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以 提高控制的精度，而且实现控制的自动化。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
5.开环控制闭环控制系统两者的比较
（1）开环：
输入量
控制器
控制量
输出值
执行器
被控 对象
（2）闭环：
输入量
控制器
控制量
输出量
执行器
被控 对象
比较器
反馈环节 高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
6.闭环控制系统的干扰与反馈
（1）干扰因素： 在控制系统中，除输入量（给定值）
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
• 再如：夏天买西瓜可以通过看 瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹 性来判断西瓜的生熟。这些事 例都没有打开事物直接观看内 部结构，而是通过观察外部或 试验等方法来认识事物的。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
马上行动
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制 系统的例子。
统通用技术
1.游泳池水位控制
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
2.篮球比赛运动员投篮工作过程
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
3.水箱水位控制
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
水箱水位控制
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
4.人体温度控制系统
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
输入量
比较器
3.控制系统框图
控制器
控制量
执行器
被控 对象
输出量
反馈环节
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
4． 闭环控制系统的特征
• 在系统的输入量和输出量之间，还有 一条从输出量返回到输入端的反馈环 节，它们形成了一条闭合回路，反馈 环节使得输出量的改变对控制的过程 产生直接影响。
这是闭环系统吗？
• 同学们几乎每天听着扩音机里播放的 音乐做广播体操，但扩音机从未引起大 家的注意。学习了上面的内容后，“扩 音机是一个什么电子控制系统”引起了 全班同学的热烈讨论。
正方：扩音机是一个开环电子控制系统 反方：扩音机是一个闭环电子控制系统
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
分析评判：
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
复习 开环控制系统：
1.概念：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。
2.案例：红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系 统、火灾自动报 警系统、公园的音乐喷泉自 动控制系统、红外线自动门控制系统、普通电 风扇风速控制系统、可调光台灯控制系统等。
家用电冰箱的结构和制冷原理图
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
• 组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间 用一根管道相连。
• 管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机 在管道的底部，它使制冷剂不断地在管道里 循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受到 强大压力，由气态变成液态，通过散热器对 外放出热量。当制冷剂通过较粗的管道组成 的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂由 液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热 量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效 果。
（3）反馈环节的作用： 通过将输出量通过适当的检测装置，返 回到输入并与输入量进行比较，从而 减少输出量的偏差，稳定输出量。
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
7.闭环控制系统的工作过程：闭环控制系统的
核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的
偏差。 8.工作过程：（1）由于干扰因素的存在，系 统的被控量偏离给定值时；（2）闭环控制系 统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并 迅速反馈到输入端，与给定值进行比较； （3）控制器根据比较得到的偏差信号进行调 节，从而是系统的被控量接近给定值，达到精 确控制的目的。 高二通用技术 第四章 闭环控制系
闭环电子控制系统必须符合两个条件： （一）它的核心是电子技术； （二）有反馈。反方把人划入控制系统，
这个控制系统的核心就不单单是电子 技术，故不能称为闭环电子控制系统。 但因为存在反馈，可称为闭环控制系 统
高二通用技术 第四章 闭环控制系 统通用技术
练习根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区 别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打
• 功能模拟法以功能和行为的相似为基 础，用模型模拟原型的功能和行为的 方法。它为仿生学、人工智能、价值 工程提供了科学方法。如：猎手瞄准 猎物的过程与自动火炮系统的功能行 为是相似的，但二者的wenku.baidu.com部结构和物 理过程是截然不同的。再如：在国际 象棋的人机对弈中，计算机具有与人 脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手 的思维与人下棋。 高二通用技术 第四章 闭环控制系