控制与设计
材料科学之形貌控制和功能设计
材料科学之形貌控制和功能设计引言在材料科学领域，形貌控制和功能设计是两个重要的方面。
形貌控制指的是通过合适的方法和工艺控制材料的形貌，以获得特定的结构和性能。
功能设计则是指根据所需的功能要求，设计和制备具有特定功能的材料。
本文将深入探讨这两个方面的原理、方法和应用，并且展示其在科学和工程领域的广泛应用。
形貌控制的原理和方法形貌是指物体在空间中的外部形态和结构特征。
在材料科学中，通过控制材料的形貌，可以改变其物理、化学和力学性能。
形貌的控制通常涉及表面形貌和内部结构的调控。
表面形貌控制可以通过化学处理、物理刻蚀等方法实现，而内部结构的调控则通常需要采用合适的加工工艺和材料选择。
表面形貌控制的方法中，最常见的包括溶液处理、溅射法、气相沉积等。
溶液处理是通过将材料浸泡在合适的溶液中，通过化学反应来改变表面形貌。
溅射法是利用离子束或高能粒子轰击材料表面，使其形成特定形貌。
气相沉积则是通过在气相环境中沉积合适的薄膜来控制表面形貌。
内部结构的调控一般涉及材料的制备和加工。
例如，通过改变材料的比例或添加合适的化合物，可以控制材料的晶体结构和晶界形貌。
通过调整热处理条件和机械加工参数，可以使材料形成特定的内部结构。
功能设计的原理和方法功能设计是将形貌控制与特定功能的要求相结合，通过合适的设计和制备方法，使材料具有所需的特殊功能。
功能可以包括光学、电学、磁学、生物学等方面的特性。
在光学功能设计中，通过调控材料的结构和形貌，可以实现光学特性的控制。
例如，利用光子晶体的周期结构，可以制备反射性能良好的光学材料。
通过控制材料的折射率和透明度，可以实现光的传导和控制。
此外，还可以通过合适的材料组分和结构设计，制备具有多色发光功能的材料。
电学功能设计则主要涉及材料的导电性和电子器件的设计。
通过控制材料的导电性和能隙，可以制备导电材料和半导体材料。
电子器件的设计可以通过利用材料的特殊电学性质，如磁电效应和压电效应等，实现传感器、电子封装和储能器件等功能。
自动控制原理与设计
自动控制原理与设计
自动控制原理与设计是一个应用于各种系统中的技术，目的是通过传感器和执行器的相互作用，实现对系统的自主控制和调节。
该技术通常通过建立数学模型和运用控制算法来实现系统的稳定性和性能优化。
自动控制系统的设计过程包括以下几个主要步骤：
1. 系统的建模：首先要对所控制的系统进行建模，将其抽象成数学模型。
这包括系统的输入、输出和各种物理量之间的关系。
基于所建立的模型，可以对系统的特性进行分析和预测。
2. 控制器设计：根据系统的数学模型，设计合适的控制器来实现对系统的控制。
常用的控制器设计方法包括比例-积分-微分（PID）控制和模糊控制等。
通过选择合适的控制器参数和算法，可以使系统的性能达到要求。
3. 传感器和执行器选择：根据系统的要求，选择合适的传感器和执行器。
传感器用于获取系统状态的信息，执行器用于输出控制指令，实现对系统的调节。
4. 系统的实时监测和反馈：自动控制系统需要实时监测系统的状态，并根据反馈信息对控制指令进行调整。
通过不断地校正和调整，使系统能够在实际工作中保持所需的稳定性和准确性。
5. 系统性能评估和改进：对自动控制系统的性能进行评估，并通过改进控制策略和参数来提高系统的性能。
这可以通过仿真实验和实际系统实验来实现。
通过以上步骤，可以设计出满足系统需求的自动控制系统，实现对系统的自主控制和调节。
自动控制技术在工业生产、交通运输、航天航空等领域有着广泛的应用。
控制系统设计与分析
控制系统设计与分析控制系统是一种通过调节输入信号以实现预期输出的技术。
在工程领域中，控制系统在各个方面都扮演着重要角色，如自动化生产线、飞行器导航等。
本文将探讨控制系统设计和分析的基本原理和方法。
1. 控制系统设计控制系统设计的目标是根据给定的输入和输出要求，选择合适的组件和参数来构建系统。
设计过程通常包括以下步骤：1.1 系统建模系统建模是将实际系统抽象为数学模型的过程。
这个模型可以是基于物理原理的方程，也可以是基于实验数据的统计模型。
通过建模，我们可以准确地描述系统的行为和特性。
1.2 控制器设计根据系统的数学模型，我们可以设计合适的控制器来调节输出。
常见的控制器包括比例-积分-微分（PID）控制器、状态反馈控制器等。
控制器的设计要考虑系统的稳定性、快速响应和鲁棒性等因素。
1.3 信号传递在控制系统中，输入信号需要通过传感器收集，并通过执行器来调节输出。
信号传递的过程中，可能会受到噪声和时延的影响，因此需要选用合适的传感器和执行器，并进行信号处理和滤波。
1.4 系统优化通过对系统的建模和控制器的设计，我们可以对系统进行仿真和优化。
这可以帮助我们评估系统的性能和稳定性，并确定最佳的参数和结构。
2. 控制系统分析控制系统分析的目的是评估系统的稳定性、性能和鲁棒性。
常用的分析方法包括频域分析和时域分析。
2.1 频域分析频域分析是通过对系统的频率响应进行分析来评估系统的性能。
我们可以使用频率响应函数、波特图和奈奎斯特图等工具来描述系统的频率特性。
通过分析频域特性，我们可以确定系统的稳定界限、共振频率和抑制震荡的方法。
2.2 时域分析时域分析是通过对系统的时间响应进行分析来评估系统的性能。
我们可以使用单位阶跃响应、单位脉冲响应和阶跃响应等来描述系统的动态特性。
通过分析时域特性，我们可以评估系统的稳定性、超调量和调整时间等指标。
3. 示例：温度控制系统设计与分析让我们以一个温度控制系统为例，来介绍控制系统设计和分析的具体步骤。
模糊PID控制原理与设计步骤
模糊PID控制原理与设计步骤模糊PID控制（Fuzzy PID control）是在PID控制基础上引入了模糊逻辑的一种控制方法。
相比传统的PID控制，模糊PID控制能够更好地适应系统的非线性、时变和不确定性等特点，提高系统的性能和鲁棒性。
设计步骤：1.确定系统的模型和控制目标：首先需要对待控制的系统进行建模，确定系统的数学模型，包括系统的输入、输出和动态特性等。
同时，需要明确控制目标，即系统应达到的期望状态或性能指标。
2.设计模糊控制器的输入和输出变量：根据系统的特性和控制目标，确定模糊控制器的输入和输出变量。
输入变量通常为系统的误差、误差变化率和累积误差，输出变量为控制力。
3.确定模糊集和模糊规则：对于每个输入和输出变量，需要确定其模糊集和模糊规则。
模糊集用于将实际变量映射为模糊集合，如“大、中、小”等；模糊规则用于描述输入变量与输出变量之间的关系，通常采用IF-THEN形式，如“IF误差大AND误差变化率中THEN控制力小”。
4.编写模糊推理和模糊控制算法：根据确定的模糊集和模糊规则，编写模糊推理和模糊控制算法。
模糊推理算法用于根据输入变量和模糊规则进行推理，生成模糊的输出变量；模糊控制算法用于将模糊的输出变量转化为具体的控制力。
5.调试和优化：根据系统的实际情况，调试和优化模糊PID控制器的参数。
可以通过试错法或专家经验等方式对模糊集、模糊规则和模糊函数等进行调整，以达到较好的控制效果。
6.实施和验证：将调试完成的模糊PID控制器应用到实际系统中，并进行验证。
通过监控系统的实际输出和期望输出，对模糊PID控制器的性能进行评估和调整。
总结：模糊PID控制是一种将模糊逻辑引入PID控制的方法，能够有效地提高系统的性能和鲁棒性。
设计模糊PID控制器的步骤主要包括确定系统模型和控制目标、设计模糊控制器的输入输出变量、确定模糊集和模糊规则、编写模糊推理和模糊控制算法、调试和优化以及实施和验证。
通过这些步骤，可以设计出较为优化的模糊PID控制器来实现系统的控制。
控制与设计练习题
控制与设计练习题1、控制的三要素是________________2、自动控制_________________________人工控制______________________3、开环控制的方框图4、闭环控制的方框图5、区别开环和闭环的方法6、通家用调光台灯的灯光亮度控制属于( )A．自动控制B．电子控制Ｃ．机械控制D．气动控制7、下列关于控制系统工作过程的说法，正确的是( )A．信息只能从输入端传至输出端B．信息只能从输出端传至输入端C．开环控制系统的信息只能从输入端传至输出端D．闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端8、声控灯适用于多种场合，如在公共楼道里安装声控灯既方便，又安全。
它与普通的电灯控制电路相比，去掉了手动开关，而增设了声传感器、控制器和电子开关。
其中声传感器的灵敏度可调整。
以适应不同场合使用的需要。
请根据声控灯的功能分析：(1)声控灯控制系统的输入和输出是什么?两者的关系怎样?(2)声控灯控制系统的被控量和控制量是什么?(3)声控灯控制系统为什么可以采用开环控制系统?(4)画出声控灯开环控制系统的框图。
9．家用空调温度自动控制系统是闭环控制，其中反馈环节的作用是( )A．减少输入量B．增加输入量C．稳定输入量D．稳定输出量10．家用电视机最容易受到的影响(即干扰因素)是( )A．环境温度B．环境湿度C．风的强度D．电磁干扰11在下面4个控制系统中，属于闭环控制系统的是( )A．电风扇的定时控制系统B．公共楼道路灯延时控制系统Ｃ．棚室温度恒定控制系统D．商店自动门控制系统12同的传感器输入的信号是不相同的，传感器输出的信号经控制器驱动继电器工作，则( ) A．控制器转换输出的应是温度信号B．控制器转换输出的应是声音信号Ｃ．控制器转换输出的应是亮度信号D．控制器转换输出的应是电流信号13通家用电饭锅的保温控制(用双金属片开关控温)系统为( )A．机械控制的闭环控制系统B．电子控制的闭环控制系统Ｃ．机械控制的开环控制系统D．电子控制的开环控制系统14用冰箱的温控系统采用闭环控制．为了进一步提高其抗干扰的性能．设计中采取的措施是( ) A．增加反馈环节B．提高压缩机的制冷量C．提高箱体的隔热性能D．说明书上建议用户将冰箱远离其他家用电器放置15图所示，有这样一个“黑箱”，其输人、输出关系的数据见下表，则“黑箱”内部可能是( )A ．交流变压器B 电源稳压器C 日光灯整流器D ．电阻分压器16分析题 公共楼道中使用声控灯控制后，在白天有人通过时灯泡也会点亮。
控制系统分析与设计方法
控制系统分析与设计方法引言控制系统是一种将输入信号转换为输出信号的系统，广泛应用于各个行业和领域中。
控制系统的分析与设计方法是关于如何对控制系统进行建模、分析和设计的方法论和技术。
本文将介绍控制系统分析与设计方法的基本概念、模型建立、分析方法和设计策略。
控制系统的基本概念控制系统由输入、输出、控制器和被控对象构成。
输入是控制系统接收的参考信号，输出是控制系统产生的输出信号，控制器是根据输入信号和被控对象的状态信息进行计算的设备，被控对象则是被控制系统的控制目标。
控制系统的目标是通过控制器调整被控对象的状态，使得输出信号尽可能与参考信号一致。
控制系统的模型建立控制系统的建模是将实际控制系统抽象成数学模型的过程。
常用的控制系统模型包括线性时不变系统模型和非线性系统模型。
线性时不变系统模型可以用微分方程、差分方程或者传递函数表示，非线性系统模型则需要使用非线性方程或者状态空间表示。
在建立控制系统模型时，需要考虑系统的输入、输出和状态变量。
输入变量是控制系统接收的输入信号，输出变量是控制系统产生的输出信号，状态变量是系统内部的变量，在控制过程中起到连接输入和输出的桥梁。
控制系统的分析方法控制系统的分析是通过对系统的模型进行数学推导和分析，得到系统的稳定性、性能和鲁棒性等指标。
常用的控制系统分析方法包括传递函数法、根轨迹法和频域分析法。
传递函数法是一种通过对系统的传递函数进行分析来评估系统性能的方法。
根轨迹法是一种通过分析系统特征方程的根的位置和移动来评估系统稳定性和性能的方法。
频域分析法则是一种通过将系统的输入和输出信号进行傅里叶变换，分析系统的频率响应来评估系统性能的方法。
控制系统的设计策略控制系统的设计是指根据系统的要求和限制，确定控制策略和参数的过程。
常用的控制系统设计策略包括比例控制、比例积分控制和模糊控制等。
比例控制是一种根据误差信号与控制量之间的线性关系来调整控制量的控制策略。
比例积分控制则是在比例控制的基础上引入积分项，通过积分误差来修正控制量，从而提高系统的稳态精度。
内部控制制度与设计-课后题及答案
项目一内部控制与制度设计基础一、单选1。
不相容职务相分离的核心是（)，要求每项经济业务都要经过两个或两个以上的部门或人员的处理，使得单个人或部门的工作必须与其他人或部门的工作相一致或相联系，并受其监督和制约。
A.职责分工B.内部牵制C.作业程序D.授权批准2.授权审批制度是以（）为基础，企业权力机构或上级管理者明确规定有关业务经办人员的职责范围和业务处理权限与责任,使所有的业务经办人员在办理每项经济业务时都能事先得到适当的授权，并在授权范围内办理有关经济业务，承担相应的经济责任和法律责任。
A.职务分工控制B.会计控制C.程序控制 D。
活动控制3.（)是内部控制的一种重要方法，其内容可以涵盖单位经营活动的全过程,包括筹资、融资、采购、生产、销售、投资和管理等诸多方面。
A。
授权审批控制 B.会计系统控制 C。
预算控制 D。
内部报告控制二、多项1。
内部控制制度设计时应遵循的原则有(）A。
全方位控制和重点控制相结合原则B.制衡性原则C。
成本效益原则D.合法性与实用性相结合原则2.以下项目中违背了不相容职务分离控制原则的有（）A。
材料保管员兼材料核算会计员B.保管员同时负责采购业务C。
出纳员在登记现金和银行存款日记账的同时登记相关总账D.出纳员在负责货币资金收付的同时登记现金、银行存款日记账3。
内部控制制度的设计程序包括(）A.设计前调研分析B。
设计控制流程C.拟订内部控制制度D。
内部控制制度的试行和修改4.建立有效的内部控制制度应当考虑的重点包括()等.A。
关键控制点要准确B。
要使用企业的发展C。
设计目标要明确D.成本效益要统一三、判断1.内部牵制主要包括体制牵制、簿记牵制和价值牵制。
(）2。
内部控制的设计是越严格越好，越细致越好，这样才能充分发挥内部控制的作用.(）3.企业设计内部控制制度的目的是差错防弊（）4.设计内部控制制度,首先要适合有关的控制环境。
（）[单]1.B 2.A 3。
C［多］1。
ABCD 2.ABC 3.ACD 4.ABCD[判］1.√ 2.× 3. × 4。
高三通用技术 专题八 控制与设计1
专题八控制与设计1、公开汽车车门的开关由司机操作，司机操作开关装置，电流控制“电磁阀〞的启闭，电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动活塞开门或关门。
公共汽车车门的开关控制属于〔D〕A、机械控制B、电子控制C、液压控制D、气压控制2、平移型感应自动门控制系统的工作过程是：传感器检测到人，触发开门系统的开关，把门打开。
该控制系统的执行器是：A、门B、传感器C、主控器D、电机3、如下属于开环控制系统的是A、学校里的定时铃声控制系统B、抽水马桶的水箱水位控制系统C、电冰箱温度控制系统D、能根据交通路口车流量的大小自动改变、调整红绿灯时间的红绿灯控制系统4、关于控制，如下说法不正确的答案是( )A、能将控制的结果反响回来与期望值进展比拟，并根据它们的误差与时间调整控制作用的系统，称为闭环系统B、手动控制系统与自动控制系统最大的区别在于控制的过程中需不需要人的直接干预C、在控制过程中，所有能引起被控量量值变化的各种因素都可以称只为干扰D、闭环控制系统的核心是通过反响来减少被控量的偏差5、以下属于交通路口红绿灯按时间自动控制系统的干扰因素的是( )A、穿过斑马线的人群B、正常按红绿灯指挥的车辆C、闯红灯行驶的违规车辆D、使红绿灯产生频闪的电磁波6、声控灯控制系统中，传感器接收声音信号，经控制电路处理后驱动开关接通或关闭灯泡。
该系统的控制对象是灯泡，控制量是A、灯泡的发光B、声音的大小C、电源电压的高和低D、开关的通与断7、张伟同学设计了国旗自动升旗的简易控制装置，其根本的原理是：通过定时器控制电动机，用电动机带动国旗上升。
对该控制系统，以下的说法中，不合理的是( )A、定时器设定的时间就是国歌播放的时间B、国旗的上行速度=旗杆长度/国歌播放时间C、该控制系统属于开环控制系统D、该控制系统的被控对象就是国旗上升的速度阅读以下材料，回答第8-11题许多商店和旅馆都采用的自动门的工作过程为：当人走近自动门时，门上方的检测装置检测到人体信号，控制电路接收到该信号后，便发出相应的指令，启动电机转动，带动门自动打开；当人里开门口一段时间后，控制电路将作出判断，通知电机反向转动，门又自动关闭。
控制系统的基本概念与设计原则
控制系统的基本概念与设计原则控制系统是一种用于控制、调节和自动化操作的设备或系统，它根据输入信号进行判断和决策，通过输出信号对被控对象进行控制。
在工程领域中，控制系统被广泛应用于各种场景，如工业生产、交通运输和环境控制等。
控制系统的设计涉及一系列的概念和原则，下面将对其进行详细阐述。
一、控制系统的基本概念1. 输入信号：控制系统中的输入信号是指外部环境提供给系统的信息，通常以传感器获取并转换成电信号的形式呈现。
输入信号可以是温度、压力、湿度等物理量，也可以是开关信号或者命令信号。
2. 控制器：控制器是控制系统的核心部分，它根据输入信号进行判断和决策，并产生相应的输出信号。
控制器可以是一个简单的开关电路，也可以是一个复杂的计算机程序。
3. 输出信号：控制器根据输入信号进行计算后，将结果以输出信号的形式发送给被控对象。
输出信号通常是电压、电流或者数据等形式，被用于控制被控对象的状态或行为。
4. 被控对象：被控对象是控制系统的目标，在控制系统中接受来自控制器的输出信号，并根据其指令进行相应的动作。
被控对象可以是一个机械设备、一个电路系统，甚至是一个生物体。
二、控制系统的设计原则1. 反馈控制：反馈控制是控制系统设计中的基本原则之一。
通过在被控对象输出信号中引入反馈信号，可以实时监测系统的状态，并对输出信号进行修正，从而实现对系统的稳定性和准确性的控制。
2. 系统建模：在进行控制系统设计时，需要对被控对象进行建模，以便于分析和预测其响应特性。
系统建模可以基于物理原理，也可以基于数据分析方法，如系统辨识等。
3. 控制策略选择：不同的控制系统需要采用不同的控制策略，如比例控制、积分控制和微分控制等。
控制策略选择要根据被控对象的特性和控制要求来确定，以最大程度地提高系统的性能。
4. 系统性能评估：在控制系统设计完成后，需要对系统的性能进行评估。
常用的性能指标包括稳定性、准确性、鲁棒性等。
通过对系统性能的评估，可以对设计进行优化和改进。
机电一体化系统的设计与控制
机电一体化系统的设计与控制引言机电一体化系统是指将机械与电气控制系统相结合，实现工业控制与自动化的一种综合应用技术。
在现代制造业中，机电一体化系统已经得到广泛应用，它不仅可以提高生产效率和产品质量，还可以降低生产成本和人工投入。
本文将重点探讨机电一体化系统的设计与控制方法。
一、机电一体化系统的设计原理1.1 机电一体化系统的概念机电一体化系统是将机械设备与电气控制系统紧密结合，通过传感器、执行器、控制器等元件的相互配合和协同工作，实现自动化控制和监测。
其设计原理主要包括机械结构设计、电气控制设计和系统集成设计。
1.2 机械结构设计机械结构设计是机电一体化系统设计的基础，它涉及到机械元件的选择、布局设计和传动系统等方面。
在机械结构设计中，需要考虑到设计的可靠性、稳定性和功能性，并进行相关的力学和动力学分析，以保证系统的正常运行和性能优化。
1.3 电气控制设计电气控制设计是机电一体化系统设计中非常重要的一环，它包括电气元件的选型、电气线路的布置以及编程控制等方面。
在电气控制设计中，需要充分考虑到系统的安全性、稳定性和可靠性，并进行相关的电气参数计算和控制逻辑设计，以实现对机械系统的精确控制。
1.4 系统集成设计系统集成设计是将机械结构设计和电气控制设计有机地结合在一起，形成完整的机电一体化系统。
在系统集成设计中，需要考虑到机械部分与电气部分之间的相互连接和协调，确保系统各个部分之间能够有效地协同工作。
二、机电一体化系统的控制方法2.1 传统控制方法传统控制方法是指基于PID控制器的控制方式，通过对机械系统的位置、速度和加速度等参数进行反馈控制，实现对机械系统的闭环控制。
传统控制方法简单、稳定性好，适用于一些简单的机械系统，但对于复杂的机电一体化系统来说，传统控制方法往往无法满足其复杂性和高精度的控制要求。
2.2 智能控制方法智能控制方法是指基于人工智能和专家系统的控制方式，通过对机械系统的学习和自适应调整，实现对机械系统的智能化控制。
通用技术与设计-控制与设计(16：9)
二、控制的应用
水 车
二、控制的应用
电源
控制室
水泵
折射式微喷
锤式微灌
射流式微喷
4-2 控制系统的工作过程与方式
一、控制系统 例：自行车的传动（或动力）控制系统 脚踩的力 （输入） 脚蹬、曲柄、链轮、 中轴、链条、飞轮 自行车速度 （输出）
踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。 思考： 自行车的制动(或刹车)控制系统是怎样的呢？
水箱注水控制系统方框图
给定 +比较器 控制器 水位 进水阀门 检测装置
水流量
水箱
水箱 水位
简单闭环控制系统的方框图：
比较器 给定量 + 控制器 (输入)
执行器
控制量
被控对象
被控量
(输出)
检测装置
•
•
在这个控制中，“重锤”具有多种功能。它既是测量装置、比较装置，还是控制装置 。具体控制过程如下：重锤感受锅内压力，并与自身的重量（忽略作用在重锤上因上 下面积不同而产生的大气压力的差）进行比较，当这个压力差大于0时，重锤被抬起， 打开出汽孔，减小锅内压力，重锤回落，锅内压力上升。如此反复进行，以保持锅内 压力恒定。由于重锤具有惯性，锅内蒸汽具有弹性，这个控制经常会出现振荡，这也 是为什么重锤会忽上忽下的原因。 这个控制的执行器应该是“出汽孔”，控制作用量（控制量）是出汽量。
二、开环控制系统
例：游泳池注水 如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的 一般情况下，一池水需要很长的时间才能灌 水位高度与进水的时间是一一对应的。我们可以 满，如果由人工控制整个注水过程，很费时间。 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）。 流水量 设定注 游泳池 游泳池 定时器 进水阀 入时间 的水位 （输入） （输出）
城市设计与城市控制性规划的关系研究
城市设计与城市控制性规划的关系研究城市设计和城市控制性规划是城市发展规划中两个重要的组成部分。
城市设计主要关注城市空间布局和建筑风格，以及城市公共设施、交通系统、绿化环境等方面的规划设计；而城市控制性规划则是指对城市建设用地、土地利用、产权管理等方面进行控制和规划。
两者之间的关系十分密切，相互影响，相互制约。
本文将从城市设计和城市控制性规划的定义、发展背景、关系及影响等方面展开探讨。
一、城市设计和城市控制性规划的定义城市设计，即城市空间规划设计，是指对城市空间布局、建筑风格、公共设施、交通系统、绿化环境等方面进行规划设计的工作。
城市设计不仅关注城市建筑物本身的设计，更重要的是考虑城市的整体空间布局和发展规划，注重城市的功能性、舒适性和可持续性。
城市控制性规划，是指对城市建设用地、土地利用、产权管理等方面进行控制和规划的工作。
城市控制性规划包括城市总体规划、土地利用总体规划、城市更新规划、城市扩展规划、经济开发区规划、产业集聚区规划等。
城市控制性规划的目的是为了有效控制城市用地开发，合理规划城市的空间利用，维护城市环境和城市生态平衡。
城市设计和城市控制性规划作为城市规划的两个重要组成部分，其发展具有其特定的历史背景。
在城市设计方面，20世纪初至20世纪中期，主要是以城市建筑设计为主，如芝加哥学派的城市建筑风格，巴洛克式、哥特式、现代主义等风格的建筑风格，是城市设计的主要组成部分。
20世纪60年代，由于科技的进步和城市化的快速发展，城市设计开始引入了城市规划和城市设计理论，关注城市的整体规划和空间布局，注重城市的功能、环境和可持续性。
在城市控制性规划方面，20世纪初至20世纪中期，主要是以城市法规和城市管理为主，城市控制性规划注重对土地利用和城市建设用地的管控和管理。
20世纪60年代以来，由于城市的急剧扩张和土地资源的有限性，城市控制性规划开始引入了国土资源规划和城市总体规划理论，着重规划城市土地利用总体布局和城市空间扩张方向。
PLC控制系统的结构与设计
PLC控制系统的结构与设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种专用的数字计算机，用于控制自动化工业过程。
PLC控制系统的设计和结构是为了实现对工业过程的准确控制和监测。
下面将详细介绍PLC控制系统的结构和设计。
PLC控制系统主要由以下四个部分组成：输入设备、处理单元、输出设备和编程设备。
输入设备用于将信号（来自工业过程）转换为数字输入，处理单元是PLC的核心，负责处理输入和输出设备之间的信号传递和逻辑运算，输出设备将处理单元的输出信号转换为实际控制操作，编程设备用于程序的编写和修改。
PLC控制系统的设计是基于以下原理进行的：输入设备读取来自工业过程的信号，并将其转换为数字信号。
这些数字信号传送到处理单元中，在处理单元内进行逻辑运算以确定所需的控制操作。
处理单元将运算结果发送到输出设备，输出设备将其转换为适当的控制信号，并将其发送到实际控制装置（例如电机、阀门等）。
在PLC控制系统中，输入设备可包括传感器、开关、按钮等。
传感器用于检测工业过程中的物理量，例如温度、压力、流量等。
开关和按钮用于手动输入控制命令或执行紧急停止操作。
这些输入设备通过电气信号或通信协议将信号传送到PLC的输入模块。
处理单元是PLC的核心部分，通常由中央处理单元（CPU）、存储器和输入/输出接口组成。
中央处理单元负责读取输入模块的信号，并根据程序和逻辑进行相应的计算。
存储器用于存储程序、数据和中间结果。
输入/输出接口则用于与输入设备和输出设备之间的数传递。
输出设备用于将处理单元的输出信号转换为实际控制操作。
输出设备包括继电器、电磁阀、电机驱动器等。
这些设备将输出信号转换为控制信号，并将其发送到实际控制装置以实现所需的操作。
输出设备通常与PLC的输出模块连接，通过电气信号或通信协议将控制信号传送到这些设备。
在PLC控制系统中，程序的编写和修改通过编程设备进行。
编程设备可以是个人计算机或专用的编程控制器。
编程设备通过特定的编程软件与PLC进行通信，并允许用户创建、修改和查看PLC的程序。
自动控制原理与设计李中华第六版
自动控制原理与设计李中华第六版【实用版】目录1.自动控制原理概述2.自动控制设计的基本方法3.李中华的《自动控制原理与设计》第六版特点正文自动控制原理是研究在不确定性环境下，如何通过控制策略实现系统稳定性和性能优化的一门学科。
自动控制原理广泛应用于各种工程技术领域，如航空航天、机械制造、电力系统等。
李中华编写的《自动控制原理与设计》第六版，为我国自动控制领域的研究和应用提供了宝贵的理论资源。
首先，自动控制原理主要研究系统的稳定性、稳态误差、动态性能等指标。
通过分析系统的数学模型，可以得到系统的稳定性边界，从而设计出满足性能要求的控制器。
自动控制原理还涉及到根轨迹法、频率响应法等分析方法，以及 PID 控制器、状态反馈控制器等设计方法。
其次，自动控制设计的基本方法包括根轨迹法、频率响应法和极点配置法等。
根轨迹法用于分析系统的稳定性，频率响应法用于分析系统的动态性能，极点配置法则用于设计具有指定性能的控制器。
这些方法在实际工程应用中具有广泛的应用价值。
李中华的《自动控制原理与设计》第六版具有以下特点：1.内容全面：该书系统地阐述了自动控制原理的基本概念、基本理论和设计方法，涵盖了根轨迹法、频率响应法、极点配置法等方面的内容，为读者提供了全面的理论体系。
2.结构清晰：该书在编排上遵循了由浅入深、循序渐进的原则，使得读者能够更好地理解和掌握自动控制原理及其设计方法。
3.例题丰富：书中配备了大量的例题和习题，有利于读者通过实践巩固所学知识，提高自动控制原理的应用能力。
4.适用性强：该书既可作为高等院校自动控制原理课程的教材，也可作为工程技术人员的参考书，具有很高的实用价值。
总之，李中华的《自动控制原理与设计》第六版为自动控制领域的研究和应用提供了宝贵的理论资源。
高精度控制系统的设计与实现
高精度控制系统的设计与实现随着科技的不断发展，高精度控制系统在现代制造业中扮演着至关重要的角色。
高精度控制系统能够精准地控制机器的运动轨迹，并能够实现非常精细的加工，能够大幅度提高生产效率。
因此，掌握高精度控制系统的设计与实现技术，对于现代制造业的工程师来说非常重要。
高精度控制系统设计所需的关键技术高精度控制系统主要依靠精密的机械结构和高精度的传感器来实现。
内部控制系统则依靠控制软件和物理控制器与外部机械结构和传感器进行交互和控制。
在构建高精度控制系统时，以下技术需要被掌握：1. 电气控制技术。
电气控制技术是高精度控制系统的核心技术之一。
掌握有关电气控制技术，能够实现高精度的运动轨迹控制。
2. 机械设计技术。
机械设计技术是高精度控制系统的基础技术之一。
机械结构的设计与制造需要精确的加工和检验，能够大幅度提高控制系统的精度和稳定性。
3. 自动化控制技术。
高精度控制系统中的自动化控制技术应用极为广泛，例如激光跟踪、图像识别、计算机网络等等。
掌握有关自动化控制技术的知识，有助于通过软件实现更高的可控性和稳定性。
4. 数学原理。
高精度控制系统中的动力学，材料力学、工程数学等原理都有关。
掌握这些原理有助于对系统的控制和分析，能够帮助在高精度控制系统的模块搭建和参数调整时更加准确得进行操作。
高精度控制系统的设计与实现涉及到多个步骤。
每个步骤都对整个系统的功能和性能有着直接的影响。
1. 确定系统需求：在整个设计过程中，我们首先需要确定整个系统的需求。
例如控制精度，运动轨迹、控制器类型、传感器规格、输出电机等等。
2. 机械设计与制造：根据需求设计机械结构，将机械结构工程图转化为具体的真实物理模型。
3. 电气设计与制造：确定控制系统所使用的传感器和控制器，并将其搭建成整个控制主板电路。
4. 控制软件开发：开发控制系统相关软件，建立运动轨迹控制，控制器的输出规定和反馈机制设计等。
5. 控制参数调整：控制软件和硬件交互调试，包含PID参数调试等。
PLC控制系统的结构与设计
PLC控制系统的结构与设计PLC控制系统是一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动化控制系统。
它由多个组件和模块组成，根据实际需求和应用进行设计。
本文将论述PLC控制系统的结构与设计，从硬件、软件、电源和通信等方面进行详细介绍。
1.硬件部分PLC控制系统的硬件部分主要包括PLC主机、输入/输出（I/O）模块、人机界面（HMI）设备和外部设备。
PLC主机是PLC控制系统的核心部分，负责接收和处理来自传感器和执行器的信息，并发出相应的控制信号。
I/O模块用于连接传感器和执行器，将物理信号转换为数字信号，并传输给PLC主机。
人机界面设备用于与PLC控制系统进行交互，包括操作界面、监视界面和报警界面等。
外部设备包括各种传感器、执行器和通信设备等。
2.软件部分PLC控制系统的软件部分主要包括PLC程序和人机界面程序。
PLC程序是通过特定的PLC编程语言编写的，用于控制和监视整个自动化过程。
它包括输入处理、逻辑处理和输出处理等模块。
人机界面程序用于实现PLC控制系统与操作人员的交互，提供监视、调整和控制等功能。
3.电源部分4.通信部分PLC控制系统的通信部分主要包括PLC主机与外部设备之间的通信接口和通信协议。
通信接口用于与其他设备进行数据交换和通信，如以太网、串行接口和总线接口等。
通信协议规定了数据传输和通信的方式和规范，如Modbus、Profibus和Ethernet/IP等。
在PLC控制系统的设计过程中，需要考虑以下几个因素：1.功能需求根据自动化控制的实际需求确定PLC控制系统的功能，包括输入处理、逻辑处理和输出处理等。
在编写PLC程序时，需要考虑各种控制逻辑和功能模块的实现方式，以实现预期的控制效果。
2.系统可靠性3.维护和扩展性4.安全性总之，PLC控制系统的结构与设计需要综合考虑硬件、软件、电源和通信等因素，并根据实际需求和应用进行合理设计。
通过合理的结构与设计，可以确保PLC控制系统实现稳定、可靠和高效的自动化控制。
控制系统的稳定性分析与设计
控制系统的稳定性分析与设计控制系统是指通过对输入的调节，使得系统的输出在一定的要求范围内稳定工作的系统。
稳定性是评价控制系统性能和可靠性的重要指标之一。
本文将从控制系统的稳定性分析与设计两个方面展开讨论。
一、稳定性分析稳定性分析是评估控制系统的稳定性能力，从而为系统的设计提供依据。
我们通常采用传递函数来描述控制系统，其中控制系统的稳定性取决于系统的极点和传递函数的零点。
以下是常见的稳定性分析方法：1. Routh-Hurwitz稳定性判据Routh-Hurwitz稳定性判据是利用Routh表判断系统是否稳定的方法。
通过构造Routh数组，根据Routh-Hurwitz定理，可以判断系统是否具有稳定性。
2. Nyquist稳定性判据Nyquist稳定性判据是通过绘制Nyquist图来判断系统是否稳定。
在Nyquist图中，将传递函数转化为复平面上的曲线，通过判断曲线是否经过-1+j0点来确定系统的稳定性。
3. Bode稳定性判据Bode稳定性判据是通过绘制Bode图来判断系统是否稳定。
通过绘制系统的幅频响应和相频响应曲线，可以判断系统是否满足稳定性要求。
二、稳定性设计稳定性设计是根据稳定性分析的结果，对控制系统进行合理的设计，以实现系统的稳定工作。
以下是常见的稳定性设计方法：1. 负反馈控制负反馈控制是一种常用的稳定性设计方法。
通过引入负反馈回路，使得系统的输出与期望输出之间的误差减小，从而达到稳定的控制效果。
2. PID控制PID控制是一种经典的稳定性设计方法。
PID控制器通过比例、积分和微分三个环节对系统进行调节，使得系统的稳定性得到改善。
3. 频率域设计频率域设计是通过对系统的频率特性进行分析和设计，以实现系统的稳定性和性能要求。
例如，可以通过设置带宽和相位裕度来控制系统的稳定性。
4. 根轨迹设计根轨迹是通过绘制系统极点随参数变化的轨迹来分析和设计系统的稳定性。
通过调整参数，使得系统的极点在稳定区域内移动，从而实现系统的稳定工作。
第四章 控制及其设计 单元教学设计 高中通用技术粤科版(2019)必修《技术与设计2》
通用技术必修《技术与设计2》第四章控制及其设计一、单元基本信息二、单元教学整体规划1、主题名称控制及其设计——无接触手部消毒控制系统的设计2、主题概述控制是一门综合性学科，控制和控制系统在人们的生活和生产中有广泛应用，疫情背景下本单元以无接触手部消毒控制系统的设计为载体，学习控制及其设计的知识，了解不同种类的控制，理解控制系统中控制的目标、控制的过程和控制的机制等的含义，有助于发展良好的逻辑思维及运用控制方法解决问题的能力。
3、单元教学设计意图兼顾理论学习与实践应用，应用所学的控制知识设计制作无接触手部消毒控制系统，并结合所学知识进行优化，培养通用技术学科核心素养：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。
三、单元内容分析1.单元内容本单元作为《技术与设计2》的结束单元，是在《技术与设计1》中学习设计的相关知识，经历了完整的设计过程后，再结合结构及其设计、流程及其设计、系统及其设计的相关知识，升级设计理念，运用控制方法解决实际问题。
2.单元项目实施《无接触手部消毒控制系统的设计》在《控制及其设计》的第一节课《了解控制》即可创设情境，抛出设计任务，了解其中的控制现象；然后分析其控制的实现需要哪些组成部分、控制如何一步步实现；接下来让学生尝试进行设计；设计、制作中难免遇到问题，设法去解决；设计制作完成进行测试，发现干扰因素并尝试消除。
整个项目活动过程串连了《了解控制》、《控制系统的组成和描述》、《简单控制系统的设计》、《控制中的干扰》，学生得到的不再是“点”状、“碎片式”的知识，他们的眼中不再是一棵棵树木，而是整片森林。
四、学习者分析控制是生活中常见的技术现象，在此之前学生没有从技术理论层面分析和理解。
在学习了《技术与设计1》和《技术语设计2》前三章的内容，学生对结构、流程、系统的相关知识有一定的储备，学生学习控制的不同类型、控制系统的组成和描述相对较容易，但学会用控制方法解决实际问题存在一定困难。
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控制的分类
控制的实现需要通过一定
的手段。从控制过程中人工干
预的情形来分，控制有人工控
制(手动控制)和自动控制。
人工控制：控制过程是在人的直接干预 和全程干预下进行的。
关/开门
驾驶汽车
自动控制：指在无人直接参与的 情况下，使事物的变化准确地按照期 望的方向进行。
太 阳 能 路 灯
自 动 门
马上行动
请说说你所了解的人工控制和
自动控制的事例。
控制实例1
自动控制
人工控制
人工控制
控制实例1
人工控制
自动控制
自动控制
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。 在很多的控制事例中，控制的手段可以是 综合的。
控制实例2
汽车自动门
气动控制 机械控制、气动控制
电子控制
汽车刹车
检测装置
闭环控制系统
给定量——作用于控制系统的物理量，预先给定的 被控量——需要进行控制的物理量 控制器——对被控对象起控制作用的设备总体，即
控制装置
执行器——执行控制器的指令
被控对象——需要控制的机器、设备或生产过程
闭环控制系统
• 比较器是将给定量与所测的被控量进行 比较，求出偏差
• 控制器将这一偏差进行运算处理，并向
• 1、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。 • 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
练习
说明各控制系统属于哪种控制系统，并画出 控制方框图： 1、十字路口的红绿灯定时控制系统； 十字路口自动控制（根据车流量大小改变红 绿灯时间）系统 2、商店门口的卷帘门； 希罗的自动门 3、游泳池注水定时控制系统； 游泳池注水水位控制系统
控制系统
归纳共同点： 使用下面的方框来表示上述控制系统
输入量
控制系统
输出量
根据自行车行驶、电风扇转动具体的案例 画出控制系统方框图：
自行车传动控制系统:
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）
电风扇的风速控制系统
电风扇风速 的档位
（输入） 电机、 扇叶 风速 （输出）
闭环控制系统
家用冰箱是闭环控制系统，其控制方框图
动画演示
输入
比较器
预置温度 调节装置
控制(处理) 输出 (电子电路) (继电器) (微型电脑）
被控对象
(冷藏室)
反馈
检测 温度传感器
根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个 输入：
恰当的冷藏温度。 ——微型电脑。能对预置设定的温度和输出中检测 到的电信号进行比较、分析和判断，并发出命令
——当接通电源后，控制电路命令执行器接通压缩 机工作电路，制冷剂不断地在管道中循环，并吸 收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度下降。同 时，冷藏室内的温度传感器不断地检测箱内温度 ，并把温度变化的电信号反馈到控制（处理）部 分，控制部分对预置的温度和反馈的温度进行比 较、分析、处理。当电冰箱内的温度达到设定的 温度时，控制部分发出指令给电磁继电器，继电 器立即切断压缩机工作电路，制冷工作停止。 ——当电冰箱内温度回升并超过设定温度时，电子 控制电路又发出指令，使电磁继电器接通压缩机 工作电路，压缩机重新工作并进行制冷。
练习
应用一般开环控制系统方框图画出以下 控制系统的控制方框图：
公共汽车车门控制系统、
红绿灯定时控制系统、
闹钟定时控制系统、
自动烘手机控制系统、
游泳池注水定时控制系统
闭环控制系统
机电控制式水位控制
水箱闭环控制系统
比较器 给定量 连杆结构 浮子 水流量 阀门 水箱 水箱 水位
闭环控制系统方框图
比较器 给定量 控制器 控制量 被控对象 被控量 执行器
• （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。 • 系统组成与工作过程如图：
输 入 有 人 否 传感器 控制器 电动机（执 行器） 输 出 门（被控 制对象） 开 / 关
结论
• 任何一种控制的实现，都要通 过若干环节，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
普通 电灯 亮度可 调灯 是 输入 输出 控制系统的组成
接通电源 电灯的照 开关、灯泡、灯 的电信号 明亮度 座、导线、电源 可调电阻开关、 接通电源 电灯的照 灯泡、灯座、导 的电信号 明亮度 线、电源
开环控制系统
《一千零一夜》里的一个故事：阿里 巴巴和四十大盗的故事里有一扇神奇的 门，请写出“芝麻开门”声控开门系统 ：
输入量 声音传感器 电动机 门
输出量
•练习
电子音乐 路灯自动 电子锁 自动门 门系统 控制系统 被控对 象 输出量 扬声器 音乐声 路灯 锁舌 门
控制器 音乐集 成电路
光的变化 锁舌的 门的开关 运动 电子电路 集成电路 集成电路
是
楼道里 的自动 声控灯
是
接通电源 电灯的照 声传感器开关、 的电信号 明亮度 灯泡、灯座、导 线、电源
闭环控制与开环控制系统
• 信息流经一个闭合环路，这类系统称之为闭 环控制系统。 • 闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环 节做法，称之为反馈。 • 在我们的自动门实例中没有反馈，也就不存 在闭环，这类系统称之为开环控制系统。 • 闭环系统和开环系统，是两类不同的系统。 从构成形式上看，二者的不同表现为有反馈 或无反馈，从本质上看二者的不同在于信息 流的传递方式不同。
闭环控制系统
（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。
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
开环电子 控制系统
闭环电子 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
控制(处理)：由电子电路组成,核心部件是一个微处理器
由电磁继电器组成。当它接到“接通”压缩机指 输出：
令时，便接通压缩机工作电路。当它接到“停止” 的指令时，继电器便断开压缩机的工作电路。 藏室内，它将检测到的冰箱冷藏温度转变为电信号 并反馈到电子控制系统的控制（处理）部分。
检测与反馈： 主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷
4.2控制系统的基本组成与 工作过程
2007年山东省基本能力高考真题第二卷第19题： 光照明，控制系统如图，大阳光经过反光镜反射到反光球面 自然光的目的。当大阳移动后，光线到达反光球面镜的位置 产生电信号，控制器根据不同传感器送进来的信号控制反光 问题：（1）该系统是开环控制系统还是闭环控制系统？ （2）该系统中的被控对象是 ； （3）控制器类似于人体的哪个器官？
输入量 声传感控 制器 常开(断 开)接点 灯泡 输出量
开环控制系统的方框图
输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量
开环控器——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——控制系统所要控制的装置或生产过程
执行器下达控制命令；
• 执行器根据指令对被控对象进行控制，
从而使被控量稳定在一定范围内。
家用电冰箱的结构和制冷原理图
• 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。
红外线自动门
控制实例2
机械控制、自动控制
控制技术的发展-农田灌溉
挑水
水车
抽水机
控制技术的发展-乘凉
手摇扇
电风扇
空调机
输入与输出
• 在我们的水箱水位控制中对于水 位高低，可以用水面高度这样的 量来计量，因此，对于输入、输 出就有了输入量，输出量的叫法 。 • 这里实际的水位即为被控量，即 输出量，阀门开度为空置量。
例: 电子门铃的开环电子控制系统
• 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.
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.
• 特点:
开环控制系统
以声控电灯为例写出控制过程方框图：
2、水箱水位控制
• 当水箱内的水没有达到设定 的水位时，水箱的水龙头打 开，向水箱内放水；当水面 达到设定位置，水龙头关闭 。它有两种控制方式：一为 人工控制；一为自动控制， 下面开始研究这样两种控制 。
自动水箱水位控制和人工对比
• 组成： • 人工：水箱、进水阀门。 • 自动：水箱、阀门、连杆结构、 浮子。 • 工作过程： • 人工：主要是用人眼监视水面高 度。 • 自动：主要是利用浮子进行传感 。