控制系统的基本组成
简述计算机控制系统基本组成
简述计算机控制系统基本组成计算机控制系统是指对计算机硬件和软件进行有效管理、协调和控制的系统，以实现计算机正常运行和完成特定任务。
计算机控制系统的基本组成包括以下几个方面：1. 中央处理器（Central Processing Unit, CPU）：-功能：CPU是计算机的大脑，负责执行指令、进行算术和逻辑运算。
-组成：包括控制单元（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit）。
2. 存储器（Memory）：-功能：存储器用于存放程序和数据，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、固态硬盘）。
-作用：主存储器用于存放当前运行的程序和数据，辅助存储器用于永久性存储数据和程序。
3. 输入设备（Input Devices）：-功能：输入设备用于向计算机输入数据，例如键盘、鼠标、触摸屏等。
-作用：通过输入设备，用户可以与计算机进行交互，向计算机提供操作指令和数据。
4. 输出设备（Output Devices）：-功能：输出设备用于将计算机处理的结果显示给用户，例如显示器、打印机、音响等。
-作用：通过输出设备，计算机可以向用户呈现运算结果、图形、声音等信息。
5. 系统总线（System Bus）：-功能：系统总线是连接计算机内部各个组件的数据通道，包括地址总线、数据总线和控制总线。
-作用：系统总线负责在各个硬件组件之间传递数据、地址和控制信号。
6. 输入/输出控制器（I/O Controller）：-功能：输入/输出控制器负责管理输入和输出设备的数据传输。
-作用：控制器将数据从输入设备传输到主存储器，或者将主存储器中的数据传输到输出设备。
7. 系统时钟（System Clock）：-功能：系统时钟用于同步计算机中的各个部件的工作。
-作用：时钟信号驱动CPU执行指令，确保各个部件协调一致地工作。
8. 操作系统（Operating System）：-功能：操作系统是计算机控制系统的核心，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，提供用户界面和执行应用程序的环境。
控制系统的基本原理：介绍控制系统的基本原理、组成和分类
控制系统的基本原理：介绍控制系统的基本原理、组成和分类引言在现代科技的背景下，控制系统已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是家用电器、交通工具还是工业生产，都离不开控制系统的应用。
控制系统的基本原理是指通过对输入信号的检测和处理，以及对输出信号的控制，实现对系统运行状态的调节和控制。
本文将介绍控制系统的基本原理、组成和分类，帮助读者对控制系统有更加深入的理解。
什么是控制系统？控制系统是由输入信号、处理器、执行器和反馈组成的一种系统。
输入信号是指输入到系统中用来控制系统行为的信号，可以是从传感器获取的实时数据，也可以是手动输入的指令。
处理器是对输入信号进行处理和计算的核心部分，它根据输入信号和系统内部的算法决策，生成输出信号。
执行器是负责执行输出信号的设备，根据输出信号改变系统的状态。
反馈是通过测量系统输出信号，与参考信号进行比较，从而调节控制器的工作状态。
控制系统的基本原理控制系统的基本原理可以概括为输入-处理-输出-反馈的闭环过程。
首先，输入信号传输到处理器中。
处理器分析、计算和决策，生成相应的输出信号。
输出信号被执行器执行，从而改变系统的状态。
同时，系统的输出信号被反馈回来，与参考信号进行比较，根据比较的结果调整处理器的工作状态。
这个闭环的过程不断进行，使得系统能够动态地调节和控制。
控制系统的组成控制系统的组成可以分为四个主要部分：输入信号、处理器、执行器和反馈。
输入信号输入信号是控制系统的输入，它提供了控制系统操作的指令或者实时数据。
输入信号可以来自传感器、人机交互界面或者其他外部设备。
传感器可以采集温度、压力、湿度等物理量，并将采集到的信息转化为电信号。
人机交互界面可以通过按钮、开关、触摸屏等方式输入指令。
处理器处理器是控制系统的核心部件，它负责对输入信号进行处理和计算，根据系统内部的算法决策产生输出信号。
处理器可以是数字处理器或者模拟处理器，根据控制系统的需求选择合适的处理器。
处理器将输入信号与控制算法相结合，根据预定的控制策略生成输出信号。
反馈控制系统的基本组成
反馈控制系统的基本组成
反馈控制系统是一种常见的控制系统，由多个组成部分构成。
这些组成部分包括传感器、执行器、控制器和反馈环路。
传感器是反馈控制系统的重要组成部分，它们用于测量系统的输出或状态，并将这些信息传递给控制器。
传感器可以测量各种物理量，如温度、压力、速度、位置等。
执行器是另一个重要的组成部分，它们用于控制系统的输入或状态。
执行器可以是电动机、阀门、泵等，它们通过控制器接收指令并执行相应的操作。
控制器是反馈控制系统的核心部分，它们接收传感器测量的信息，并根据预设的控制算法计算出控制信号，将其发送给执行器。
控制器可以是模拟电路、数字电路或计算机程序。
反馈环路是反馈控制系统的另一个重要组成部分，它们用于将系统的输出与期望值进行比较，并将误差信号反馈给控制器。
反馈环路可以是开环或闭环，闭环反馈控制系统具有更好的稳定性和精度。
除了以上组成部分，反馈控制系统还包括信号调理电路、功率放大器、滤波器等辅助部件，它们用于提高系统的性能和稳定性。
反馈控制系统的基本组成部分包括传感器、执行器、控制器和反馈环路，这些部分共同协作，实现对系统的控制和调节。
发动机控制系统的基本组成、原理和类型
一、控制系统的基本组成控制系统是指控制对象与控制器的总称。
（一）控制对象控制服务的对象，称控制对象。
发动机是发动机控制系统的控制对象，它受两种干扰量的作用：一种是外界条件（如P1*、T1*）的作用，这种作用量称干扰作用量；另一种是通过调准机构改变的控制量的作用，这种作用称控制作用量（如：油门转角a）。
（二）控制器用来完成控制的装置，称控制器。
例如控制发动机转速的装置，称为转速控制器。
控制器由多个元件组成。
不同的控制器有不同的元件，但都有敏感元件、放大随动装置和执行机构这三个基本部分。
1.敏感元件敏感元件又称测量元件，它感受被控参数或引起被控参数变化的干扰量的变化。
例如，感受被控参数转速变化的离心飞重，就是转速敏感元件;感受引起被控参数转速变化的干扰作用量P1*变化的膜盒，就是压力敏感元件。
2.放大随动装置放大随动装置由放大元件和随动装置两部分组成。
在控制器中，由于放大元件与随动装置是联合使用的，有着密切的联系，因此，通常把它们一起称为放大随动装置。
将敏感元件感受的变化信号加以放大的元件称为放大元件。
例如分油活门便是转速控制器的放大元件，它将离心飞重感受到的转速变化转变成位移而去控制油孔开度，使控制器进行工作。
利用外界能源，借放大元件的输出信号推动执行机构工作的元件，称为随动装置。
例如随动活塞便是转速控制器的随动装置，它是借分油活门的油孔开度变化，利用工作油液的压力去推动斜盘的。
3.执行机构执行机构也称控制机构，用来改变控制量的大小。
发动机转速控制系统中的油门开关、柱塞式油泵的斜盘都是执行机构。
控制器除了具有上述三个基本元件外，还常常设有一些其它元件。
如比较元件、计算元件和校正元件等，在此不再叙述。
为了简单形象地表现控制系统的结构特点及相互关系，常用方块图表示控制系统的各组成部分，用带箭头的线段表示输入量或输出量，这祥组成的图形称为方块图。
又称结构简图，如图1-2所示** ——― 捶・暮检拄才拿田】-2方块田。
控制系统的基本组成与工作过程
控制系统的基本组成与工作过程控制系统是由各种元件和设备组成的，在工业自动化以及其他领域中发挥着重要的作用。
它可以对各种物理过程进行监控和控制，使得系统能够自动运行以实现预期的目标。
本文将介绍控制系统的基本组成和工作过程。
1. 控制系统的基本组成控制系统的基本组成包括传感器、执行器、控制器和信号传输系统四个部分。
1.1 传感器传感器是控制系统的输入设备，用于感知被控制对象的状态或参数，并将其转化为电信号。
传感器可以测量各种物理量，例如温度、压力、速度等，常见的传感器有温度传感器、压力传感器和光电传感器等。
1.2 执行器执行器是控制系统的输出设备，用于根据控制信号控制被控制对象的状态或参数。
执行器接收到来自控制器的命令后，将通过电、气或机械方式对被控制对象施加控制。
常见的执行器包括电动阀门、电机和液压缸等。
1.3 控制器控制器是控制系统的核心部分，负责对输入信号进行处理并发出控制指令。
控制器通常由一或多个计算机芯片或微控制器组成，通过算法和逻辑运算来实现对被控制对象的精确控制。
控制器可以根据事先设定的规则和算法，对输入信号进行处理和分析，并生成控制信号发送给执行器。
1.4 信号传输系统信号传输系统负责传递传感器采集到的信号和控制器生成的控制信号。
它通常由电缆、电线、总线或者无线传输等方式组成。
信号传输系统的可靠性和稳定性对于控制系统的正常运行至关重要。
2. 控制系统的工作过程控制系统的工作过程可以简要概括为感知、决策和执行三个过程。
2.1 感知过程控制系统首先通过传感器感知控制对象的状态或参数。
传感器将实时采集到的物理量转化为电信号，并将其发送给控制器。
感知过程的准确性和实时性对于控制系统的性能和稳定性起着重要的作用。
2.2 决策过程控制器接收到传感器采集到的信号后，将进行数据处理和分析。
控制器使用预先设定的控制算法和规则，对采集到的信号进行处理，并生成相应的控制信号。
控制器可以根据目标任务和要求，对输出的控制信号进行调整和优化。
第2章自动控制系统的基本部件
2.3.4 晶闸管的触发电路与保护电路
主电路 电压信号
同步电路
移相控制
移相调节信号 （控制电压信号）
脉冲形成
功率放大 脉冲输出
脉冲电源
图2.28 触发电路的组成
图2.28 触发电路的组成
2.3.4 晶闸管的触发电路与保护电路
两个基极 阴极
2.3.4 晶闸管的触发电路与保护电路
2.3.4 晶闸管的触发电路与保护电路
• 2.晶闸管的保护 • 由于晶闸管承受过电压和过电流的能力较差，短时间的过电流和过电压就会把器件损坏。为了保证器件
能可靠地长期运行，除了留有余地合理选择器件外，还应采取恰当的保护措施。 • (1) 过电流保护 • 晶闸管在短时间内能够承受一定的过电流而不损坏。但是，如果短路或过载时过电流数值较大，而切断
2
图2图.220.2晶0 闸晶管闸工管工作作条条件件的的实实验验电 电路路
2.3.1 晶闸管
• (4) 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。此时 不论门极电压是正还是负，晶闸管将保持导通， 故导通的控制信号只需正向脉冲电压，称为触发 脉冲或触发信号，相应的门极控制电路称为触发 电路。晶闸管门极只能控制其导通，而不能使已 导通的晶闸管关断。因此晶闸管属于具有正向阻 断能力和单向导电性的半控型器件。
2.1.3 角位移检测元件
f
自整角机对
放大器
bs
G
i
o
R
交流伺服
SM
电动机
负载
图图22..99 角 角位位移移 随动随系动统系统
2.1.3 角位移检测元件
• 3. 光电编码盘 • 光电编码盘是一种按角度直接进行编码的码盘式角度—数字转换器。
其核心部件是编码盘。编码盘是一种按一定编码形式(如二进制编码、 循环码编码等)来分辨角度位移的圆盘。图2.10为一个四位二进制编码 盘。它的制作方法是：首先将圆盘按角度分为m等分(图中)，并分成n 个同心圆环(图中)，各圆环对应着编码的位数，称为码道。内圆环对 应编码的高位，外圆环对应编码的低位。然后将个(图中为64个)扇形 区，按二进制编码，划分为透明(白色)部分和不透明(黑色)部分，透明 (白色)部分表示“0”，不透明(黑色)部分表示“1”。由这些不同的黑、 白区域的排列组合即构成了与角位移位置相对应的数码。如“0000” 对应“0”号角度位，“0100”对应“4”号角度位。
第02章 控制系统基本组成环节特性分析
1
h(t) Ka (1 e
) 0 . 632 Ka
t T
)
其阶跃响应曲线
h(t)
0.632h()
h()
T
（2）时间常数T对过渡过程的影响
一般用时间常数T来描述对象对输入响应的快慢程度，不同对象， 时间常数T不同。
qi
以一阶线性水槽为例，其传递函数：
H(s) K Ts 1
2.1.4 描述对象特性的参数及其对过渡过程的影响
对象模型由三个基本参数决定：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ 一、放大系数 K及其对过渡过程的影响 典型的微分方程
（1）放大系数K基本概念 以一阶线性对象为例 典型的阶跃响应曲线
qi
a
T
dh dt
h K qi
典型的传递函数
H (s) Q i (s ) K Ts 1
二、建模的方法：机理建模、实验建模、混合建模
实验建模 ——在所要研究的对象上，人为的施加一个输入作用， 然后用仪表记录表征对象特性的物理量随时间变化的 规律，得到一系列实验数据或曲线。这些数据或曲线 就可以用来表示对象特性。 这种应用对象输入输出的实测数据来决定其模型的方法， 通常称为系统辨识。 其主要特点：是把被研究的对象视为一个黑箱子，不管其内部 机理如何，完全从外部特性上来测试和描述对象的动态特性。 对于一些内部机理复杂的对象，实验建模比机理建模要简单、 省力。
问题：求右图所示的对象模型（输入输出模型）。 解： 该对象的输入量为qi 被控变量为液位h2 （同样利用物料平衡方程）
槽1： A1 槽2： A 2
qi
A1 h1
R1 q1
d h1 dt
q i q1
控制系统的方块图及其基本组成
Υ Υ
1
3
-
Υ 1-Υ 2+Υ 3
-
Υ2
R2 (s)
图2-15比较点示意图
Υ2
注意：进行相加减的量，必须具有相同的量刚。 (3)分支点（引出点、测量点）Branch Point 表示信号测量或引出的位置 C(s) 注意：同一位置引出的信号 R(s) P(s) G1 (s) G2 (s) 大小和性质完全一样。
注意：由于N(s)极性的随机性，因而在求E(s)时，不能认
为利用N(s)产生的误差可抵消R(s)产生的误差。 2.4.3 方块图的绘制 （1）考虑负载效应分别列写系统各元部件的微分方程或传递 函数，并将它们用方框（块）表示。 （2）根据各元部件的信号流向，用信号线依次将各方块连接 起来，便可得到系统的方块图。 系统方块图-也是系统数学模型的一种。
**
R(s)
+ -
E(s)
G1 (s)
+
+
G2 (s)
C(s)
B(s)
H(s)
打开反馈
N(s)
G1 (s)
G2 (s)
C(s)
H(s)
图2-18 输出对扰动的结构图 利用公式**，直接可得：
M N ( s) G2 ( s ) C ( s) N ( s) 1 G( s) H ( s)
（7）误差对扰动的传递函数 假设R(s)=0
(4)闭环传递函数 Closed-loop Transfer Function 假设N(s)=0 输出信号C(s)与输入信号R(s)之比。
G1 ( s)G2 ( s) C ( s) G( s) R( s) 1 H ( s)G( s) 1 H ( s)G( s)
控制系统的基本组成和工作过程
控制系统的基本组成和工作过程1. 引言控制系统在现代工业中起着重要的作用，它能够自动化地监测和调节设备、过程和系统的运行，以实现预定的目标。
本文将介绍控制系统的基本组成和工作过程，以帮助读者更好地理解控制系统的原理和应用。
2. 控制系统的基本组成一个典型的控制系统通常由以下几个基本组成部分组成：2.1 传感器传感器是控制系统的重要组成部分，它能够将物理量转化为电信号。
传感器可以测量温度、压力、流量、速度等各种物理量，并将其转化为电压、电流或数字信号，用于测量和监测设备、过程或系统的状态。
2.2 执行器执行器接收控制系统的输出信号，并将其转化为机械动作。
执行器包括电动机、阀门、泵等各种机械装置，它们能够根据控制系统的指令执行特定的动作，如开关、调节、运动等。
2.3 控制器控制器是控制系统的核心部分，它接收传感器的信号，并根据设定的控制策略和逻辑，生成相应的控制信号。
控制器可以是一个简单的电路板，也可以是一个复杂的计算机系统，它能够实时地处理传感器信号，并根据预定的控制算法进行计算和决策。
2.4 反馈环路反馈环路是控制系统的重要组成部分，它能够监测和调节系统的运行状态。
通过将执行器的反馈信号与控制器的输出信号进行比较，控制系统可以实现闭环控制，即根据实际运行状态来调节控制器的输出。
反馈环路能够提高系统的稳定性、精度和鲁棒性，在现代控制系统中得到广泛应用。
3. 控制系统的工作过程控制系统的工作过程通常可分为以下几个步骤：3.1 传感器测量控制系统首先通过传感器测量设备、过程或系统的状态。
传感器能够将物理量转化为电信号，并将其传输到控制器。
3.2 控制器计算控制器接收传感器的信号，并根据预定的控制策略和逻辑进行计算和决策。
控制器可以根据传感器的反馈信息和设定的目标，计算出相应的控制信号，并将其发送到执行器。
3.3 执行器执行执行器接收控制器的控制信号，并将其转化为机械动作。
执行器根据控制信号的指令，执行相应的动作，如开关、调节、运动等。
4.2_控制系统的基本组成
对“自动门”的扩展探究：
⑤如何将自动门装置改为汽车车库中的自动门？
人体热辐射 红外传感器
控制电路
电机
转动
自动门
开或关
输入量
控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
开环控制系统的特点：
1、系统的输出量直接受输入量的控制； 2、信号（或信息）的传递是单向的，总
是从输入端单向传至输出端。
例: 电子门铃的开环电子控制系统
随堂检测
1、下列控制系统中，属于开环控制系统的是（ D ） A、电冰箱的温度控制 B、计算机的CPU上的风扇的转速控制 C、现代化农业温室的温度控制 D、家用缝纫机的缝纫速度控制 2、下面控制系统中，属于闭环控制的有（ C ） A、电风扇机械定时开关控制系统 B、电子门铃控制系统 C、电磁炉温度自动控制系统 D、自行车制动系统
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。 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。
苏 轼 ： “ 缺 月 挂 疏 桐 ， 漏 断 人 初 静 。 ”
二、闭环控制系统
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？ ·· ·· ·· ·· ·· ··
自动饮水鸟
自动喂水模型
下图是一个典型的闭环控制系统—— 水箱水位的闭环控制系统 P108
电脑控制系统的基本组成
电脑控制系统的基本组成
电脑控制系统是一种用于控制电脑硬件和软件的系统。
它由多
个组成部分组成，每个部分都起着关键的作用，保证了电脑的正常
运行和功能。
1. 中央处理器（CPU）
中央处理器是电脑控制系统的核心组成部分。
它负责执行指令、处理数据和控制其他硬件组件的操作。
中央处理器内部包含算术逻
辑单元、控制单元和寄存器等组件，它们协同工作，完成各种计算
和操作。
2. 存储器
存储器是用于存储数据和程序的组件。
它分为主存储器（RAM）和辅助存储器两部分。
主存储器用于临时存储当前运行
的程序和数据，而辅助存储器（如硬盘、固态硬盘）用于永久存储
数据和程序。
3. 输入和输出设备
输入设备用于将外部信号转换为计算机能够理解的电信号，常
见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
输出设备则将计算机处理
后的数据转换为人类可读的形式，如显示器、打印机、音频设备等。
4. 操作系统
操作系统是电脑控制系统的核心软件，它负责管理和控制硬件
资源，协调各个程序的执行，提供用户接口和服务。
常见的操作系
统有Windows、macOS、Linux等。
5. 应用软件
应用软件是基于电脑控制系统运行的具体应用程序，如文字处
理软件、表格软件、数据库软件等。
它们通过操作系统和硬件的支持，实现特定的功能和任务。
以上是电脑控制系统的基本组成。
每个组件都扮演着重要的角色，相互配合，确保了电脑正常运行和灵活应用。
控制系统的基本组成与工作过程
日常生活中的控制： 日常生活中的控制：
A.拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。 拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。 拔动教室电灯开关 B.声光感应开关，当有声音时灯亮。 声光感应开关， 声光感应开关 当有声音时灯亮。 C.红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则 红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水， 红外感应出水龙头 不出水。 不出水。 D.宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。 宾馆自动门， 宾馆自动门 当有人进入，门自动打开。 E.当手靠近自动烘手机时，机器启动；当手离开时， 当手靠近自动烘手机时， 当手靠近自动烘手机时 机器启动；当手离开时， 机器关闭。 机器关闭。
典型控制系统案例分析
1、自动门
【案例分析】自动门的控制系统： 案例分析】自动门的控制系统： 系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、 系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、 被控对象（ 被控对象（门）。 工作过程： 工作过程： 当有人到达门前某一距离时，传感 器感知，发出“有人”的信号，控制器接到传感器 传来的信号后，经变换放大后传给执行器（电动 机），电动机根据传来的开门信号转动，门（被控 对象）被打开，控制器保持开门信号延时设定的时 间后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关 闭。与人类比，传感器相当于眼睛，判断有没有人 要通过；控制器相当于人脑，根据眼睛传来的信号 下达指令；执行器相当于人手，把门打开。
自动门的动作过程
当门口没有人时，门是关着的； 当门口没有人时，门是关着的；
当有人来到门口时，门自动打开； 当有人来到门口时，门自动打开； 当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。 当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。
提问：当人站在门口不动，大门会怎样？ 提问：当人站在门口不动，大门会怎样？
工业机器人控制系统的基本组成
工业机器人控制系统的基本组成
工业机器人控制系统是指对工业机器人进行控制和管理的系统。
它是由多个组成部分组成的，包括硬件、软件和通信等方面。
硬件方面，工业机器人控制系统包括工业机器人本身、控制器、传感器、执行器和电缆等。
其中，工业机器人本身是系统的核心组成部分，控制器负责控制机器人的动作和姿态，传感器用于获取机器人周围的环境信息，执行器则用于执行机器人的动作，而电缆则用于连接这些组成部分。
软件方面，工业机器人控制系统包括机器人控制软件、机器人编程软件和监控软件等。
机器人控制软件是指用于控制机器人运动和姿态的软件，机器人编程软件则用于编写机器人的控制程序，而监控软件则用于监视机器人的运行状态，以及对机器人进行远程控制和管理等。
通信方面，工业机器人控制系统需要与其他设备进行通信，包括PLC控制器、工业网络、人机界面和企业信息系统等。
这些设备可以实现对机器人的远程控制和管理，提高机器人的生产效率和运作质量。
总之，工业机器人控制系统的基本组成包括硬件、软件和通信等方面，各个组成部分协同工作，实现对工业机器人的高效控制和管理。
- 1 -。
概述过程控制系统的组成P2四个基本组成部分被控对象检测与变
概述过程控制系统的组成（P2）四个基本组成部分：被控对象、检测与变送仪表、调节器（控制器）、执行机构。
过程控制系统基本结构图;控制系统系统的性能指标（工程意义是什么，给出阶跃响应，会计算相应的指标值）过程控制系统建模方法什么是对象的数学模型？（表达对象输出与输入关系的数学表达式）过程控制系统建模的基本方法有哪些？其基本原理是什么？要求：掌握机理法的建模步骤，会用机理法对简单对象进行建模。
要求：记住自衡单容对象、双容对象、无自衡单容对象的数学模型及其单位阶跃响应曲线。
时域法测定对象动态特性的数据处理：作图法、两点法（主要针对一阶对象的K、T、τ）过程控制系统的设计1.掌握过程控制系统设计的步骤;2.掌握被控量、控制量的选择原则;3.根据工艺条件，能够设计简单控制系统（选择控制量、被控量、执行机构的气开、气关特性、调节器的正反作用、画控制原理图、方框图）;4.调节阀流量系数P50、流量特性P53、可调比5.根据调节阀的理想流量特性，可以分为哪几种？6.调节阀气开、气关是如何规定的？选择原则是什么？PID调节原理1.比例度的定义。
）2.PID参数对调节过程的影响。
3.调节器的正、反作用是如何规定的？如何确定控制系统中调节器的正、反作用？4.调节器参数的工程整定方法有哪些？了解其整定过程。
1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时：（1）调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？（2）动差增大还是减小？为什么？（3）静差能不能消除？为什么？（4）调节时间加长还是缩短？为什么？答案：∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数，Kp=1/δ ;当δ从100%变为200%、Ti不变时，偏差e不变，输出信号ΔU变小。
所以：（1）稳定程度提高（因为δ增大后，ΔU变小，不易振荡）。
（2）动差增大（由于ΔU变小后，调节幅度小即调节作用弱，造成动差增大）。
发动机控制系统的基本组成、原理和类型
一、控制系统的基本组成控制系统是指控制对象与控制器的总称。
(一)控制对象控制服务的对象，称控制对象。
发动机是发动机控制系统的控制对象，它受两种干扰量的作用：一种是外界条件（如P1*、T1*)的作用，这种作用量称干扰作用量；另一种是通过调准机构改变的控制量的作用，这种作用称控制作用量(如：油门转角α)。
(二)控制器用来完成控制的装置，称控制器。
例如控制发动机转速的装置，称为转速控制器。
控制器由多个元件组成。
不同的控制器有不同的元件，但都有敏感元件、放大随动装置和执行机构这三个基本部分。
1.敏感元件敏感元件又称测量元件，它感受被控参数或引起被控参数变化的干扰量的变化。
例如，感受被控参数转速变化的离心飞重，就是转速敏感元件；感受引起被控参数转速变化的干扰作用量P1*变化的膜盒，就是压力敏感元件。
2．放大随动装置放大随动装置由放大元件和随动装置两部分组成。
在控制器中，由于放大元件与随动装置是联合使用的，有着密切的联系，因此，通常把它们一起称为放大随动装置。
将敏感元件感受的变化信号加以放大的元件称为放大元件。
例如分油活门便是转速控制器的放大元件，它将离心飞重感受到的转速变化转变成位移而去控制油孔开度，使控制器进行工作。
利用外界能源，借放大元件的输出信号推动执行机构工作的元件，称为随动装置。
例如随动活塞便是转速控制器的随动装置，它是借分油活门的油孔开度变化，利用工作油液的压力去推动斜盘的。
3. 执行机构执行机构也称控制机构，用来改变控制量的大小。
发动机转速控制系统中的油门开关、柱塞式油泵的斜盘都是执行机构。
控制器除了具有上述三个基本元件外，还常常设有一些其它元件。
如比较元件、计算元件和校正元件等，在此不再叙述。
为了简单形象地表现控制系统的结构特点及相互关系，常用方块图表示控制系统的各组成部分，用带箭头的线段表示输入量或输出量，这祥组成的图形称为方块图。
又称结构简图，如图1-2所示。
有时，有两个或两个以上的输入量同时作用在某一元件上，为了用一个输入量就能等效地表示出这些输入量的作用，需用综合点对这些输入量进行综合。
控制系统基本概念
控制系统基本概念控制系统是指通过对被控对象的状态、行为或参数进行监测和调整，以实现预定目标的一种系统。
控制系统广泛应用于各行各业，包括工业生产、机械控制、交通管理、环境控制等领域。
本文将介绍控制系统的基本概念，包括控制系统的组成、分类和基本原理。
一、控制系统的组成控制系统一般由四个基本组成部分构成：输入、处理器、输出和反馈。
输入是指控制器接收的外部信号，也可以是通过传感器获取的信息。
处理器是指对输入信号进行处理和计算的部分，通常是由微处理器或计算机实现的。
输出是指由处理器计算得出的控制指令，用于对被控对象进行控制。
反馈是指控制系统通过传感器获取的被控对象的状态反馈信息，用于对输出进行校正和调整。
二、控制系统的分类根据控制系统的控制目标和控制方式的不同，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两大类。
开环控制系统是指控制器只根据输入信号进行输出控制指令，而不考虑被控对象的状态反馈信息。
闭环控制系统是指在开环控制系统的基础上加入了反馈环节，通过对被控对象的状态反馈信息进行监测和调整，以实现更精确的控制。
闭环控制系统相较于开环控制系统具有更好的鲁棒性和稳定性。
三、控制系统的基本原理控制系统的基本原理包括输入信号的采集、处理和转换，控制指令的生成和输出，以及反馈信号的获取和利用。
输入信号的采集是通过传感器将被控对象的状态转换为电信号或其他形式的信号，并传递给控制器进行处理。
处理器对输入信号进行运算和逻辑判断，生成相应的控制指令。
控制指令经过输出接口送到被控对象，对其进行控制和调整。
同时，控制系统通过传感器获得被控对象的状态反馈信息，并利用反馈信息对输出进行修正和调整，以实现控制系统的稳定性和准确性。
总结控制系统是实现预定目标的关键技术之一，它通过对被控对象进行监测和调整，实现对其行为、状态或参数的控制。
控制系统的基本组成包括输入、处理器、输出和反馈，而控制系统的分类主要分为开环控制系统和闭环控制系统两大类。
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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
（输入）
电机、 扇叶
风速 （输出）
电风扇的风速控制系统
控制系统
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
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。
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。
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。
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。
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）；
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。
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：
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
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。
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。
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ห้องสมุดไป่ตู้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