控制系统的基本组成(1)
13可编程序控制器(PLC)原理及应用(第三章)
3.1.2.3 有关输入映象寄存器 输出映象寄存器 输出锁存器的 有关输入映象寄存器/输出映象寄存器 输出映象寄存器/输出锁存器的 概念
1、输入映象寄存器 外部输入（采样）参数存放区域。其存储单元与 、输入映象寄存器----外部输入 采样）参数存放区域。 外部输入（ 输入端点（地址编码）一一对应，端点接线一旦确定， 输入端点（地址编码）一一对应，端点接线一旦确定，程序编制中就 要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相应的程序指令。 要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相应的程序指令。 2、输出映象寄存器 程序运算结果（且用于输出控制）的数据存放区 、输出映象寄存器----程序运算结果 且用于输出控制） 程序运算结果（ 其存储单元与输出端点（地址编码）一一对应， 域。其存储单元与输出端点（地址编码）一一对应，端点接线一旦确 程序编制中就要用该端点的地址码。若改端点接线后， 定，程序编制中就要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相 应的程序指令。其所存数据随运算过程而被刷新。 应的程序指令。其所存数据随运算过程而被刷新。 3、输出锁存器 保持用于输出控制的数据（输出映象寄存器的数据） 、输出锁存器----保持用于输出控制的数据 输出映象寄存器的数据） 保持用于输出控制的数据（ 至下一输出刷新周期（且在这一期间内保持外部的控制状态） 至下一输出刷新周期（且在这一期间内保持外部的控制状态）。其所 存数据在输出刷新阶段时被刷新。 存数据在输出刷新阶段时被刷新。
原理结构图1
RAM EPROM EEPROM 外存接口 存储器 按钮 行程开关 光电开关 光 电 耦 合 输 入 接 口 输 出 接 口 继晶 电体 器管 或或 晶 管闸 其它接口 编程器
A/D D/A 计算机 其他设备
指示灯 电磁阀 电源
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。
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。
自动控制系统
自动控制系统自动控制系统（Automatic Control System）是一种通过感知、判断和控制，使得系统能够自主完成复杂动作的技术，广泛应用于工业、交通、医疗、环保等领域，为人类生产和生活的发展带来了不可替代的作用。
一、自动控制系统的基本组成（1）传感器（Sensor）：能够将被检测物理量转换为电信号，并传输到控制系统中。
（2）执行器（Actuator）：将控制系统输出的电信号转换为机械运动，从而改变被控对象的运动状态。
（3）处理器（Processor）：主要是指控制器，负责控制系统的逻辑运算、执行判断，并发出控制信号。
（4）被控对象（Controlled Object）：指被控制的机器、设备或系统等。
二、自动控制系统的基本原理自动控制系统的基本原理是反馈控制，即通过传感器对照被控对象的实际状态进行监测，将得到的信号与设定值进行比较后，通过控制器输出控制信号，使得运动状态接近预设状态的过程。
三、自动控制系统的应用领域（1）工业自动化：自动化生产线的应用，生产厂家可以通过自动控制系统对生产线的效率和质量进行控制。
（2）交通运输：自动化驾驶技术将汽车、飞机、船只等交通工具转化为复杂的控制系统。
（3）医疗系统：自动化手术机器人替代了传统手术方式，可以最大限度地减少病人手术时的风险。
（4）环境保护：气体监测、空气净化器和环境控制系统，通过自动控制技术对环境进行管控，使得环境污染得到一定程度的改善。
四、自动控制系统的未来前景随着科技的不断进步，自动控制系统在人工智能、物联网和大数据等领域中的应用也越来越广泛。
特别是在5G与自动控制系统融合后的应用，其应用场景更是具备无限可能。
总之，自动控制系统在人类的生产和生活中扮演着越来越重要的角色，其发展已成为推动整个社会前进与进化的重要力量，我们有理由相信，在未来社会自动控制技术将发挥更大的作用。
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)
控制系统的基本构成
• 智能控制理论(20世纪70年代) 专家系统 模糊控制 神经网络 遗传算法
经典控制理论
以传递函数为基础的经典控制理论，研究 的主要对象是单输入-单输出的单变量、线性 定常系统。
如：调节电压改变电机的速度；调整方向
盘改变汽车的运动轨迹等。
现代控制理论
以状态空间模型为基础，研究的主要对象 是多输入-多输出的多变量、变参数系统。 如：汽车看成是一个具有两个输入（驾驶 盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的 控制系统。 计算机科学地发展，极大地促进了控制 科学地发展
220
u
E
电热丝 +
自动温控控制系统构成框图
期望温度 +
u
_
ub
ur
电压放大器
功率放大器
电机、减速器、 调压器
实际温度 炉子
热电偶
控制系统的组成
被控对象 测量元件
控制系统 比较元件 放大元件 执行机构 校正装置 给定元件
控制装置
典型的反馈控制系统的结构
名词术语
输入信号 也叫参考输入，给定量或给定值， 它是控制着输出 量变化规律的指令信号。
经典控制理论与现代控制理论比较
经典控制理论 研究对象 现代控制理论 线性定常系统 线性、非线性、定常、时 （单输入、单输出） 变系统（多输入、多输出） 传递函数 （输入、输出描述） 根轨迹法和频率法
系统分析及给定输 入、输出情况下的 系统综合
描述方法研究办法 研究目标源自向量空间 （状态空间描述）
状态空间法
输出信号 是指被控对象中要求按一定规律变 化的物理量，又称被控量，它与输入量之间保 持一定的函数关系。 反馈信号 由系统(或元件)输出端取出并反向送 回系统(或元件)输入端的信号称为反馈信号。 反馈有主反馈和 局部反馈之分。
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。
自动控制原理笔记
自动控制原理笔记
自动控制原理是研究系统自动化的一门学科，它主要研究如何设计和分析控制系统，以实现对系统的自动控制。
下面是关于自动控制原理的一些笔记：
1. 控制系统的基本组成部分：
- 输入：作用在系统上的外部激励或信号；
- 输出：系统对输入作出的响应；
- 反馈：将输出信息返回给系统进行比较或调整的过程；
- 控制器：根据反馈信息，对输入产生调节作用的元件或装置。
2. 控制系统的基本类型：
- 开环控制系统：没有反馈机制，只根据预先设定的输入进行控制；
- 闭环控制系统：通过反馈机制动态调整输入，以实现对系统的稳定控制。
3. 控制系统的基本性能指标：
- 稳定性：系统在受到扰动时是否能恢复到稳定状态；
- 精度：系统输出与预期输出的差异程度；
- 快速性：系统响应的速度和时间；
- 鲁棒性：系统对参数变化或外部干扰的抵抗能力。
4. 控制系统的建模与传递函数：
- 控制系统可以通过线性方程组或微分方程来描述，并转化为传递函数形式；
- 传递函数是系统输入和输出之间的比例关系，可以用于分析系统的稳定性和性能。
5. 控制器的设计方法：
- 比例控制器（P控制器）：仅根据误差大小调整输出；
- 积分控制器（I控制器）：根据误差积分调整输出，用于消除稳态误差；
- 微分控制器（D控制器）：根据误差变化率调整输出，用于提高系统响应速度。
以上是关于自动控制原理的一些笔记，希望对你有帮助！。
自动控制原理部分重点
自动控制原理重点第一章自动控制系统的基本概念第二节闭环控制系统的基本组成1、基本组成结构方块图如图所示2、基本元部件：（1）控制对象：进行控制的设备或过程。
（工作机械）（2）执行机构：执行机构直接作用于控制对象。
（电动机）（3）检测装置：用来检测被控量，并将其转换成与给定量相同的物理量（测速发电机）（4）中间环节：一般指放大元件。
（放大器，可控硅整流功放）（5）给定环节：设定被控量的给定值。
（电位器）（6）比较环节：将所测的被控量与给定量比较，确定两者偏差量。
（7）校正环节：用于改善系统性能。
校正环节可加于偏差信号与输出信号之间的通道内，也可加于某一局部反馈通道内。
前者称为串联校正，后者称为并联校正或反馈校正。
第三节自控控制系统的分类一、按数学描述形式分类：1．线性系统和非线性系统（1）线性系统：用线性微分方程或线性差分方程描述的系统。
（2）非线性系统：用非线性微分方程或差分方程描述的系统。
2．连续系统和离散系统（1）连续系统：系统中各元件的输入量和输出量均为时间t的连续函数。
连续系统的运动规律可用微分方程描述，系统中各部分信号都是模拟量。
（2）离散系统：系统中某一处或几处的信号是以脉冲系列或数码的形式传递的系统。
离散系统的运动规律可以用差分方程来描述。
计算机控制系统就是典型的离散系统。
二、按给定信号分类（1）恒值控制系统：给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。
如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。
（2）随动控制系统：给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。
如跟随卫星的雷达天线系统。
（3）程序控制系统：给定值按一定时间函数变化。
如程控机床。
第四节对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求归纳为稳定性、动态特性和稳态特性三个方面1、系统的暂态过程2、稳定性3、动态特性4、稳态特性值得注意的是，对于同一个系统体现稳定性、动态特性和稳态特性的稳、快、准这三个要求是相互制约的。
车辆电子控制技术(第一章 车辆电子控制系统的基本组成及功能)
1.4 车辆执行器的类型及基本组成
(1) 电气式执行器 (2) 电液式执行器 (3) 气压式执行器
图1.20 电磁喷油(执行)器顺序喷射的控制电路
图1.55 电磁喷油器结构
1—滤网； 2—电接头； 3—磁化线圈； 4—回位弹簧； 5—衔铁； 6—针阀； 7—轴针； 8—密封圈
图1.61 电磁（喷油）执行器电流驱动回路
☆电子电压调节器的其它实用电路：
附3：点火系 ( Ignition System )
概述
一、点火系分类： 蓄电池点火系 磁电机点火系 二、对点火系统的基本要求： 1、足够的点火电压：18000~20000伏 实验知：满负荷、低转速时需8000~10000伏，起动时需17000 伏， 考虑到应留有储备量，一般取18000~20000伏。点火电压太 低，点火可靠性差；太高，则绝缘困难，成本提高，故 V最大 ≤30000伏。 2、足够的火花能量： ≥50mJ（毫焦耳） 火花能量 = 跳火时火花塞电极间的平均电压×跳火平均电流× 跳火持续时间 传统点火系 电子点火系 微电脑点火系
3、点火时刻最佳：即适应发动机的各种工况，自动调节点火时刻， 使发动机功率最大，油耗最低。 最佳的点火提前角（即获得Nmax，gemin时的点火提前角）： θ最佳——是能使燃烧最大压力出现在活塞运动到上止点后 的12 °~15 °的点火提前角。 A、转速n ↑ ，最佳点火提前角↑。因缸内的混合气燃烧速率不变，
c
N
b
P N
e
C结 E结
b
C结 E结
e
e
②三极管的开关特性 若能使三极管在截止区和 饱和区交替工作，则它具有 开关特性。 截止条件：
C结反向偏置，E结也反 向偏置。 或者，Ib=0 。 饱和条件： C结和E结都处于正向 偏置。 ★注意：如果Ib≠0 ，则IC 存在，三极管工作于放大区。
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。
《单片机原理与应用》部分习题解答
《单片机原理与应用》习题答案习题一1．简述计算机控制系统的基本组成。
计算机的硬件系统由运算器、控制存储器、输入设备和输出设备共五个部分组成。
运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、数据缓冲寄存器和状态寄存器组成。
运算器在控制器的控制下，完成对取自内部存储器或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算，并产生相应的标志存放到状态寄存器中。
控制器控制着单片机完成各种操作。
主要完成取指令、将指令翻译成计算机的各种微操作并执行指令，同时控制计算机各部件有条不紊地工作等。
控制器和运算器合在一起称为中央处理器，即CPU(Central Processing Unit)。
他是计算机的核心部件。
存储器为计算机的记忆部件，用于存放计算机的程序和数据，一般可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
输入设备用于用户向计算机输入原始的数据和程序，并将其转换为计算机能够识别的二进制代码存入计算机中。
常用的输入设备有键盘、鼠标、光电笔、扫描仪等。
输出设备用于将计算机处理的结果转换成人或其它设备能够识别和接收的形式，如字符、文字、图形等。
常用的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。
我们把输入设备和输出设备合在一起称为计算机的输入/输出设备或外部设备。
2．什么叫单片机？简述单片机的特点、应用场合与发展前景。
所谓的单片机就是将计算机的CPU、存储器、I/O接口电路、定时器/计数器、中断部件等计算机的功能部件集成在一块芯片上，形成单芯片的，具备独特功能的微型计算机。
单片机的特点: 1．抗干扰能力强，工作温度范围宽。
2．高的可靠性。
3．控制功能强，数值计算能力相对较差。
4．指令系统比通用微机的指令系统简单，并具有许多面向控制的指令. 5．具有很高的性价比。
单片机的应用领域: 1．工业控制领域单片机广泛应用于工业过程控制与监测、机电一体化系统、工业机器人等领域。
2．家用电器领域3．办公自动化领域4．商业营销领域5．智能仪器仪表领域6．其它领域在汽车与航空航天器电子系统中.单片机的发展前景：8位单片机仍是单片机的主流机型从单片机发展的趋势来说，主要向着大容量高性能、小容量低价格、外围电路内装化方向发展。
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。
控制系统的基本组成和工作过程
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东营市第一中学丁子勇一、教学目标：1、分析典型控制案例，熟悉开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；2、分析典型控制案例，熟悉闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程；3、能绘制简单的开环控制系统和闭环控制系统的系统框图；4、知道开环控制系统和闭环控制系统的区别；、理解闭环控制系统中的控制器、执行器的作用。
二、教学重点：1、开环控制系统的基本组成和工作过程；2、闭环控制系统的基本组成和工作过程；3、开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别。
三、教学难点：1、闭环控制系统的基本组成和工作过程；2、开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别。
四、教学内容：本节教学内容是地质版《技术与设计2》第四单元第二节“控制系统的基本组成和工作过程”。
这节包含“控制系统基本组成”、“开环控制”和“闭环控制”等三个内容。
它是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的基本组成、工作过程以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。
本节的教学除了继续加深对技术与设计的知识深度和技能程度外，更是培养技术思想和方法的很好的平台和载体。
因此，应多贴近学生生活经验出发，从实例分析入手，让学生通过对相关典型控制应用案例的深入分析，引导学生对控制系统的生活生产应用分析，进而熟悉控制系统的基本组成和工作过程，通过对开环和闭环控制基本组成和其工作机理的学习，进而掌握和理解这两种控制方式的重要作用，并能绘制简单开环控制系统和闭环控制系统的方框图。
五、学习对象：学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制系统的基本组成和工作过程还缺乏了解，对控制系统的简单分类还一知半解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。
结合具体生活中的控制系统的应用案例分析，进一步分析控制系统案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。
计算机控制系统知识点
计算机控制系统知识点计算机控制系统是指利用计算机作为中央控制器来控制工业过程、交通运输、机械制造等领域中的各种控制系统的一种系统。
计算机控制系统知识点众多，其中包括计算机控制系统的基本组成、控制系统的分类、控制系统的特点、控制系统的控制方法、控制系统的优化等诸多内容。
一、计算机控制系统的基本组成计算机控制系统由输入、输出、控制器、执行机构四个部分组成。
其中输入部分通常包括传感器、信号调理电路、模数转换器等；输出部分通常包括数字信号输出器、模拟信号输出器、执行机构等。
控制器一般是指由微处理器、可编程逻辑控制器（PLC）或船用控制器等构成的控制模块，执行机构一般指各种电动机、泵、阀门等用来控制操作对象的机构。
二、控制系统的分类根据控制对象的特点，控制系统可以分为连续型系统和离散型系统。
连续型系统是指控制对象运动过程中的时间是连续的，例如温度、压力、流量等都是连续的；离散型系统指控制对象运动过程中的时间是离散的，例如工艺流程、机具动作等都是离散的。
根据控制系统的算法，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指没有反馈信号或反馈信号量不参与控制算法的控制系统。
例如，定时器就是一个开环控制器。
闭环控制系统是指反馈信号量参与控制算法的控制系统，也称为反馈控制系统。
三、控制系统的特点控制系统的特点包括：系统的控制目标明确、控制精度高、响应速度快、稳定性好、可靠性高、可编程性强等特点。
四、控制系统的控制方法根据控制系统的特点和用途不同，控制系统的控制方法也各有不同。
常见的控制方法包括：1、比例控制：比例控制是指控制输出量与输入量呈比例关系的控制方法。
比例控制在工业生产中广泛应用，例如机床加工中的主轴脉冲控制就采用了比例控制技术。
2、积分控制：积分控制是指控制器对偏差信号进行积分运算后输出控制信号的控制方法。
积分控制常用于工业自动化中的流量控制、温度控制等方面。
3、微分控制：微分控制是指控制器对偏差信号进行微分运算后输出控制信号的控制方法。
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。
控制系统的基本组成和工作过程介绍
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
电信号
明亮度 泡、灯座、导线、
电源
游戏：画鼻子
要求： 选手闭上眼睛， 试着给图片画上鼻子。
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
控制系统的基本组成和工作过程介绍
回顾复习
1.控制的含义 2.控制的分类
第二节 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。
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
控制系统的分类
开环控制系统 控 （open loop control system） 制 系 统
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
dcs1
输出通道
……
生产过程
生产过程
图1.6 分级控制系统
13
1.2.6 现场总线控制系统（FCS）
工作站 工作站 LAN 服务器 服务器 网桥 ……
特点： （1）全数字化 （2）彻底分散化
现场总线 H1
H2
H1
现场总线 现场总线 …… 现场数字控制功能模块
…… 现场数字执行器
现场数字传感器
现场数字传感器
(3)树形结构
(4)总线型结构
(5)网状结构
(6)菊花链型结构
24
2.传输介质
（1）双绞线 （2）同轴电缆（3）光缆
25
1.4.4 LAN——局域网
局部区域网络 (Local Area Network，LAN)，是一种分布在 有限区域内的计算机网络，由计算机、网络接口卡、外围设备、 网络介质以及网络通信控制设备组成
现场数字执行器
现场数字控制功能模块
生产过程
图l.8 现场总线控制系统
14
4．数字滤波
数字滤波是通过编制一定的计算或判断程序，减少干 扰在有用信号中的比重，提高信号真实性的滤波方法。 中位值法滤波 程序判断递推滤波 递推平均滤波
加权递推平均滤波
一阶滞后滤波
15
继电器、可控硅、TTL电平输出等为 需要开关量控制信号的执行机构，通 过这些开关器件的通、断去控制被控 对象。
33
2.2.3 冗余技术 1. 冗余方式
34
2.冗余措施
• ●操作站的冗余：采用工作冗余的方式。
• ●现场控制站的冗余：有的采用 1:1 冗余，也 有的采用 N:1 冗余。采用无中断自动切换方式。 • ●电源的冗余：除了220V 交流供电外，还采用 了镍镉电池、铅钙电池以及干电池 等多级掉电 保护措施。
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24
3.闭环控制系统由下列各个环节组成（ C ）
①控制器 ②执行器 ③被控对象 ④检测装置 A、①②③ B、①③④ C、①②③④ D、①②④
4、控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回
到输入端并与输入进行比较的过程，称为（ A）
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9
游戏：完成绘画
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10
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？
······ ······
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11
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
注入水流量
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21
输入量 （接通电源）
控制器 （控制电 路）
控制量 （水流量）
执行器 （水泵）
被控对象 （水管）
输出量 （水管排出 水）
输入量 （开、关）
控制器 （控制电路）
控制量 （压缩空 气流向）
执行器 （执行活塞）
被控对象 （车门）
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输出量 （车门的 开或关）
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比较
给定量
器
（篮圈位置）
控制器 （大脑）
闭环控制的特点： 1、有反馈； 2、会调整； 3、“结果”会影响“结果”； 4、给定量与被控量是可比较的同一种性质的量。
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这是闭环系统吗？
同学们几乎每天听着扩音机里播放的音 乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注 意。学习了上面的内容后，请大家思考：
扩音机是一个什么控制系统？
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三、控制系统的基本组成
简单的控制系统由两部分组成，即 被控对象和控制装置。其中的控制 装置，包括传感器、控制器、执行 器等环节，对于闭环系统来说，还 包括反馈环节与比较环节。
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四、小结
控制系统的输出量不对系统的控制产
控 开环 生任何影响
系统的输出量仅受输入量控制，输入
制
量到输出量之间的信号是单向传递
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26
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随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种具体 应用。其工作过程是由 “声－电转换装置”将起伏的 音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动 电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快， 喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱 就低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。请 回答以下问题： （1）音乐喷泉控制系统是开环控制还是闭环控制？ （2）该控制系统的输入信号和输出信号分别是什么 （3）从控制系统组成的角度，分析“声－电转换装置” 在控制系统中起什么作用？
水位
控制器
水流量
游泳池的水位
进水阀门
游泳池 （输出）
检测装置
简单闭环控制系统的方框图：
给定
比较器 +
量
控制器
-
控制量
执行器
被控对象
检测装置
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被控量
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二、闭环控制系统
定义：
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称为闭环控制系统
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15
如何判断开环控制系统与闭环控制系统
A、反馈 B、干扰 C、控制 D、闭环控制
5、闭环控制系统中反馈的作用是（ B ）
A、消除干扰因素
B、实现自动控制
C、减少输入量的偏差 D、减少输出量的偏差
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25
王大伯盖了一个能自动调节温度的小型花房，花房的 温度冬季一般控制在18℃左右，夏季一般控制在25℃ 左右。请分析它可能的工作过程（5分），并画出花房 温度控制系统的方框图。 （5分）提示：该花房温控 设备包括控制器、加热元件和制冷元件、检测装置、 比较器等。
系
系统的输出量返回到输入端并对控制过
统 闭环 程产生影响
输出量到输入量之间的信号形成一个回 路
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20
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 闭环电子 控制系统 控制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
可调亮度制系统的基本组成与工作过程
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1
1、控制系统的基本组成 2、开环控制系统 3、闭环控制系统
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2
学习目标
1、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。 2、熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出 一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其 中的控制器、执行器的作用。 3、掌握开环和闭环控制系统的的区别。
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3
日常生活中的控制举例
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4
（１）自动门的工作过程
（2）自动门控制系统框图
输入
输出
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5
一、开环控制系统的含义：
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。
输入
输出
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6
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 传感器 控制器
控制量
执行器 （投掷力）被 控 对
（手）
象
（篮球）
检测装置 （眼睛）
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被控量 （篮球位置）
23
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 ）
误区：自动的控制系统是闭环控制系统；
只要有检测装置就是闭环控制系统；
基本概念：
开环控制系统是由输入来控制输出的单向控制；
闭环控制系统是输出量反馈回输入端参与控制的 控制系统；
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16
如何判断开环控制系统与闭环控制系统
开环控制的特点： 1、它是单向的控制过程； 2、输入量与输出量往往是不同性质的量。
控制方框图：
给 定 水 位
注入水流
杆杠
进水阀 量 门
水箱
实 际
水
浮子
位
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12
环节
传感器 控制器 执行器 对象 方式
人工 控制
人脑 进水 人眼 和手 阀门 水箱
自动 控制
连杆 进水 浮子 机构 阀门 水箱
水箱水位两种控制方式比较
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13
二、闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
给定
比较器 +
执行器 控制量被控对象 输出量
开环控制系统方框图
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7
对“自动门”的扩展探究三例：
①自动门模型前开过一辆汽车模型，自动门会不会打开？ ②怎样让汽车开过自动门口时，自动门会打开？ ③如何将自动门装置改为汽车车库中的自动门？
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8
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。