1.3开环和闭环电子控制系统-苏教版高中通用技术选修一课件(共33张PPT)
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开环控制和闭环控制ppt课件
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22
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
信号由给定值至被控量单向传递。这种控制 较简单,但有较大的缺陷,即对象或控制装置受到干 扰,或工作中特性参数发生变化,会直接影响被控量, 而无法自动补偿。因此,系统的控制精度难以保证。 从另一种意义理解,意味着对受控对象和其它控制 元件的技术要求较高。如数控线切割机进给系统、 包装机等多为开环控制。
宾馆（酒店）自动叫醒控制系 统防盗（火灾）自动报警控制 系统 声控（光控）灯自动控制系统
窗帘（凉衣架）自动控制系统 水泵自动抽水控制系统 电扇（电吹风）自动送风控制 系统 升旗（人工）自动控制系统 学校作息铃声自动控制系统 音乐喷泉自动控制系统 一次性投篮人工控制系统
电水壶自动烧水控制系统
十字路口红绿灯自动控制系统 电梯自动升降控制系统 希罗庙门自动蒸汽控制系统
17
常见的闭环控制系统有哪些
水塔水位自动控制系统（闭环） 游泳池设定水位自动控制系统（闭环） 抽水马桶水箱水位自动控制系统（闭环） 空调（室内温度）自动控制系统（闭环） 冰箱（箱内温度）自动控制系统（闭环） 恒温大棚（棚内温度）自动控制系统（闭环） 饮水机烧水保温自动控制系统（闭环） 电饭煲热饭保温自动控制系统（闭环） 高压锅锅内压力自动控制系统（闭环） 锅炉炉内压力自动控制系统（闭环） 多次投篮人工控制系统（闭环）
…前提变化了，但是控制系统没法精确控制水位
3
自动门的控制系统
当人走近自动门时，门 上方的红外装置检测到 人体热辐射发出的红外 信息，控制电路接收到 该信号后，便会启动电 动机开门或关门
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
电 转动量 机
自 动 门
门的开或关 （输出）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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信号由给定值至被控量单向传递。这种控制 较简单,但有较大的缺陷,即对象或控制装置受到干 扰,或工作中特性参数发生变化,会直接影响被控量, 而无法自动补偿。因此,系统的控制精度难以保证。 从另一种意义理解,意味着对受控对象和其它控制 元件的技术要求较高。如数控线切割机进给系统、 包装机等多为开环控制。
宾馆（酒店）自动叫醒控制系 统防盗（火灾）自动报警控制 系统 声控（光控）灯自动控制系统
窗帘（凉衣架）自动控制系统 水泵自动抽水控制系统 电扇（电吹风）自动送风控制 系统 升旗（人工）自动控制系统 学校作息铃声自动控制系统 音乐喷泉自动控制系统 一次性投篮人工控制系统
电水壶自动烧水控制系统
十字路口红绿灯自动控制系统 电梯自动升降控制系统 希罗庙门自动蒸汽控制系统
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常见的闭环控制系统有哪些
水塔水位自动控制系统（闭环） 游泳池设定水位自动控制系统（闭环） 抽水马桶水箱水位自动控制系统（闭环） 空调（室内温度）自动控制系统（闭环） 冰箱（箱内温度）自动控制系统（闭环） 恒温大棚（棚内温度）自动控制系统（闭环） 饮水机烧水保温自动控制系统（闭环） 电饭煲热饭保温自动控制系统（闭环） 高压锅锅内压力自动控制系统（闭环） 锅炉炉内压力自动控制系统（闭环） 多次投篮人工控制系统（闭环）
…前提变化了，但是控制系统没法精确控制水位
3
自动门的控制系统
当人走近自动门时，门 上方的红外装置检测到 人体热辐射发出的红外 信息，控制电路接收到 该信号后，便会启动电 动机开门或关门
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
电 转动量 机
自 动 门
门的开或关 （输出）
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案第一课时一、先导知识在进修电子控制系统之前，我们需要了解一些基本观点和原理。
电子控制系统是一种通过电子设备来控制机械或其他设备的系统，它可以依据输入信号来控制输出信号的大小和方向。
电子控制系统分为开环电子控制系统和闭环电子控制系统两种。
二、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种只有输入信号和输出信号之间的干系，没有反馈调整的系统。
在开环系统中，输出信号不会对输入信号进行修正，而是直接由输入信号决定。
开环系统的优点是简易、成本低，但缺点是误差较大，稳定性差。
三、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种具有反馈回路的系统，通过测量输出信号并与输入信号进行比较，实现对输出信号的调整。
闭环系统可以依据反馈信息对输出信号进行修正，使系统更加稳定和准确。
闭环系统的优点是精度高、稳定性好，但缺点是复杂、成本高。
四、案例分析举例来说，我们可以将汽车的控制系统比作电子控制系统。
车内的空调系统可以是一个开环系统，它通过调整空调的温度控制旋钮来控制室内温度，但无法依据室内实际温度进行自动调整；而车辆的ABS系统则是一个闭环系统，它可以通过传感器实时监测车轮的转速，并依据状况自动调整刹车力度，以保持车辆稳定性和安全性。
五、沉思谈论1.开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有什么优缺点？你觉得在什么状况下更适合应用开环系统？在什么状况下更适合应用闭环系统？2.举例说明现实生活中其他的开环电子控制系统和闭环电子控制系统，并分析其特点和应用途景。
3.在工程设计中，你认为如何选择合适的电子控制系统对于系统的稳定性和性能至关重要？你会如何设计一个既经济实惠又稳定可靠的电子控制系统？六、拓展延伸1.了解更多关于电子控制系统的相关知识，进修不同种类的电子控制系统及其应用。
2.深度了解闭环系统中的PID控制算法，并尝试应用到实际项目中。
3.参观当地企业或试验室，了解他们在电子控制系统方面的应用和探究，扩大自己的视野和实践阅历。
开环电子控制系统与闭环电子控制系统 课件-高中通用技术苏教版(2019)选择性必修1《电子控制技术》
A.输入部分是环形感应器 B.控制(处理)部分是交通信号控制系统 C.输出部分是红绿灯转换电子电路 D.被控对象是通过路口的车辆
D
4.如图所示是磁悬浮列车浮力控制原理示意图：装在车辆转向架上的导电磁铁(悬浮电 磁铁)与导轨上的铁磁轨道(导磁轨道)相互吸引，磁场浮力使车辆浮起。传感器实时 测量车辆浮起的实际间隙返回给悬浮控制器，比较后精确地控制电磁铁中的电流， 使车体与导轨之间保持10毫米左右的间隙。请根据上述说明，完成下列任务(将序号 填写在“________”处)
问题
(1)该磁悬浮列车浮力控制系统的控制方式属于________控制(在①开环；②闭 环中选择一项)； (2)该磁悬浮控制系统的输出量是________(在①磁场浮力；②电磁铁中的电流； ③车体与导轨实际间隙；④推进动力中选择一项)； (3)该磁悬浮控制系统的执行器是________(在①悬浮控制器； ②导磁轨道；③导电磁铁；④转向架模块中选择一项)。
【闭环电子控制系统的有点】
闭环电子控制系统具有检测和反馈的功能，可以克服干 扰因素的干扰，提高控制的精度，而且能实现控制的自 动化。
【闭环电子控制系统应用】
智能型电饭煲
【闭环应用】
电热水器
【闭环应用】
恒温箱
【闭环应用】
空调
【课堂练习】
1、电视机遥控控制系统和空调温度控制系统分别属于(
A.开环电子控制系统和闭环电子控制系统 B.闭环电子控制系统和闭环电子控制系统 C.开环电子控制系统和开环电子控制系统 D.闭环电子控制系统和开环电子控制系统
答案 (1)② (2)③ (3)③
谢谢观看
【案例3火灾报警系统】
（1）输入：烟雾信号，输入一个触发信号。 （2）控制处理：控制电路经过触发后工作，产生一个电信号， 使控制电路导通。 （3）输出：报警器报警。
D
4.如图所示是磁悬浮列车浮力控制原理示意图：装在车辆转向架上的导电磁铁(悬浮电 磁铁)与导轨上的铁磁轨道(导磁轨道)相互吸引，磁场浮力使车辆浮起。传感器实时 测量车辆浮起的实际间隙返回给悬浮控制器，比较后精确地控制电磁铁中的电流， 使车体与导轨之间保持10毫米左右的间隙。请根据上述说明，完成下列任务(将序号 填写在“________”处)
问题
(1)该磁悬浮列车浮力控制系统的控制方式属于________控制(在①开环；②闭 环中选择一项)； (2)该磁悬浮控制系统的输出量是________(在①磁场浮力；②电磁铁中的电流； ③车体与导轨实际间隙；④推进动力中选择一项)； (3)该磁悬浮控制系统的执行器是________(在①悬浮控制器； ②导磁轨道；③导电磁铁；④转向架模块中选择一项)。
【闭环电子控制系统的有点】
闭环电子控制系统具有检测和反馈的功能，可以克服干 扰因素的干扰，提高控制的精度，而且能实现控制的自 动化。
【闭环电子控制系统应用】
智能型电饭煲
【闭环应用】
电热水器
【闭环应用】
恒温箱
【闭环应用】
空调
【课堂练习】
1、电视机遥控控制系统和空调温度控制系统分别属于(
A.开环电子控制系统和闭环电子控制系统 B.闭环电子控制系统和闭环电子控制系统 C.开环电子控制系统和开环电子控制系统 D.闭环电子控制系统和开环电子控制系统
答案 (1)② (2)③ (3)③
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【案例3火灾报警系统】
（1）输入：烟雾信号，输入一个触发信号。 （2）控制处理：控制电路经过触发后工作，产生一个电信号， 使控制电路导通。 （3）输出：报警器报警。
苏教版高中通用技术选修1：开环电子控制器的设计和应用
信号
控制（处 理）：分析、 比较和处理 电信号并发
出命令
输出： 执行命 令
被控 对象
一、简单实用电路的安装与调试
不同的实用电路可以实现不同的功能。 这些实用电路具有通用性强、电路稳定性好的特点。
常见的实用电路有很多，如多谐振荡电路、触发 电路、存储器和计数器等。该类电路有各种不同的电 子元件组成，有电阻、电容、二极管和三极管等等 。
放的程序。
（6）自己设计一个按动按钮的程序，验证乐曲播放的规律。
注意：不可同时按两个或两个以上开关，输入的触发电压不能低于1.2V。
试验记录：
（1）JN6201集成电路内存放了 4 首不同的乐曲。
（2）先后按动不同的按钮，从 O1输出口输出 不同 乐曲。
输入端：1，2，3，4 输出端：9（继电器）、10（发光二极管）、11（扬声器）、14（扬声器）
开环电子控制系统
1.公园音乐喷泉自动控制系统 2.十字路口的红绿灯定时控制系统 3.家用窗帘自动控制系统 4.楼道自动声控灯装置 5.宾馆自动门控制系统 6.宾馆火灾自动报警系统 7.宾馆自动叫醒服务系统 8.公共汽车车门开关控制系统 9.普通全自动洗衣机控制系统 10.可调光台灯控制系统 11.宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控 制系统
（3）控制（处理）部分可以使用电子电 路作为控制核心。
设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：
（1）依据设计要求进行分析，确定被控量 和被控对象。 （2）根据开环控制系统方框图，选择恰当 的传感器，确定控制（处理）部分使用的 实用电路和元器件，选择合适的执行部件。
（3）参照相关资料，在输入、控制（处理） 和输出部分之间分别选择合适的接口电路， 设计或改进原有的电路。 （4）检测元器件或实用电路的质量。 （5）安装电路，放置元器件，不要错接、 虚焊，要注意对未使用的引脚的处理，注意 接地。 （6）调试电路，检测触发电压的大小。
控制（处 理）：分析、 比较和处理 电信号并发
出命令
输出： 执行命 令
被控 对象
一、简单实用电路的安装与调试
不同的实用电路可以实现不同的功能。 这些实用电路具有通用性强、电路稳定性好的特点。
常见的实用电路有很多，如多谐振荡电路、触发 电路、存储器和计数器等。该类电路有各种不同的电 子元件组成，有电阻、电容、二极管和三极管等等 。
放的程序。
（6）自己设计一个按动按钮的程序，验证乐曲播放的规律。
注意：不可同时按两个或两个以上开关，输入的触发电压不能低于1.2V。
试验记录：
（1）JN6201集成电路内存放了 4 首不同的乐曲。
（2）先后按动不同的按钮，从 O1输出口输出 不同 乐曲。
输入端：1，2，3，4 输出端：9（继电器）、10（发光二极管）、11（扬声器）、14（扬声器）
开环电子控制系统
1.公园音乐喷泉自动控制系统 2.十字路口的红绿灯定时控制系统 3.家用窗帘自动控制系统 4.楼道自动声控灯装置 5.宾馆自动门控制系统 6.宾馆火灾自动报警系统 7.宾馆自动叫醒服务系统 8.公共汽车车门开关控制系统 9.普通全自动洗衣机控制系统 10.可调光台灯控制系统 11.宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控 制系统
（3）控制（处理）部分可以使用电子电 路作为控制核心。
设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：
（1）依据设计要求进行分析，确定被控量 和被控对象。 （2）根据开环控制系统方框图，选择恰当 的传感器，确定控制（处理）部分使用的 实用电路和元器件，选择合适的执行部件。
（3）参照相关资料，在输入、控制（处理） 和输出部分之间分别选择合适的接口电路， 设计或改进原有的电路。 （4）检测元器件或实用电路的质量。 （5）安装电路，放置元器件，不要错接、 虚焊，要注意对未使用的引脚的处理，注意 接地。 （6）调试电路，检测触发电压的大小。
苏教版高中通用技术选修1：开环电子控制系统和闭环电子控制系统_课件1
被控对象 被 控 量
控制器 共同点
电子门铃 扬 声 器 音 乐 声 音乐集成电路
没
自动路灯 路 锁舌的运动 集成电路
反
自 动 门 电 动 机 门的开/合 集成电路
馈
开环电子控制系统的特点：
结构简单
造价较低
适用于被控 对象的状态 变化较为
简单
被控量控制 精度要求
不高
二、闭环电子控制系统
1.什么是闭环电子控制系统？
闭环电子控制系统能对输出结果进行 检测，并将检测信号反馈到控制处理部分 ，从而对系统的控制产生影响。
2.闭环电子控制系统的组成方框图
比较器
输入
控制（处理） 输出
反馈
被控对象 检测
家用电冰箱的闭环电子控制系统
比较器
输入
预置温度 调节装置
控制（处理）
（电子电路）
（微型电脑）
输出 被控对象 （继电器） （冷藏室）
反馈
检测
温度传感器
马上 行动
找出身边开环电子控制系统和闭环 电子控制系统的例子。
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 的电视机。
闭环电子控制系统： 电热水器、空调、电冰箱、智能电饭
煲、现代化农业温室。
被控对象
电子门铃的开环电子控制系统
【输入】 用手按动按纽开关，输入一个触发信号。 【控制（处理）】 音乐集成电路经过触发后工作，产生一
组载有“音乐”的电信号。 【输出】 扬声器将电信号转变为音乐声。
马上 行动
现在请同学们思考下列电子控制系统 中的被控对象、被控量、控制器和它们的 工作过程的共同点？
开环电子控制系统和闭环电子 控制系统
开环控制系统与闭环控制系统-PPT课件
特点
1、有反馈； 2、会调整； 3、被控量会被控制在一定的值——结果稳 定； 4、“结果”会影响“结果”； 5、给定量与被控量是可比较的同一种性质 的量。
系统辨识
辨识的定义 L. A. Zadeh曾给辨识下过这样的定义： “辨识就是在输入和输出数据的基础上，从 一组给定的模型类中，确定一个与所测系统 等价的模型。” 三要素： 输入输出数据（辨识的基础） 模型类（寻找模型的范围） 等价准则（辨识的优化目标）
比较器
给定量 （设定的温度） 控制器 （电子或微机 控制装置） 控制量 （电压）
执行器 （加热器）
被控对象 （加热炉）
被控量 （炉内温度）
检测装置 （热电偶）
加热炉的温度自动控制系统
其他闭环控制系统应用实例
值得一提的是，复杂的闭环控制也未必都属于自动控 制。汽车的驾驶就是一个常见的实例：汽车沿着道路行 驶，必须有人的操控，从控制的角度看，属于人工控制， 这时我们是将人与车作为一个整体，看成一个系统。驾 驶员通过操控方向盘、油门、刹车等机构，控制车辆行 驶的状态；同时，驾驶员还通过视觉，查看车辆与前方 道路或障碍物的位置关系信息，根据这一信息不断修正 自己的操作，使车辆按照预定的路线轨迹行驶。在这一 过程中，驾驶员通过视觉获取的信息就是反馈量，因此 属于闭环控制。
热交换器闭环和开环辨识的模型误差分别为0.1392和 0.0189。闭环模型误差虽然比开环辨识大一些，但数 值仍然很小，因而两者都可以用于过程的动态控制。
实验结果表明，对系统进行闭环辨识，可以得到与 开环辨识相近的过程模型且不会引起过程输入输出 大的波动，也不会危及闭环系统的稳定性，因而是 最适宜于工业生产过程应用的闭环辨识实验调节。
ˆ (k ) z
辨识算法
通用技术闭环控制精讲课件
优化方法
优化目标：提高闭环控制的稳定性、
01
准确性和快速性 优化方法：调整控制器参数、优化控
02
制算法、改进传感器性能 优化效果：提高闭环控制的性能和效
03
率，降低能耗和成本 优化实例：PID控制器参数优化、自适
04
应控制算法优化、传感器信号处理优化
优化效果评估
01
优化目标：提 高控制精度、 降低能耗、提 高系统稳定性
三个环节实现控制
入信号的变化自动调整控制参数
05
模糊控制算法：利用模糊逻辑实现控
06
闭环控制算法的应用：工业自动化、
制，具有较强的鲁棒性和自适应性
机器人控制、航空航天等领域
3 闭环控制的实现
硬件实现
传感器：用于检测和控制系 统的输入和输出
控制器：用于处理传感器信 号并生成控制信号
执行器：用于执行控制信号， 实现对系统的控制
02
评估指标：控 制精度、能耗、 系统稳定性
03
评估方法：实 验测试、仿真 模拟、数据分 析
04
优化结果：提 高控制精度、 降低能耗、提 高系统稳定性， 达到预期效果。
谢谢
4
闭环控制特点：具有稳 定性、快速性、准确性 和鲁棒性，能够实现系 统的自动调节和自动控 制。
闭环控制算法
01
闭环控制的基本原理：通过反馈控制 02
闭环控制算法分类：PID控制、自适应
实现系统的稳定性和准确性
控制、模糊控制等
03
PID控制算法：通过比例、积分、微分 04
自适应控制算法：根据系统状态和输
速度控制系统：通过速度传感器、控 制器和执行器实现对速度的闭环控制
压力控制系统：通过压力传感器、控 制器和执行器实现对压力的闭环控制
版《浙江新高考》通用技术苏教版选修电子控制技术 第一章 电子控制系统概述ppt课件
如图所示 ，为了人们的出入方便 ，在一些宾馆酒店和 银行门口都安装了 自动感应门，有人走近大门时，大门就会 自动打开。在大门上 方安装有红外检测装置，控制电路能启 动电机正转或反转，使门向两边打开或关闭。关于该自动门 的说法不正确的是( C ) A．自动感应门 方便人们的出入，属于电子控制系统 B．自 动感应门控制系统主要包括红外检 测装置、控制电路 和电机三个组成部分 C．自动感应门 的输入是门的开启或关闭 D．自动感应门 的输入是红外检测装置检测 到人体发出的红外 信号
感应式水龙头
A．普通水龙头是机械控制的 B．感应式水龙头是属于电子控制系统 C．普通水龙头主体是铸造而成的，相对比感应式水龙头成 本高 D．感应式水龙头在内部安装电子控制器，有红外线发射接 收管、集成块、脉冲电磁阀等，属于电子控制系统
【解析】 本题考查电子控制系统的含义，在这个系统里， 电子电路元器件占主要组成部分，包括电阻、电容、集成块 IC、传感器、电磁阀等，它们共同作用完成系统的功能或目 标。解答此类题目必须明白电子控制系统的核心是电子技 术，而电子技术又是以电子电路为基础的，普通水龙头内部 无电子电路，属于机械控制方式，感应式水龙头在内部安装 电子控制器，自动实现功能，属于电子控制系统。
考点二 电子控制系统的组成和工作过程
1．电子控制系统的基本组成 电子控制系统一般可分为_输__入___、_控__制___(处理)和_输__出___三 个基本的组成部分。输入部分通过各种_传__感_器____组成，输入 信息的形式可以是作用力，也可以是温度、湿度、光照等环 境参数。 控制(处 理)部分 一般有 __电_子__电_路____或集成块及其构 成的控制器，对输入的信号分析比较和处理然后发出指令。 输出部分就是执行机构，就是人们所希望完成的任务或特定 功能。
苏教版高中通用技术选修1：闭环电子控制器的设计和应用
1
工作
鱼缸自动注水系统设计分析
最高点 A
最低点
B C
输入 探水器 高于A点 A与B之间 低于B点
6脚 VCC <2/3VCC 0
控制（NE555）
输出
2脚
3脚
VCC
0
水泵 停止
>1/3VCC 0
保持上一个状态 保持上一个状态
1
工作
鱼缸自动注水系统电路设计
电路设计
A
最高点 最低点
B C
元件库
序号 1 2 3 4 5 6
闭环电子控制器的设计与应用
鱼缸自动注水系统的设计与制作
思考
1. 由哪几部分组成？ 2. 判断是开环还是闭环电子控制系统？
水泵与水位的关系
水位
高于A点
水泵
停止
A与B之间
保持上一个状态
低于B点
注水
控制电路—NE555集成芯片
1.特点 （1）电源范围大，+4.5V—+16V； （2）输出电压大，比电源电压少1.7V； （3）计时精确度高，价格便宜，2元左右; （4）延时范围广，几微秒至几小时。
7
8 9 10 11 7
名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 稳压 二极管
继电器
电解电容 电解电容 NPN三极管 二极管
型号 24kΩ 75kΩ 51kΩ 10kΩ 2kΩ 100kΩ
4.5v
250VAC/ 12VDC 4.7uf
10uf 9013 IN4007
A
最高点 最低点
鱼缸自动注水系统电路设计
>2/3VCC
>1/t;1/3VCC <1/3VCC
输出 3脚 0
浙江省高二通用技术苏教版选修1课件：3.5 电子控制系统的设计及其应用
-8-
一二
3.焊点质量低 在安装焊接过程中,经常会出现假焊、虚焊、桥接(两焊点连在 一起)等,致使电路出现断路、短路的问题。对于此类问题,焊接完 成后,应仔细检查焊点质量,甚至可用多用表检测断路、短路等。
-9-
一二
典例3如图是一个光控玩具电动机,若二极管V2与电路断开,电子 控制电路可能要出现的问题是( )
-5-
一二
考点2 简单的开环电子控制系统设计、安装与调试 设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下: (1)依据设计要求进行分析,确定被控量和被控对象。 (2)根据开环电子控制系统方框图,选择恰当的传感器,确定控制 (处理)部分使用的电路和元器件,选择合适的执行部件。 (3)参照相关资料,在输入、控制(处理)和输出部分之间分别选择 合适的接口电路,设计或改进原有电路。 (4)检测元器件或实用电路的质量。 (5)安装电路,防止元器件错接、虚焊,要注意对未使用的引脚的 处理,注意接地。 (6)调试电路,检查触发电压的大小。
-14-
一二
(1)在该控制系统中,控制处理、输出、被控对象分别
是
、
、
。
(2)在该控制系统中,检测装置应该采用以下哪种传感器( )
A.压力传感器 B.温度传感器
C.湿度传感器 D.红外线传感器
(3)在控制系统正常工作时,并不一定正在运行的是
。
(①控制装置 ②输出装置 ③检测装置)
解析:由题中找到关键词,“探头”“处理器”“设定的温度值”“启动
启动,不可能导致该故障的元件是( ) A.三极管V1 B.三极管V2 C.继电器 D.电容C1
一二
-22-
解析:(1)水泵抽水时,常开触点继电器有电流流过,三极管V2应导 通,V2基极即(V1集电极)应是高电位,V1应截止,电源通过R3给V2高 电位。(2)该水位控制系统输入量有2个,即一个高水位和一个低水
5.1.3开环电子控制系统的设计和制作2-苏教版高中通用技术选修一课件(共22张PPT)
设计方案B：
使用JN6201音乐集成电路， 在输入端I1 和输入端I2 分别接按钮开关， 在输出端O1接一个三极管+扬声器。
安装调试: （1）按照电路图准备元器件，
并检测各个元器件的质量。 （2）根据电路图安装电路。 （3）检查焊接中是否有虚假焊点。 （4）接通电路，检查电子门铃控制系统是否正常工作。 （5）根据设计要求，在门框的不同高度处安装两个门铃按钮，并进行布线和 调试。
3
12
4
11
5
10
6
9
7
8
Vcc
小结：
1、掌握集成电路JN6201的相关知识，并且利用它设计实用电路。 各管脚的作用，特别是输入和输出及如何触发
2、如何设计简单的电子控制系统 （1）依据设计要求进行分析，确定被控量和被控对象； （2）依据设计要求进行分析，确定执行器； （3）结合输入量，确定控制器。即如何控制？ （4）参照相关资料，在输入、控制（处理）和输出部分之间 分别选择合适的接口电路，设计或改进原有的电路。
（4）检测元器件或实用电路的质量。 （5）安装电路，防止元器件错接、虚焊，要注意对未使用的引 脚的处理，注意接地。 （6）调试电路，检查触发电压的大小。
[设计项目一]下雨提醒器的设计与制作 刚收割下的麦子放在场上晾晒，突然下起了雨。因为屋里的人忙于其
他事情，等到发现下雨时，已经迟了一步。为吸取教训，同时也为周围的农 家服务，请你设计一个提醒下雨的电子控制系统，实现下雨后即提醒的功能。
制（处理）器和执行器之间同样需要加装“接口”。
虚线框内为典型的蜂鸣器 三极管驱动电路。
设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：
（1）依据设计要求进行分析，确定被控量和被控对象。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案导学目标：1. 了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的定义和特点；2. 掌握开环电子控制系统和闭环电子控制系统的工作原理和应用途景；3. 能够通过实例分析，理解两种电子控制系统的优缺点及适用范围。
导学内容：一、开环电子控制系统1. 定义：开环电子控制系统是一种只能通过输入指令来控制输出的系统，没有反馈环路来校正输出的系统。
2. 特点：a. 简单易实现，成本较低；b. 无法校正外部干扰和误差，稳定性较差；c. 适用于简单的控制任务，如家用电器等。
二、闭环电子控制系统1. 定义：闭环电子控制系统是一种通过反馈环路来校正输出的系统，能够实时监测并调整输出以达到预期目标。
2. 特点：a. 稳定性较高，能够校正外部干扰和误差；b. 复杂度较高，成实情对较高；c. 适用于需要精确控制和稳定性要求较高的领域，如航空航天等。
导学过程：1. 通过讲解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的定义和特点，引导学生了解两者的基本观点。
2. 通过实例分析，比较开环电子控制系统和闭环电子控制系统在实际应用中的优缺点，让学生理解两者之间的区别和联系。
3. 结合教室练习和案例分析，让学生运用所学知识，掌握两种电子控制系统的工作原理和应用途景。
4. 引导学生思考，在不同情境下选择合适的控制系统，并理解其影响和意义。
导学案例：某工厂生产线上的温度控制系统，需要保持恒定的温度以确保产品质量。
工程师可以选择开环电子控制系统或闭环电子控制系统来实现温度控制。
如果选择开环电子控制系统，工程师需要提前设定好温度控制参数，并假设环境条件不会发生变化。
然而，由于外部干扰或设备老化等因素，可能会导致温度偏离设定值，影响产品质量。
相反，如果选择闭环电子控制系统，系统会实时监测温度变化并通过反馈环路来调整控制参数，确保温度始终稳定在设定值附近。
虽然闭环系统成本较高，但能够保证产品质量和生产效率。
通过以上案例，学生可以理解开环电子控制系统和闭环电子控制系统在实际应用中的差别，以及选择合适的控制系统对于生产效率和产品质量的重要性。
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讨论： 请分析音乐喷泉控制系统的工作特点？
有音乐输 入主机
有喷泉输出
无音乐输 入主机
无喷泉输出
喷泉的输出会不会反过来影响到主机？
思考：
音乐喷泉控制系统的工作过程有没有反馈?
答：由于输出的喷泉对系统的控制状态并 不产生影响，所以此系统也不存在反馈。
一、什么是开环电子控制系统
电子门铃的工作过程有没有反馈?
答：输出的音乐声的变化对系统的 控制状态并不产生影响，
即不存在反馈。
分析下列电子控制系统：
电子控制系统 电子音乐门铃 系统 路灯自动控制 系统
电子锁
被控对象 被控量 扬声器 音乐声
控制器
音乐集成电路
路灯
锁舌
光的变化 电子电路 锁舌的运动 集成电路
自动门
门
门的开关 集成电路
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
闭环电子控制系统： 电热水器、空调、电冰箱、智能电饭煲、 现代化农业温室
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，而且能实现控制的自 动化。
现在常用的家用电冰箱由压缩机、冷却器、散热器、
闭环电子控制系统的组成方框图如下：
输入
控制 （处理）
输出
被控对象
反馈
检测
思考：
生活中那种产品的工作过程有反馈环节?
电冰箱就是一个实例。
家用电冰箱的恒温控制：
家用电冰箱的工作原理:
现在常见的家用电冰箱由电动机、压缩机、 冷却器和散热器组成。它们之间用一根管道相连 接，管道里装着一种沸点很低的制冷剂。管道的 底部安装着压缩机，使制冷剂不断地在管道里循 环。由于管道中有一小段十分铗窄的毛细管，从 而限制了管道内制冷剂的流动速度，并使气态的 制冷剂受到强大的压力，使之由气态变成液态， 对外释放热量。当液态制冷剂通过毛细管进入电 冰箱的内部由较粗管组成的冷却器时，由于压力 突然降低，达到制冷的效果。
管道、箱体和控制器组成。管道中装有沸点很低的制冷剂，
压缩机工作使制冷剂不断在管道里循环着。温度传感器安装
在箱体内的冷藏室内，时刻检测室内温度并转化成电信号给
控制处理部分，控制处理部分不断地比较判断是否与预置温
度一致，当电冰箱内温度达到预置温度时，控制处理部分就
发出指令给电磁继电器，继电器就切断压缩机的电路，制冷
例如: 电热水器的闭环电子控制系统如下：
输入 （预置温 度）
控制（处 理）（电 子电路）
输出 （触点开关 等）
被控对象 （水箱）
反馈
检测 （温度传感
器）
课堂小结
本节我们知道简单的开环电子控制系统 不能满足精确的需求，需要进一步改进，从 而需要具有反馈的闭环电子控制系统，同学 们要区分开环电子控制系统和闭环电子控制 系统适用的场合。
的控制没有影响，这种电子控制系统
叫做开环电子控制系统。
开环电子控制系统的组成方框图：
信息
控制
输
（处理）
入
输
被控
出
对象
电子门铃的工作过程：
• 输入: 用手按动按钮开关，输入一个触发信号。 • 控制(处理): 音乐集成电路经过触发后工作，产生
一组载有“音乐”的电信号。
• 输出: 扬声器将电信号转变为音乐声。
家用电冰箱的闭环电子控制系统如下：
输入 （预置温 度调节装 置）
控制（处 理）（电 子电路）
输出 （继电器 等）
被控对象 （冷藏室）
反馈
检测 （温度传感 器）
为什么冰箱要采用闭环电子控制系统？
冰箱用温度传感器来实时反馈冰箱的 实际温度，以保持预先设定的温度不变。
找出你身边开环电子控制系统和闭环电子控制系统 的例子：
【解析】 家用空调利用电子技术制作又有反馈，属于闭环 电子控制系统，温度在预设后，通过温度传感器时刻感知室 内的实际温度，内部的电子电路组成控制(处理)部分，将输 出的实际温度与设定的温度进行比较、判断并发出命令，指 挥输出装置作出动作，即启动或关闭压缩机，从而达到控制 制冷效果的目的。
讨论：
校园扩音器是一个什么控制系统？ 是开环电子控制系统还是闭环系统？
在你认为正确的表格中打“√”：（参考答案）
开环电子控制系统
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
闭环电子控制系统
√
√ √
思考：
注意你周围的电子产品，找出一个由闭环 控制系统构成的产品，画出它的方框图，并分 析它是如何运用反馈来实现自动控制的。
第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统
思考:
以上的控制系统都有什么共同的特点？
答：以上的控制系统被控量的变化都 不对系统的控制状态产生影响，都不 存在反馈。
开环电子控制系统的特点：
开环电子控制系统一般结构简单、造价较 低，适用于被控对象的状态变化较为简单、被 控量的控制精度要求不高的情形。
二、什么是闭环电子控制系统
它能对输出结果进行检测，并将检 测信号反馈到控制处理部分，从而对系 统的控制产生影响。
第一章 电子控制系统概述
第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统
思考：
音乐喷泉 控制系统 是如何工 作的？
音乐喷泉控制系统的工作过程？
音乐喷泉控制系统是综合当今国际上先进 科技成果，集音乐控制、程序控制、人工智 能控制技术于一体的工业现场控制系统。其 主机多数是电脑音乐喷泉主控器，它能识别 乐曲旋律、节奏、乐感和音频强弱度。该系 统使音乐喷泉在电脑指挥下，跟随音乐旋律 不断变换水型，并与音乐同步。
工作停止。在家用电冰箱的制冷工作过程中，可知反馈元件
是( C )
A．压缩机
B．冷却器
C．温度传感器
D．电磁继电器
根据闭环电子控制系统和开环电子控制系统的特点，
下列产品属于闭环电子控制系统的是( B )
A．电子表
B．空调
C．可调亮度的台灯
D．电热毯
【解析】 闭环电子控制系统必须符合两个条件：一是它的 核心是电子技术，二是有反馈。电子表是利用电子技术制作， 但仅显示时间等功能无反馈，可调亮度的台灯是电子电路组 成，但手工调节亮度，不能自动实现亮度调节，即也是无反 馈，电热毯也是接通电源发热，不通电源不发热，无反馈。 属于闭环电子控制系统的是空调，温度在预设后，通过温度 传感器时刻感知室内温度，来启动或关闭压缩机，从而达到 控制制冷效果的目的。
教师总结：
正、反两方形成不同结论的关键在于是否 应该把人划入电子控制系统。闭环电子控制系 统就必须符合两个条件：一是它的核心是电子 技术，二是有反馈。很显然，反方把人划入控 制系统。
练习1(P16)
1.根据开环电子控制系统和闭环电 子控制系统的区别进行分析、判断，在 你认为正确的表格中打“√”。
在现代家居生活中，空调成为必然的选择，空调对于 家庭生活来说具有夏季制冷，冬季取暖的作用，用户可以通 过面板或遥控器设定温度，启动后空调会自动控制好温度， 无需人们操心，下面关于家用空调说法正确的是( A ) A．空调属于闭环电子控制系统，其输入是温度预先的设定 值 B．输出是温度预先的设定值 C．启动后空调会自动控制好温度是因为有压缩机 D．控制处理部分是温度传感器