控制系统的基本组成

系统组成与工作过程如图：
对“自动门”的扩展探究三例：
①门的重量不同，对系统的哪个部分有不同的要求？ ②自动门前跑过一条狗，自动门会不会打开？ ③自动门前开过一辆汽车，自动门会不会打开？ ④当人一直站在门口时，自动门会怎样动作？为什么？
微波传感器
自动门传感器分为微波传感器和红外传 感器。 微波感应器是基于一独特的微波传输技 术，其超薄的天线能实现多种频谱。微 波传感器应用Doppler雷达定理传送低 功率微波并接收物体反射回的能量。若 物体的运动被自动门传感器检测到，其 反射微波频率与传送频率产生偏移，从 而在输出端产生一低频电压。
闭环控制系统 （closed loop control system）
画的位置 眼睛
大脑
关节、肌肉
手
手的位置
眼睛
人的反馈控制系统
开环控制系统
1、定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生
任何影响。如：自动声光控灯，自动门、自动烘手机、定
时红绿灯等。
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。
射手通过瞄准，使箭射中靶心。
Ⅱ任何控制现象，都要明确三要素： (1) 控制对象 (2) 控制目的 (3) 控制手段
Ⅲ、控制的分类
从人工干预的情形来分：
人工控制： 控制的过程必须在人的直接干预和 全程干预下才能完成控制任务
自动控制： 在控制的过程中不需要人的直接干预，使 事物的变化准确的按照期望的方向发展。
（输入）
电机、 扇叶
风速 （输出）
电风扇的风速控制系统
控制系统
பைடு நூலகம்
归纳共同点，并尝试使用方框图来表示上述控制 系统
输入量
控制系统
输出量
控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系。
马上行动
是否属于 控制系统
输入
输出 控制系统的组成
普通 电灯
接通电源的 电灯的照 开关、灯泡、灯
是
电信号 明亮度 座、导线、电源
工作过程
（1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有 人”的信号 （2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电 动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）；
（3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门 叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象）
（4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动 机反转，门重新关闭。
输入量 控制器
控制量
执行器
被控对象
输出量
输入量：控制系统的给定量 输出量：控制系统所要控制的量 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
控制量：执行器的输出信号 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
开环系统的重要说明
1.输出量≠控制量，输出量=被控量； 2.设定量=输入量； 3.控制量：一般是影响被控量变化的因素； 4.控制器：具有决策能力的装置，至少是一个“二选 一”的判断装置(如果不能回答，则此部分写控制器)； 5.控制对象：取决于控制目标，往往是实际空间物； 6.执行器：实施控制决策的装置（输入是信息，输出 往往是实际一个动作或物理量，如门转动角度）；
环节，这些环节就构成了一个控制系统。
控制系统一般都有“输入环节”+“控制环 节”+“执行环节”“输出环节”。
2、组成： 传感器、控制器、执行器、被控对象。
画出控制系统方框图：
脚踩的力 (输入)
脚蹬、曲柄、链轮、 中轴、链条、飞轮
自行车传动控制系统:
自行车行驶 的速度
（输出）
电风扇风速 的档位
希罗的自动门
公元1世纪，希腊人希罗建造的自动打开庙门的 装置是最早利用气压和液压为动力的自动门。
自动门的动作过程是：当门口没有人时， 门是关着的；当有人来到门口时，门打开； 当人离开门口后一段时间，门又关闭。
自动门的功能和技术要求有：
功能：
（1）无人时，常关； （2）有人时，开门。
技术要求： （1）当人距门1m时，门即打开。 （2）门打开后，延时10s后关门。 系统组成：门、电动机、控制器、传感器。
可调电阻开关、灯
亮度可 调灯
是
接通电源的 电灯的照 电信号 明亮度
泡、灯座、导线、 电源
楼道里 的自动 声控灯
是 接通电源的 电灯的照 声传感器开关、灯
电信号
明亮度 泡、灯座、导线、
电源
设定值
G(S)
开环系统
输出值
设定值
G(S)
输出值
H(S)
闭环反馈系统
控制系统的分类
开环控制系统 控 （open loop control system） 制 系 统
从执行控制的部件来分：
机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等等。
从控制的类型来分：
开环控制： 闭环控制：
新课：
控制系统的基本组成与工作过程
内容提要： 1、基本组成：输入，传感器，控制
器，执行器，被控对象，输出。 2、开环控制系统和闭环控制系统的
工作过程
什么是控制系统？
1、控制系统： 任何一种控制的实现，都要通过若干个
3、开环控制的一般系统框图
输入
传感器
控制器
执行器
输出
被控对象
红外线探测器
在红外线探测器中，热电元件检测人体 的存在或移动，并把热电元件的输出信 号转换成电压信号。然后，对电压信号 进行波形分析。
红外线探测器
这种探测器是以探测人体辐射为目标的。 所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红 外辐射必须非常敏感。
通用技术组 任永远
4.2.1 开环控制系统
学习目标
1.理解控制系统的概念和组成； 2.熟悉简单控制系统的工作过程； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统 的基本组成和简单的工作过程。
1.控制的含义 2.控制的分类
Ⅰ、控制的涵义 控制是根据自己的目的，
通过一定的手段使事物沿着 某一确定方向发展的行为和 过程。
为了对人体的红外辐射敏感，在它的
辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，
使环境的干扰受到明显的控制作用。
输入信号
对输入信 号进行处理 并发出控制 命令的装置
直接对被
所要
控对象进行 执行器的 求控制 控制的装置 输出信号 的装置
输出信号
.
输入量 控制器
执行器 控制量被控对象 输出量
开环控制系统方框图
理解：
多普勒原理
多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测 速，测距等工作的雷达。所谓多普勒效应就是， 当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相 对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频 率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一 现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以 称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频 率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正 比，与振动的频率成反比。