控制与设计 PPT课件
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第四章 控制与设计(高三复习课件)
（2）开环控制
而不能将控制的结果反馈回来，影响控制的作用 的系统
•优缺点：
开环
闭环 优点 结构简单、成本低 精确度高 缺点 精确度低 结构复杂、成本高
•应用原则：
（1）二者都能实现控制时，优先考虑开环控制； （2）二者可结合使用。
•辨别方法：
（1）看是否有反馈及能否调整
（2）加入干扰，看能否调整
第四章 控制与设计
第一节 了解控制
一、什么是控制？
人们按照自己的意愿或目的， 通过一定的手段，使事物向期望 的目标发展。
1、投飞镖
期望值
大脑
手
飞镖
落点
镖靶
2、骑自行车的控制过程
期望值 大脑 肢体 自行车 把 行驶方向
眼睛
二、控制的种类
1、根据控制的过程与方式
（1）闭环控制
能将控制结果（即比较量）反馈回来与希望值 （即基准量）进行比较，并根据他们的误差及 时调整控制作用的系统
例1：“投掷飞镖”过程的主要环节
命令发出者是： 命令执行者是： 执行的作用对象是： 反馈环节是：
大脑
肢 体（上臂和手）
飞镖 无
例2：“骑自行车”过程的主要环 节
命令发出者是： 命令执行者是： 执行的作用对象是： 反馈环节是：
大脑 肢 体（上臂和手）
自行车把（转向子系统）
眼睛
描述的语言、概念、具体描述的区别与联系
给定值
被控量
执行器
反馈环节
被控 对象
三、练习： 用方框图将下面的几个控 制系统表示出来。
1、供水水 箱的水位自 动控制系统
浮子
预设 水位
比较器
进水量
水位
控制器
阀门 浮球
控制的方式与应用课件高中通用技术必修《技术与设计2》(1)
02 控制的应用
02 控制的应用
小结
一、控制的手段 1.控制的含义：人们按照自己的意愿或目的，通过一 定的手段，使事物向期望的目标发展。 2.控制的三大要素： 对象、目的、手段 二、控制的应用 结合书本 P110-112 的例子
谢谢!
第四单元
控制与 设计
PART ONE
控制的方式 与应用
PART TWO
开环控制系统 的工作过程
PART THREE
闭环控制系统 的工作过程
PART FOUR
控制系统的 设计与实施
01
控制的方式与应用
1.控制的含义 2.控制的应用
01 控制的手段
音乐喷泉控制系统
自动伸缩门
01 控制的手段
控制：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望 的目标发展。
以上三种消暑方式的演变过程可表示为 :
01 控制的手段
P108 马上行动 请举例说明，在你的生活中，还有哪些属于控制的事例，并填写下表
控制装置
控制目的
控制对象
控制手段
红外水龙头自动出水装 置
控制水龙头的开关
水龙头
红外线发射管发出的红外线由于人体手的摭挡反射到红外线 接收管,通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给脉冲 电磁阀,电磁阀接受信号后按指定的指令打开阀芯来控制水 龙头出水。否则，停止出响
旋转音量按钮
燃气热水器温度控制装
置
调节出水的水温
热水器
改变燃气火头的大小
喷洒农药的喷雾器装置 给庄稼除虫 喷雾器
操作喷雾器的手柄
01 控制的手段
控制的实现需要通过一定的手段。
分析下列控制现象是自动控制还是人工控制 : (1) 摇动铲辘，提取井水； (2) 用气筒给自行车的轮胎充气； (3) 电梯的上下运行控制； (4) 农用灌溉抽水机抽水的控制。
南邮计算机控制系统设计与实现PPT课件
➢ 如果某参数是—系列有序数据的集合，如采样信号序列，
则不只有数据类型问题，还有一个数据存放格式问题，
即数据结构问题。
.
24
3、资源分配
➢ 系统资源包括ROM、RAM、定时器/计数器、个断源、 I/O地址等。
➢ ROM资源用来存放程序和表格，I/O地址、定时器/计数 器、中断源在任务分析时已分配
➢ 因此，资源分配的主要工作是RAM资源的分配，RAM 资源规划好后，应列出一张RAM资源的详细分配清单， 作为编程依据
51系列单片机作为控制器铂电阻温度计作为温度检测元件控制固态继电器的导通和断开时间的长短来控制电热元件的通电时间实现导热油温度控制通过控制过零触发型固态继电器的通断比来控制输入到加热炉的功率从而达到控制温度的目的固态继电器有两个输入控制端另外两端为输出控制端中间利用光电耦合器实现电气隔离输入端只要很小的输入电流便能控制它的导通没有输入电流则截止与有触点的继电器相比固态继电器控制电路简单开关速度快使用寿命长没有噪音等一系列优点462单片机的选择选择at89s52单片机作为控制系统的核心at89s52内部有8k的程序储存器256字节的数据储存器因而无需再扩展储存器使系统大大简化主要完成温度的采集控制显示和报警等功能3数据储存器扩展设定的温度曲线需要长期保存扩展一片串行eepromat24c256来保存设定的温度曲线474传感器的选择目前在温度测量领域内除了广泛使用热电偶以外电阻温度计也得到了广泛的应用尤其工业生产中120500范围内的温度测量常常使用电阻温度计本例中采用铂电阻来测量温度电阻的初值100欧温度每升高一度铂电阻的阻值约增加039欧48图86铂电阻及其信号放大电路图测量部分是一个不平衡电桥铂电阻与固定电阻组成不平衡电桥的四个桥臂为了保证测温的精度采用两次稳压在温度为0时铂电阻的阻值电桥平衡对角线ab两点没有电压差当温度变化时铂电阻的阻值变化其变化值与温度成正比电桥不平衡使对角线ab两点有电压差此电压差送到运算放大器的输入端经过放大后送到ad转换芯片505ad转换器的选择与接口设计eavp31x119x218resetrd17wr16int012int113t014t115p10p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29alep30txd11rxd10u189s52ncu2at24c256ncvcc14di13clk12sart11do10agndu3tlc0834vccvccoutvccr3r4vccr5r6l1l2vccr7vccy1c230pfc130pfvcccs1cs2clkzdiozkeyintu4b74f04u4a7404u8ssrr2r1vccvccu7j1220v516显示器键盘接口设计温度的设定与测量结果通过键盘和数码管显示电路完成
PID控制PID控制系统的分析与设计PPT教程
PID控制器的表达式
❖ PID控制器的传递函数
仍然参照图1，对PID的时域表达式进行拉普拉斯变换，可得
Gc (s)
E(s) U(s)
Kp
Ki s
Kds
Kp
1
1 Ti s
Tds
于是可得几种控制方案的控制器传递函数分别为
比例(P)控制器 Gc(s) Kp
比例积分(PI)控制器
Gc(s)
系统仿真与MATLAB PID控制系统的分析与设计
一个简单PID控制的实例
冲热水淋浴，假定冷水龙头开度保持不变，只调节热水
❖ 比例关系 根据具体的龙头和水压，温度高一度，热水需要关小一定的量，
比如说，关小一格。换句话说，控制量和控制偏差成比例关系， 偏差越大，控制量越大
控制偏差就是实际测量值和设定值或目标值之差。在比例控制规
N
式中，N→∞时，则为纯微分运算。实际中，N不必过大，一般
N=10，就可以逼近实际的微分效果。
PID参数对控制性能的影响
❖ PID参数对控制性能的影响
PID控制器的Kp,Ti,Td三个参数的大小决定了PID控制器的比例、
积分、微分控制作用的强弱
下面举例分别分析Kp,Ti,Td三个参数中一个参数发生变化而另两
PID参数对控制性能的影响
❖ 积分时间常数Ti对控制性能的影响
积分作用的强弱取决于积分常数Ti。Ti越小，积分作用就越强，
反之Ti大则积分作用弱。
积分控制的主要作用是改善系统的稳态性能，消除系统的稳态误
差。当系统存在控制误差时，积分控制就进行，直至无差，积分 调节停止，积分控制输出一常值
加入积分控制可使得系统的相对稳定性变差
step(Gc);
鲁棒控制与鲁棒控制器设计ppt课件.ppt
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对叠加型不确定性 对乘积型的不确定性
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3.2 灵敏度问题的鲁棒控制器设计
一般情况下，受控对象 G 的 D 矩阵为非满秩矩阵时， 不能得出精确的成型控制器，这时回路奇异值的上下限 满足式子
当
时，控制器作用下实际回路奇异值介于
之间。
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【例7】
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【例3】对【例1】中的增广的系统模型，分别 设计
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绘制在控制器作用下系统的开环 Bode 图和 闭环阶跃响应曲线
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【例4】
加权矩阵
并设置 设计最优 控制器，并绘制出该控制器作用下的 阶跃响应曲线和开环系统的奇异值曲线。
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变换出系统矩阵 P
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【例2】用【例1】中的对象模型和加权函数， 得出其系统矩阵模型 P
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2、 鲁棒控制器的 计算机辅助设计
鲁棒控制工具箱的设计方法
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2.1 鲁棒控制工具箱的 设计方法
鲁棒控制器的状态方程表示
其中
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绘制在此控制器下的回路奇异值及闭环 系统的阶跃响应曲线
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3.3 混合灵敏度问题的鲁棒 控制器设计
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【例8】
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假设系统的不确定部分为乘积型的，且已知 ，并已知不确定参数的变化范围为 ,设计固定的 控制器
第8章可编程序控制器系统设计与应用ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.2.1 PLC的选型
当确定由PLC来完成控制后，设计者接下来要解 决两个主要问题：
➢ PLC容量的选择：首先要对控制任务进行详细的 分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和 模拟量I/O以及这些I/O点的性质。
8.2.2 I/O地址分配
输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是 进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及 PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后， 才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员 根据线路图和安装图安装控制柜。
在进行I/O地址分配时最好把I/O点的名称、代码 和地址以表格的形式列写出来。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.3 PLC控制系统软件设计
8.3.1 经验设计法
在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被 控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选 择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果， 需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助 触点和中间编程元件。
2．具有点动功能电动机启动、停止控制程序
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
(2)触点合并式输入方法
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
路灯自动控制器的原理与设计PPT演示课件
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IB2在0.2mA—3mA之间， 由于UB1=4V， UBE1=0.7V，根据KVL 定律得到UR2=3.3V, 此时UR2为VT2提供电 压，又UBE2=0.7，又 根据KVL定律得 UR3=2.6V，为了计算 方便取IB2=2.6mA
根据欧姆定律R3=UR3/IB2=2.6V/2.6mA=1K
VT1
Vb=4.8v
Vc=8.8v
Ve=4.4v
Vbe=0. 66v
Vce=3.8 v
状态： 放大
VT2
Vb=0.8v Vc=0.03v Ve=0
Vbe=0. 75v
Vce=0.0 2v
状态： 饱和
继电器输入端电压=8.8v Vled Vled=1.8v
20
六、评价
对于该次课程设计，我感触很深，以前的其他课程设计只是 要求理论设计，而这次不仅要设计出原理图还要做出实物。 课题的选择、方案的设计和修改、电路的仿真再到实物的制 作，都是自己亲自动手做的，最后还多亏了秦老师的帮忙， 要不然有些问题我说不定永远找不出原因。最后，方案终于 做好了。通过这次课设，我明白了做什么事都要认真细心， 而且还有信心和耐心，心浮气躁是不行的。
理由
构成的电路为共集放大电路，工作 于放大和截止两种状态，为小功率 管，硅材料NPN型均可。
构成的电路为驱动电路，工作于饱 和和截止两种状态，相当于开关， 故为小功率管，硅材料NPN型均可
结论 可选9011、9013、 9014。在此取9013。
可选9011、9013、 9014。在此取9013确定R2 由VT2的输入回路得到UR2=3.3V，设IR2=1.1mA， 根据欧姆定律得到R2=3K。 确定Rb1、R1 IB1的确定：IB1=IC1/β ，又IC1约等于IE1
IB2在0.2mA—3mA之间， 由于UB1=4V， UBE1=0.7V，根据KVL 定律得到UR2=3.3V, 此时UR2为VT2提供电 压，又UBE2=0.7，又 根据KVL定律得 UR3=2.6V，为了计算 方便取IB2=2.6mA
根据欧姆定律R3=UR3/IB2=2.6V/2.6mA=1K
VT1
Vb=4.8v
Vc=8.8v
Ve=4.4v
Vbe=0. 66v
Vce=3.8 v
状态： 放大
VT2
Vb=0.8v Vc=0.03v Ve=0
Vbe=0. 75v
Vce=0.0 2v
状态： 饱和
继电器输入端电压=8.8v Vled Vled=1.8v
20
六、评价
对于该次课程设计，我感触很深，以前的其他课程设计只是 要求理论设计，而这次不仅要设计出原理图还要做出实物。 课题的选择、方案的设计和修改、电路的仿真再到实物的制 作，都是自己亲自动手做的，最后还多亏了秦老师的帮忙， 要不然有些问题我说不定永远找不出原因。最后，方案终于 做好了。通过这次课设，我明白了做什么事都要认真细心， 而且还有信心和耐心，心浮气躁是不行的。
理由
构成的电路为共集放大电路，工作 于放大和截止两种状态，为小功率 管，硅材料NPN型均可。
构成的电路为驱动电路，工作于饱 和和截止两种状态，相当于开关， 故为小功率管，硅材料NPN型均可
结论 可选9011、9013、 9014。在此取9013。
可选9011、9013、 9014。在此取9013确定R2 由VT2的输入回路得到UR2=3.3V，设IR2=1.1mA， 根据欧姆定律得到R2=3K。 确定Rb1、R1 IB1的确定：IB1=IC1/β ，又IC1约等于IE1
控制图(ppt-60)--控制图设计54页PPT
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越
45、自己的饭量自己知道。——苏联
控制图(ppt-60)--控制图设计
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
44、卓越
45、自己的饭量自己知道。——苏联
控制图(ppt-60)--控制图设计
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
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分析：
游泳池的水位只受设定的注水的时间控制，这里，作 为输入的设定的注水时间可以计算，称为输入量；作为输 出的游泳池的水位可以用水面高度这样的量来计算，称为 输出量。
开环控制系统
设定注
定
水的时
时
间
器
输入
进 水
水流量
游 泳
阀
池
门
游泳池 的水位
输出
定义：
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这 种控制系统称为开环控制系统。
开车
2、自动控制
概念：在控制的过程中 不需要人的干预，就可按期 望规律或预定程序进行的控 制系统。
特点：不需要人的直接 干预。
以前在烈日炎炎的夏天，人们用手摇芭蕉扇扇风消暑。
随着电风扇的产生，人们消暑纳凉的手段得到了改进。电风扇的叶片装 在电机的轴上，电机转动时带动叶片一起转动从而产生风，达到消暑的 目的。
家庭：冰箱、电饭煲、微波炉等。
社会：交通信号灯、电子警察、电梯、 程控电话交换机等
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，控制有手动控 制和自动控制。
1、手动控制
概念：控制系统必须在人 的直接干预下才能完成控制任 务。
特点：有人直接干预。
电梯
风 扇
木 门
遥控模型
手 动 冲 床
鱼塘：
干涸
溢出水
其中的鱼可能多而 肥，可能少而弱
成熟的西瓜： 被摘下吃掉 榨汁 烂掉
流行性病毒： 传染人群 被人的抵抗 通过预防和综合
使人发病 力所战胜 治理而被控制
事物的发展结果可能是人们预先期望的，
也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得 到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必 须借助适当的手段来实现。
问题：根据空调器的工作过程，试画出 其温度控制系统的方框图。
空调器温度控制系统方框图如下：
比较器 控
设定温度 ﹢×
制 电
﹣路
压 空气温度 空 输出温度
缩
调
机
器
检测装置
马上行动：判断下列控制系统是否属于闭 环控制系统，画出方框图。
请完成
1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）
脚踏 力度
脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等
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）
一、控制系统
电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来 实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以一定 的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风速挡 位是该控制系统的输入，扇叶转动的风速是该控 制系统的输出，一个挡位对应着一个风速。
马上行动
控制事例 大禹治水
控制的对 象
洪水
控制的目 控制的手
的
段
安息洪波、 疏通河道，
大治水患 泄洪为主
电风扇扇 叶转速快 慢的控制
人力三轮 车转弯中 的方向控
电风扇扇
叶
调节速度
人力三轮车
改变三轮车 行驶的方向
换挡
双手转 动车把
请同学们说说你在生活学习中 所见到的应用控制的事例。
学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系 统、自动喷泉等。
一、控制系统
电风扇风速 的档位
输 入
电机、扇叶
风速
输 出
任何一种控制的实现，都要通过 若干个环节，这些环节的有机组合就 构成了一个系统，称为控制系统。
控制系统的输出与输入之间有一 定的对应关系。
马上行动：请指出下列控制系统中的输入、 输出分别是什么？
控制系统
输入
输出
电风扇风速控制 调速器或挡位 风扇的转速
自发电手电筒
人工控制
试一试：分析下列控制现象 是自动控制还是人工控制：
（1）摇动轱辘，提取井水；
（2）用气筒给自行车的轮胎 充气；
（3）电梯的上下运行控制；
（4）农用灌溉抽水机抽水的 控制。
生活
现代网络家电
自动控制
工业生产 自动控制
汽车自动装配生产线
汽车油漆
农业生产
自动控制
水车
温室
自动控制
炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空 调是第一选择。那么，空调器是如何控制温度的呢？ 它的工作过程又如何呢？
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC， 那么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机 进行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出 信号，压缩机停止工作，风扇照常工作。因此，空 调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息 反馈，它是闭环控制系统。
电饭煲
电源的电信号 锅内的温度
脱粒信号 水龙头的出水量
开环控制系统
在游泳池注水控制系统中，如果进水管单位 时间的水流量一定，那么游泳池水位的高度与进 水的时间是一一对应的。我们就可以通过设定注 水时间，使游泳池的水位达到希望的高度。将注 水的时间值（假设为2小时）设定到定时器中，开 启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会通知 进水阀门关闭，停止向游泳池注水。
随着科学技术的发展，20世纪50年代，人们发明了空调器。空调器利用 制冷机进行制冷，使室内温度恒定在人们所设定的温度值，从而达到降 温消暑的目的。
手摇扇
手摇扇子产生风 手动
电风扇
电机带动叶片转动时产生风 手动控制
空调器
自动调温 自动控制
太阳能 路灯
自动门
自动扶梯
自 动 洗 车
马上行动
下列哪些是自动控制？哪些 是人工控制？
脚蹬、曲柄、链轮 中轴、链条
缝纫 速度
2、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）
设定 温度
比较器
控制 器
制冷 温度值 温度计 装置
温度
检测装置
3、走道路灯的声光控制系统（开环）
设定 声音 分贝
控制 电路
时间
计时器
灯泡
灯光
4、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）
设定 车流 量
控制 器
时间
计时器
红绿灯
案例分析
红外装置
控
是否检测 到人体热
制
辐射发出
电
的信号
路
输入
电转 自 动动
门
机
门的开 启或关 闭
输出
请画出下列开环系统的方框图
❖ 1、电视摇控器的控制系统
按开机 按扭
控制 电路
电视机
影像 显像及音 频视频
电视 节目
❖ 2、楼道声控灯的控制系统
设定 声音 分贝
控制 电路
时间
计时器
灯泡
❖ 3、电动车的防盗报警系统
二、控制的手段
大禹治水
思考：大禹治水过程中，通过什 么手段实现了什么样的目的？
案例分析
大禹治水
大禹是中国古代的传奇英雄人物，他所处的年代洪水 泛滥而久治不息。他的父亲鲧受尧的命令而治水，采用 垒坝筑堰、填塞洪水的方法，结果愈治愈泛，水患益盛， 最终被舜帝治罪而死。鲧死后，水患并未止息。大禹子 承父业，接受舜的命令进行治水。大禹治水，一改其父 “以×塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过 13年的努力，终于“洪波安息”、“水患大治”。
思考：大禹治水的过程中，通过什么
手段实现了什么样的目的？举出生活
中通过某些手段实现特定目的的事例。
控制的含义
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。
汽车的传动系统
三、控制是普遍存在的
理解控制现象，需要明确：
1、控制的对象是什么 2、控制要达到什么目的 3、采取什么控制手段
第四章 控制与设计 第一节 了解控制
一、为什么需要控制
事物的发展与变化具有多样性。 例如: 下雨
下雪
事物发展的结果可能是人们 预先期望的，也可能是与预期的 目标不相符，甚至是不希望得到 的。如果人们想达到某一特定的 目的，就必须运用适当的手段来 实现。
马上行动
指出下列事物发展与变化的多种可能性：
小试验1：闭上眼睛写“控制系统”四个 字
输入量： 老师的指令
输出量： 所写的字
“闭上眼睛写字”的控制过程方框图
输入
大脑
手
笔
输出
输入量
控制器
执行器
被控对象
输出量
分析原因：
1、闭着眼睛画：
人脑控制手画鼻子：人脑——手——鼻子 控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以 修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称 为开环控制。
外力 强度
控制 电路
警报器
声音
音响装置 计时器
灯光 警报声
生活中还有哪些开环控制系统？要求学生 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。 防盗报警系统。 火灾报警系统。 音乐喷泉控制系统。 闹钟定时控制系统。 自动烘手机
二、闭环控制系统
水箱的水位自动控制示意图
比较器
给定水位 ﹢×
控 制
﹣器
进 水
水流量
阀
门
水箱水位 水 箱
检测装置
闭环控制系统就是把系统的输出量 返回到输入端并对控制过程产生影响的 控制系统。
简单闭环控制系统的方框图如下：
比较器
给定量 ﹢×
控 制
﹣器
执 控制量 行 器
被 控 对 象
被控量
检测装置
案例分析：空调器温度控制系统
2、睁着眼睛画：
人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的 位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精 细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可 以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回 路。这种控制称为闭环控制。 人脑——手——画鼻子 | |———眼睛—————|
游泳池的水位只受设定的注水的时间控制，这里，作 为输入的设定的注水时间可以计算，称为输入量；作为输 出的游泳池的水位可以用水面高度这样的量来计算，称为 输出量。
开环控制系统
设定注
定
水的时
时
间
器
输入
进 水
水流量
游 泳
阀
池
门
游泳池 的水位
输出
定义：
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这 种控制系统称为开环控制系统。
开车
2、自动控制
概念：在控制的过程中 不需要人的干预，就可按期 望规律或预定程序进行的控 制系统。
特点：不需要人的直接 干预。
以前在烈日炎炎的夏天，人们用手摇芭蕉扇扇风消暑。
随着电风扇的产生，人们消暑纳凉的手段得到了改进。电风扇的叶片装 在电机的轴上，电机转动时带动叶片一起转动从而产生风，达到消暑的 目的。
家庭：冰箱、电饭煲、微波炉等。
社会：交通信号灯、电子警察、电梯、 程控电话交换机等
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，控制有手动控 制和自动控制。
1、手动控制
概念：控制系统必须在人 的直接干预下才能完成控制任 务。
特点：有人直接干预。
电梯
风 扇
木 门
遥控模型
手 动 冲 床
鱼塘：
干涸
溢出水
其中的鱼可能多而 肥，可能少而弱
成熟的西瓜： 被摘下吃掉 榨汁 烂掉
流行性病毒： 传染人群 被人的抵抗 通过预防和综合
使人发病 力所战胜 治理而被控制
事物的发展结果可能是人们预先期望的，
也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得 到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必 须借助适当的手段来实现。
问题：根据空调器的工作过程，试画出 其温度控制系统的方框图。
空调器温度控制系统方框图如下：
比较器 控
设定温度 ﹢×
制 电
﹣路
压 空气温度 空 输出温度
缩
调
机
器
检测装置
马上行动：判断下列控制系统是否属于闭 环控制系统，画出方框图。
请完成
1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）
脚踏 力度
脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等
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）
一、控制系统
电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来 实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以一定 的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风速挡 位是该控制系统的输入，扇叶转动的风速是该控 制系统的输出，一个挡位对应着一个风速。
马上行动
控制事例 大禹治水
控制的对 象
洪水
控制的目 控制的手
的
段
安息洪波、 疏通河道，
大治水患 泄洪为主
电风扇扇 叶转速快 慢的控制
人力三轮 车转弯中 的方向控
电风扇扇
叶
调节速度
人力三轮车
改变三轮车 行驶的方向
换挡
双手转 动车把
请同学们说说你在生活学习中 所见到的应用控制的事例。
学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系 统、自动喷泉等。
一、控制系统
电风扇风速 的档位
输 入
电机、扇叶
风速
输 出
任何一种控制的实现，都要通过 若干个环节，这些环节的有机组合就 构成了一个系统，称为控制系统。
控制系统的输出与输入之间有一 定的对应关系。
马上行动：请指出下列控制系统中的输入、 输出分别是什么？
控制系统
输入
输出
电风扇风速控制 调速器或挡位 风扇的转速
自发电手电筒
人工控制
试一试：分析下列控制现象 是自动控制还是人工控制：
（1）摇动轱辘，提取井水；
（2）用气筒给自行车的轮胎 充气；
（3）电梯的上下运行控制；
（4）农用灌溉抽水机抽水的 控制。
生活
现代网络家电
自动控制
工业生产 自动控制
汽车自动装配生产线
汽车油漆
农业生产
自动控制
水车
温室
自动控制
炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空 调是第一选择。那么，空调器是如何控制温度的呢？ 它的工作过程又如何呢？
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC， 那么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机 进行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出 信号，压缩机停止工作，风扇照常工作。因此，空 调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息 反馈，它是闭环控制系统。
电饭煲
电源的电信号 锅内的温度
脱粒信号 水龙头的出水量
开环控制系统
在游泳池注水控制系统中，如果进水管单位 时间的水流量一定，那么游泳池水位的高度与进 水的时间是一一对应的。我们就可以通过设定注 水时间，使游泳池的水位达到希望的高度。将注 水的时间值（假设为2小时）设定到定时器中，开 启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会通知 进水阀门关闭，停止向游泳池注水。
随着科学技术的发展，20世纪50年代，人们发明了空调器。空调器利用 制冷机进行制冷，使室内温度恒定在人们所设定的温度值，从而达到降 温消暑的目的。
手摇扇
手摇扇子产生风 手动
电风扇
电机带动叶片转动时产生风 手动控制
空调器
自动调温 自动控制
太阳能 路灯
自动门
自动扶梯
自 动 洗 车
马上行动
下列哪些是自动控制？哪些 是人工控制？
脚蹬、曲柄、链轮 中轴、链条
缝纫 速度
2、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）
设定 温度
比较器
控制 器
制冷 温度值 温度计 装置
温度
检测装置
3、走道路灯的声光控制系统（开环）
设定 声音 分贝
控制 电路
时间
计时器
灯泡
灯光
4、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）
设定 车流 量
控制 器
时间
计时器
红绿灯
案例分析
红外装置
控
是否检测 到人体热
制
辐射发出
电
的信号
路
输入
电转 自 动动
门
机
门的开 启或关 闭
输出
请画出下列开环系统的方框图
❖ 1、电视摇控器的控制系统
按开机 按扭
控制 电路
电视机
影像 显像及音 频视频
电视 节目
❖ 2、楼道声控灯的控制系统
设定 声音 分贝
控制 电路
时间
计时器
灯泡
❖ 3、电动车的防盗报警系统
二、控制的手段
大禹治水
思考：大禹治水过程中，通过什 么手段实现了什么样的目的？
案例分析
大禹治水
大禹是中国古代的传奇英雄人物，他所处的年代洪水 泛滥而久治不息。他的父亲鲧受尧的命令而治水，采用 垒坝筑堰、填塞洪水的方法，结果愈治愈泛，水患益盛， 最终被舜帝治罪而死。鲧死后，水患并未止息。大禹子 承父业，接受舜的命令进行治水。大禹治水，一改其父 “以×塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过 13年的努力，终于“洪波安息”、“水患大治”。
思考：大禹治水的过程中，通过什么
手段实现了什么样的目的？举出生活
中通过某些手段实现特定目的的事例。
控制的含义
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。
汽车的传动系统
三、控制是普遍存在的
理解控制现象，需要明确：
1、控制的对象是什么 2、控制要达到什么目的 3、采取什么控制手段
第四章 控制与设计 第一节 了解控制
一、为什么需要控制
事物的发展与变化具有多样性。 例如: 下雨
下雪
事物发展的结果可能是人们 预先期望的，也可能是与预期的 目标不相符，甚至是不希望得到 的。如果人们想达到某一特定的 目的，就必须运用适当的手段来 实现。
马上行动
指出下列事物发展与变化的多种可能性：
小试验1：闭上眼睛写“控制系统”四个 字
输入量： 老师的指令
输出量： 所写的字
“闭上眼睛写字”的控制过程方框图
输入
大脑
手
笔
输出
输入量
控制器
执行器
被控对象
输出量
分析原因：
1、闭着眼睛画：
人脑控制手画鼻子：人脑——手——鼻子 控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以 修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称 为开环控制。
外力 强度
控制 电路
警报器
声音
音响装置 计时器
灯光 警报声
生活中还有哪些开环控制系统？要求学生 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。 防盗报警系统。 火灾报警系统。 音乐喷泉控制系统。 闹钟定时控制系统。 自动烘手机
二、闭环控制系统
水箱的水位自动控制示意图
比较器
给定水位 ﹢×
控 制
﹣器
进 水
水流量
阀
门
水箱水位 水 箱
检测装置
闭环控制系统就是把系统的输出量 返回到输入端并对控制过程产生影响的 控制系统。
简单闭环控制系统的方框图如下：
比较器
给定量 ﹢×
控 制
﹣器
执 控制量 行 器
被 控 对 象
被控量
检测装置
案例分析：空调器温度控制系统
2、睁着眼睛画：
人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的 位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精 细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可 以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回 路。这种控制称为闭环控制。 人脑——手——画鼻子 | |———眼睛—————|