通用技术控制与设计

确定设计方案：
选择方案1中的自动控制系统
三、选择实现方法
需要解决的问题
解决方法
1、电动机转速快，需减速。 设计减速装置
2、准确控制电动机转动、停 使用定时控制 止的时间，使电动机停止期间， 器、继电器 画面显示完整。
减速装置
控制系统的设计框图
给定值
定时 控制器
转速
转动/停止
继电器 电动机 减速器
期望值
大脑
肢体
行驶方向
自行车
眼睛
浮球
水箱
抽水马桶中 的水位控制 杠杆比较
进水阀门 进水管
系统名称 控制 控制 执行 被控 被控 给定 反馈
器
量 器 对象 量 量 环节
抽水马桶 杠杆 进水 进水 水箱 水位 给定 浮球
中的水位 比较 量 阀门
水位
控制
系统名称 控制 控制 执行 被控 被控 给定 反馈 器 量 器 对象 量 量 环节
广告 牌
四、完成设计
1.找材料； 2.加工处理； 3.组装。
五、评估
1.是否到达预期效果； 2.其他人的评价； 3.如何改进。
小结
简单控制系统的设计过程：
一、明确设计目的 二、确定设计方案 三、选择实现方法 四、完成设计 五、评估
控制中的干扰
一、复习与回顾
❖控制分类 开环控制和闭环控制 手动控制和自动控制
手动控制和自动控制
控制系统必须在人的干预下才能完成 控制任务。这种控制系统，我们称之为 手动控制系统。而在控制的过程中如果 不需要人的干预，就可按期望或预定程 序进行的控制系统称为自动控制系统。
第二节
控制系统的组成和描述
一、控制系统的组成
案例1、投掷飞镖
期望值
大脑
落点
肢体 飞镖
投掷飞镖的控制过程包括了下 面几个组成部分：
大脑 肢体 飞镖
命令 发出者
命令
命令的
执行者 作用对象
案例2、骑自行车的控制过程
期望值
大脑
肢体
自行车
行驶 方向
眼睛
命令发出者：大脑 命令执行者：肢体 命令的作用对象：自行车
想一想 ： 联系前面所学的控制系统的相
关知识，两个例子有什么异同？
期望值 期望值
大脑
肢体
飞镖 落点
图1： 投掷飞镖的控制过程
概念化：
描述性语言
概念
命令发出者
控制器
命令执行者
执行器
命令的作用对象
被控对象
反馈环节
反馈环节
期望值
给定量
控制目的
被控量
对控制对象所产生作用 控制量
给定量
期望值 大脑
被控量
肢体 飞镖 落点
控制器 执行器 被控对象
试一试：
说出骑自行车控制过程的给定量、控制 器、执行器、被控对象、反馈环节、被控量、 控制量。
（或左右）卷画轴 旋转，从而使卷绕 在卷画轴上的画面 有规律的往复运动；
方案2
三棱柱的每一 面对应一幅画的一 部分，当所有三棱 柱同时转动时，可 将三幅图像顺序显 示出来。
实例：三面翻转广告
这类广告牌拥有三个版面，是由电脑 控制，在固定的时间旋转。
广告商只要在广告牌上打广告，就可 以看到三个不同的画面出现在同一个 广告牌上。
大脑
肢体
行驶方向 自行车
眼睛
图2： 骑自行车的控制过程 反馈环节
构成闭合回路：
输入
输出
反馈环节
小练习
1、如果将我们的身体看成是一个控 制系统，在你从书架上拿出一本你 想要的书的过程中，身体各部分分 别完成什么功能？
命令发出者是： 命令执行者是：
大脑 手
命令的作用对象是： 书本
反馈环节是：
眼睛
女红的基本功 “穿针引线” ！
第四章、控制与设计
一、了解控制
“勇气”号火星登 陆车
实际上，如果我们希望某一事 物按照自己的意愿发展，就要对 其进行干预，这种根据自己的目 的，通过一定的方法使事物沿着 某一确定的方向发展，就形成了 控制。
开环控制和闭环控制
能将控制的结果（即比较量）反馈回来与希望 值（即基准值）进行比较，并根据他们的误差及时 调整控制作用的系统，称为闭环控制系统。而不将 控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为开 环控制系统。系统中将控制结果反馈回来的部分， 称为反馈环节。闭环控制系统都有反馈环节，所以 有时又称闭环控制系统为反馈控制系统。反馈环节 是闭环控制系统的重要特征。
控制器
执行器
干扰 被控量
被控对
象
比较器
给定值
控制器
执行器
干扰 被控量
被控对 象
反馈环节
1、现实生活中的例子： 外界光线对投影效果的干扰
对汽车驾驶的干扰
2、思考与分析
（1）在出现干扰的情况下，开环控制系统 和闭环控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控 制系统能不断修正控制效果。
❖控制系统的组成 控制器 执行器 被控对象 反馈
小游戏
1、在正常条件下降落。
2、在有侧风的条件下降落： 问题：如果按正常条件下的降落方式
还能正中目标吗？为什么？
干扰的涵义：
对控制系统的行为造成影响 的有害的信号及扰动，即除给定 量外，引起被控量量值变化的各 种因素。
二、干扰对控制功能的影响
给定值
路灯黑夜/ 亮度 无 路灯 路灯 路灯 设定 无
白天自动 检测
开关ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开/关 亮度
开关控制 器
装置
控制系统
的
框图表示
1、控制系统的组成
组成：控制器、执行器、被控 对象、反馈环节
相关量：给定量、控制量、被 控量
1、开环
框图 给定值
表示
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
给定值 比较器
2、闭环
控制器
控制量
控制的对象是什么 系统要达到的控制效果
二、确定设计方案
工作的基本原理 开环？ 闭环？ 手动？ 自动？
方案1
将需要展示的画面（广告）连在一起， 然后卷在两根轴上，当同时转动两根转轴时， 画面就可以依次显示。
手动控制 自动控制
实例：自动换画灯箱
内部结构包括照明、机械传动、微电脑 控制系统。机械传动系统为微电脑控制驱动 下的高性能电机，驱动上下
“穿针引线”过程中
命令发出者是： 大脑
命令执行者是： 手
命令的作用对象 是：
反馈环节是：
针、线 眼睛
2、电冰箱工作原理
预置温度 温度传感器
比较器 结果
微型电脑 冷藏室
指令
制冷
控制
继电器
压缩机
命令发出者是： 微型电脑 命令执行者是： 继电器、压缩机
命令的作用对象 冷藏室
是：
反馈环节是： 温度传感器
被控量
执行器
被控 对象
反馈环节
框图 小练习：
表示
用方框图将下面的几个
控制系统表示出来。
1、加 热炉的 温自动 控制系 统
设定温度
比较器
控制器
热量
温度
加热器
加热炉
热电偶
2、人工调 节液面
给定值 比较器
大脑
液体输 出量
液面 位置
手、阀门
容器
眼睛
第三节 简单控制系统的设计
一、明确设计目的
定时翻转的广告牌