控制与设计课件
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高中通用技术《控制系统的设计与实施》ppt
水箱水位控制过程： 波动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀
打开，水箱进水，知道指定水位时，进水阀关闭。
• 抽水马桶水箱自动控制系统示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图.exe
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
讨论 在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计
哪几种方案？
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
福。岁月流走，却没有带走冬花的温柔；流年似水，却浸不老菊花的倾国倾城；时光飞逝，却让短暂的花香越发弥足珍贵。
讨论 在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计
哪几种方案？Rtj,jh,drtjdytkghiledurtjhfg,jhvnsrhdzstrjkjdt羊城的冬天，像春天一样，阳光灿烂，晴空万里，百花齐放，绿树精神抖擞，小溪缓缓流淌，湖水清澈见底。冬天，公园里花香四溢，菊花奔放，让游人一饱眼
二 闭环控制系统的设计
3、闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
例分析：
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
设计要求： • 当水箱水位低于某一指定gaodu时，进水口立即进水。 • 当水箱水位达到某一指定gaodu时，进水口停止进水。 • 控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别要求。
设计分析： • 从设计要求来看，当进水使得水箱水位达到一定gaodu时能自动停止进
水，因此我们选择闭环控制系统。 • 被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的gaodu，控
制量是进水管的水流量（进进水量），水箱水位的gaodu与进水量之间 呈线形关系。 • 主要干扰因素是水箱的出水流量。
方案构思： 采用浮球作为水位gaodu的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某
个gaodu时，出现了水位差（给定的水位gaodu与实际水位gaodu之差）， 这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进 水；当水箱水位达到水箱的某个gaodu时，水位差为零，进水阀关闭。
高中通用技术控制与设计通用课件
PART 04
控制系统的未来发展与挑 战
技术发展趋势与前沿
智能化技术
随着人工智能和机器学习技术的 快速发展，控制系统将更加智能 化，能够实现自适应、自主学习
和自主 制系统能够实现设备间的互联互 通，提升系统的整体协同效应。
云计算技术
云计算技术将为控制系统提供强 大的数据处理和存储能力，实现
用于生产线的控制，实现自动化生产
用于机器人的运动控制，实现自主导 航和作业
智能家居
用于家庭设备的控制，实现智能化管 理
PART 03
控制系统的实验与实践
实验设备与器材
实验器材
实验箱、传感器、执行器、微控 制器等。
实验设备
计算机、示波器、信号发生器、万 用表等。
辅助工具
导线、连接器、螺丝刀、钳子等。
常见类型与实例
常见类型
机械控制系统、液压控制系统、气动 控制系统等。
实例
自动门控制装置、汽车自动变速器控 制装置等。
PART 02
控制系统的设计与应用
设计原则与步骤
设计原则
稳定性、准确性、可靠性、可扩展性、可维护性
步骤
需求分析、系统架构设计、硬件选型与配置、软件编程与测试、系统集成与调 试、运行维护与升级
实验方法与步骤
1. 搭建控制系统
根据实验要求，选择合适的传感 器和执行器，使用连接器和导线 将它们连接到实验箱上。
2. 编程控制
使用微控制器编写控制程序，通 过计算机将程序下载到微控制器 中。
3. 测试与调试
运行控制程序，观察控制系统的 输出效果，使用示波器和万用表 进行调试，确保系统正常工作。
实验方法
2023-2026
END
《控制方案的设计》课件
《控制方案的设计》PPT 课件
在这个演示中，我们将介绍控制方案的设计。控制方案是指控制系统中采取 的具体的控制手段和技术措施。
什么是控制方案？
控制方案是指控制系统中采取的具体的控制手段和技术措施。
控制方案设计的步骤
分析控制对象的特性
了解控制对象的特性，为控制方案设计提供 基础。
设计控制系统的结构和组成部分
气动执行器
使用气动驱动的执行器，适用于轻负载和高速运动的控制需求。
实验验证
1 通过实验验证控制方案的有效性和可靠性
进行实际的实验，检查控制方案的性能和可靠性。
2 记录控制器的输出和被控对象的反馈信号
记录控制器的输出以及被控对象的反馈信号，以进一步分析和优化控制方案。
总结
控制方案设计是控制系统工程中的关键环节，需要遵循一定的基本原则和设 计方法。控制系统的功能和性能取决于控制方案的设计质量。
4 先进性原则
选择先进的控制方法和技术。
5 经济性原则
控制方案应尽可能经济高效。
控制算法的设计方法
经典控制方法
使用传统的PID控制算法，适 用于许多控制应用。
现代控制方法
采用模型预测、自适应控制 等现代化算法提高控制性能。
智能控制方法
应用人工智能技术，如神经 网络和模糊逻辑，实现智能 化控制。
控制器的选择
设计控制系统的结构和各个组成部分。
确定控制目标和要求
明确控制的目标和要求，为方案设计提供指 导。
设计控制算法和控制策略
选择合适的控制算法和控制策略来实现控制 目标。
控制方案设计的基本原则
1 实用性原则
控制方案应具有实际可 行性。
2 简洁性原则
控制方案应简洁明了， 避免复杂性。
在这个演示中，我们将介绍控制方案的设计。控制方案是指控制系统中采取 的具体的控制手段和技术措施。
什么是控制方案？
控制方案是指控制系统中采取的具体的控制手段和技术措施。
控制方案设计的步骤
分析控制对象的特性
了解控制对象的特性，为控制方案设计提供 基础。
设计控制系统的结构和组成部分
气动执行器
使用气动驱动的执行器，适用于轻负载和高速运动的控制需求。
实验验证
1 通过实验验证控制方案的有效性和可靠性
进行实际的实验，检查控制方案的性能和可靠性。
2 记录控制器的输出和被控对象的反馈信号
记录控制器的输出以及被控对象的反馈信号，以进一步分析和优化控制方案。
总结
控制方案设计是控制系统工程中的关键环节，需要遵循一定的基本原则和设 计方法。控制系统的功能和性能取决于控制方案的设计质量。
4 先进性原则
选择先进的控制方法和技术。
5 经济性原则
控制方案应尽可能经济高效。
控制算法的设计方法
经典控制方法
使用传统的PID控制算法，适 用于许多控制应用。
现代控制方法
采用模型预测、自适应控制 等现代化算法提高控制性能。
智能控制方法
应用人工智能技术，如神经 网络和模糊逻辑，实现智能 化控制。
控制器的选择
设计控制系统的结构和各个组成部分。
确定控制目标和要求
明确控制的目标和要求，为方案设计提供指 导。
设计控制算法和控制策略
选择合适的控制算法和控制策略来实现控制 目标。
控制方案设计的基本原则
1 实用性原则
控制方案应具有实际可 行性。
2 简洁性原则
控制方案应简洁明了， 避免复杂性。
数字控制系统的设计与实现教学课件
03
数字控制系统实现技术
嵌入式系统实现技术
嵌入式系统定义
嵌入式系统开发流程
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
包括需求分析、硬件设计、软件设计 、系统集成和测试等阶段。
嵌入式系统特点
嵌入式系统具有实时性、可靠性和低 功耗等特点，广泛应用于工业控制、 智能家居、医疗设备等领域。
云计算实现技术
01
云计算定义
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过虚拟化技术将计算资源（如
服务器、存储设备和应用程序）以服务的形式提计算具有弹性可扩展、高可用性、安全可靠和按需付费等特点，能够
降低企业的IT成本和复杂性。
03
云计算应用场景
云计算广泛应用于企业信息化、大数据处理、物联网等领域，为企业提
供灵活、高效和可靠的计算服务。
04
数字控制系统应用案例
工业自动化控制应用案例
总结词
工业自动化控制是数字控制系统的重要应用领域，通过数字 控制技术实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和 产品质量。
详细描述
工业自动化控制应用案例包括自动化生产线控制、智能制造 系统、工业物联网等。这些应用通过数字控制技术实现对生 产设备的精确控制和实时监测，提高生产效率、减少人工干 预和误差，为企业创造更大的经济效益。
和灵活性。
THANK YOU
感谢聆听
5G通信技术在数字控制系统中的应用
5G通信技术将促进数字控制系 统在智能交通、智能电网、智 能城市等领域的应用，提升系 统的可靠性和安全性。
5G通信技术为数字控制系统提 供了高带宽、低延迟和大规模 连接的能力，支持远程控制和 实时数据传输。
5G通信技术将为数字控制系统 带来更多的可能性，如物联网 设备的集成和控制，实现更广 泛的智能化。
高中通用技术第四单元控制与设计控制系统的设计与实施(第23课时)1课件
12/11/2021
一、控制系统设计的一般思路 二、控制系统的设计与实施案例
12/11/2021
引入：
在海南处于热带地区，多雨、 天气无常，而人们工作繁忙，时常 无暇顾及雨水对家具、家电等物品 的损害，造成经济损失。能否设计 一个雨天自动关窗系统？这样，人 们工作在外，就不用担心雨水飘进 家里了。
电动机
窗户
开、关
12/11/20种解决方案让 学生自己分析选择：
（1）窗户的运动方式：平移、转动 （2）电机与窗户连接方式：
a.齿轮与齿条连接 b.共轴连接 c.滑轮绳子连接 （3）湿度检测电路：湿敏电阻、自制湿度传感 器 12/11/2021
调试改进——
1. 控制调试 （1）调试机械联接是否稳固 （2）调试窗户移动（开关）是否到位 （3）调试湿度检测是否灵敏 2. 评估自己的方案 3. 优化改进自己的方案 （1）如何增加湿度检测的灵敏度和准确度 （2）如何实现自动控制和人式控制两种方式并存， 使控制有更大的适应性 （3）如何克服窗户移动距离可能存在的误差
12/11/2021
小结： 1.引导学生归纳总结控制系统设计的一般 步骤 2.设计方案实施的主要步骤 3.对方案实施的调试评估
12/11/2021
12/11/2021
设计项目：雨天自动关窗系统 1.明确控制的目的 2.分析被控对象的主要特性，确定被控量、控
制量 （1）该控制系统被控对象是什么？被控量是
什么？ （2）窗户的开关通常有哪几种方式？采用哪
种开关方式，怎样控制比较合理？
12/11/2021
3.画出控制系统方框图
是否 下雨
传感器
控制电路
一、控制系统设计的一般思路 二、控制系统的设计与实施案例
12/11/2021
引入：
在海南处于热带地区，多雨、 天气无常，而人们工作繁忙，时常 无暇顾及雨水对家具、家电等物品 的损害，造成经济损失。能否设计 一个雨天自动关窗系统？这样，人 们工作在外，就不用担心雨水飘进 家里了。
电动机
窗户
开、关
12/11/20种解决方案让 学生自己分析选择：
（1）窗户的运动方式：平移、转动 （2）电机与窗户连接方式：
a.齿轮与齿条连接 b.共轴连接 c.滑轮绳子连接 （3）湿度检测电路：湿敏电阻、自制湿度传感 器 12/11/2021
调试改进——
1. 控制调试 （1）调试机械联接是否稳固 （2）调试窗户移动（开关）是否到位 （3）调试湿度检测是否灵敏 2. 评估自己的方案 3. 优化改进自己的方案 （1）如何增加湿度检测的灵敏度和准确度 （2）如何实现自动控制和人式控制两种方式并存， 使控制有更大的适应性 （3）如何克服窗户移动距离可能存在的误差
12/11/2021
小结： 1.引导学生归纳总结控制系统设计的一般 步骤 2.设计方案实施的主要步骤 3.对方案实施的调试评估
12/11/2021
12/11/2021
设计项目：雨天自动关窗系统 1.明确控制的目的 2.分析被控对象的主要特性，确定被控量、控
制量 （1）该控制系统被控对象是什么？被控量是
什么？ （2）窗户的开关通常有哪几种方式？采用哪
种开关方式，怎样控制比较合理？
12/11/2021
3.画出控制系统方框图
是否 下雨
传感器
控制电路
控制系统设计PPT课件
• 由此可见，控制系统在典型输入信号作用下的 性能指标，通常由稳态性能和动态性能两部分组 成。
三、系统的过渡过程和性能指标
(1)稳态性能 对于单输入单输出系统来说，在时域中稳态响
应的性能指标是稳态误差，它等于系统在典型信号 作用下，时间t趋向于无穷大时的稳态输出与参考 输入整定的希望输出之差。
对于单位反馈系统，在不同参考输入信号作用下 的系统响应的稳态误差就是：
• (2). 参量模型 • 当数学模型是采用数学方程式来描述时，
称为参量模型。参量模型按其讨论域可分 为时域模型、复数域模型和频域模型。 •
三、 数学模型的建立
建立数学模型的主要方法有： 分析法和实验法
分析法特点：方程复杂，难解算
实验法关键：测试方法和测试信号的选 择；常用测试方法有：时域法、频率 法和统计法；常用的测试信号：单位 阶跃信号
4．按系统输出的变化规律分类 (2)程序控制系统 特点：在外界条件的作用下系统的输出按预定程
序变化 这类系统的给定值是变化的，但它是一个已知的
时间函数，或按预定的规律变化。比如金属热处理的 温度控制装置、数控机床的数控程序加工，就是这类 系统的例子。
4．按系统输出的变化规律分类 (3) 随动控制系统
(Qi Qo )dt Adh
三、 数学模型的建立
• Q变、i量Q，、o得h出都只是有时间Qi和的h变为量变，量因的而关还系需式消。去考中虑间到
变化量很微小，可以近似认为Qo与h成正比，与
阀门2的阻力系数Rs成反比，即
h
Qo
和上式合并，可得：
Rs
h (Qi Rs )dt Adh
三、 数学模型的建立
随机系统、集中参数系统与分布参数系统、时变 系统与时不变系统
三、系统的过渡过程和性能指标
(1)稳态性能 对于单输入单输出系统来说，在时域中稳态响
应的性能指标是稳态误差，它等于系统在典型信号 作用下，时间t趋向于无穷大时的稳态输出与参考 输入整定的希望输出之差。
对于单位反馈系统，在不同参考输入信号作用下 的系统响应的稳态误差就是：
• (2). 参量模型 • 当数学模型是采用数学方程式来描述时，
称为参量模型。参量模型按其讨论域可分 为时域模型、复数域模型和频域模型。 •
三、 数学模型的建立
建立数学模型的主要方法有： 分析法和实验法
分析法特点：方程复杂，难解算
实验法关键：测试方法和测试信号的选 择；常用测试方法有：时域法、频率 法和统计法；常用的测试信号：单位 阶跃信号
4．按系统输出的变化规律分类 (2)程序控制系统 特点：在外界条件的作用下系统的输出按预定程
序变化 这类系统的给定值是变化的，但它是一个已知的
时间函数，或按预定的规律变化。比如金属热处理的 温度控制装置、数控机床的数控程序加工，就是这类 系统的例子。
4．按系统输出的变化规律分类 (3) 随动控制系统
(Qi Qo )dt Adh
三、 数学模型的建立
• Q变、i量Q，、o得h出都只是有时间Qi和的h变为量变，量因的而关还系需式消。去考中虑间到
变化量很微小，可以近似认为Qo与h成正比，与
阀门2的阻力系数Rs成反比，即
h
Qo
和上式合并，可得：
Rs
h (Qi Rs )dt Adh
三、 数学模型的建立
随机系统、集中参数系统与分布参数系统、时变 系统与时不变系统
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
28
对叠加型不确定性 对乘积型的不确定性
2024/9/30
29
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。
2024/9/30
30
【例7】
2024/9/30
20
【例3】对【例1】中的增广的系统模型，分别 设计
2024/9/30
21
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
2024/9/30
22
【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。
2024/9/30
23
2024/9/30
2024/9/30
15
变换出系统矩阵 P
2024/9/30
16
【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
2024/9/30
17
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
2024/9/30
18
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
31
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
2024/9/30
32
3.3 混合灵敏度问题的鲁棒 控制器设计
2024/9/30
33
【例8】
2024/9/30
34
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
路灯自动控制器的原理与设计PPT演示课件
13
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
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• 2、如图所示的金属探测门，当有人携带金属 制品通过时，探测门即发出声音报警。该报 警控制系统的控制手段和控制方式属于
• A.手动控制、开环控制 • B.自动控制、开环控制 • C.自动控制、闭环控制 • D.手动控制、闭环控制
2012.3高考第14题
3、如图所示是一款太阳能饭盒，每个饭盒都 有独立的温度控制系统，当饭煮熟后，自动 进入保温状态，该饭盒温度控制系统的控制 手段和控制方式属于
开环控制系统
游泳池注水方式2
如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水位高 度与进水的时间是一一对应的。我们可以在注水口处装一 个定时器，通过定时器来控制注水过程（时间），从而使 游泳池达到一定水位。
设定注 入时间
（输入）
定时器
流水量
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
（输出）
开环控制系统
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。
开环控制系统的基本组成和工作过程（Ⅱ）
闭环控制系统的基本组成和工作过程（Ⅱ）
控制系统的反馈（Ⅰ） 控制系统的方框图（Ⅰ） 控制系统的干扰因素（Ⅰ） 功能模拟方法和黑箱方法（Ⅰ）
控制系统方案的设计（Ⅱ）
控制：为了实现一定的目的，人们采用一定的 手段使事物朝期望的方向发展。
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？ 请举例说明。
6、如图所示为一款双缸洗衣机。洗衣时，将 定时器旋钮旋转到设定时间位置，洗衣机 在定时器控制下开始工作，直到定时器回 到零位，洗衣机才停止工作。该过程的控 制属于 A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制 C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
2009.3高考第20题
7、小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制系 统应该属于 A.自动控制的闭环控制系统
• A.手动控制、开环控制 • B.自动控制、闭环控制 • C.自动控制、开环控制 • D.手动控制、闭环控制
2011.3高考第18题
4、如图所示为一款具有保温功能的电水壶， 按下保温按钮，能将水温保持在设定值，该 保温控制系统的控制手段和控制方式属于
• A.自动控制、闭环控制 • B.自动控制、开环控制 • C.手动控制、闭环控制 • D.手动控制、开环控制
控制与设计复习
知识点梳理
章节 4.1
4.2 4.3
考点细化 控制的含义 控制的应用 控制的手段 开环控制系统 闭环控制系统的基本组成 闭环控制系统的工作过程 控制系统的反馈 控制系统的方框图 控制系统的干扰因素 功能模拟方法和黑箱方法 开环控制系统的设计 闭环控制系统的设计
考试说明中对应的内容和要求 控制的含义（Ⅰ） 控制的应用（Ⅰ） 控制的手段（Ⅰ）
人工控制和自动控制
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。 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。
手动空调 手动空调只能手动对冷/热风
的温度和风量进行粗略的分级 调节，不能设定车内空调的具 体温度。
自动空调 自动空调可以根据已设定的温度，自
动调节从而保持车内温度的恒定。另外 自动空调有自检装置，可以及早发现故 障隐患。
• 执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件 • 控制量：执行器的输出信号。 • 被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程。 • 输出量：控制系统所要控制的量。
输入量 控制器
执行器 控制量 被控对象 输出量
开环控制系统
输入
传感器检测 的红外信号
控制 电路
电动机 (执行器）
门 （被控 对象）
输出 开/关
• B.自动控制的开环控制系统 C.手动控制的闭环控制系统
• D.手动控制的开环控制系统
• 问题： • 各元件的作用是什么？ • 什么样的元件能作为控制器、执行器？
输入量 控制器
执行器 控制量 被控对象 输出量
对各环节的理解：
• 输入量：控制系统的给定量。
• 控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置 或元件。
输入量 控制器
执行器 控制量 被控对象 输出量
开环控制系统的特征：系统的输出量仅受输入量的 控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。
输入
传感器检测 的红外信号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制 电路
电动机 (执行器）
门 （被控 对象）
输出 开/关
水位自动控制
闭环控制系统
给定水位
控制器
进水量 实际水位
阀门
水箱
浮球
闭环控制系统
按照执行部件的不同，控制可分为：
机械控制
气动控制 液压控制 电子控制
控制系统
控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系
输入量
控制系统
输出量
训练1：要为游泳池注水，使游泳池达到一定水位， 你有那些方法？分别采取了什么控制手段？
1 23
人工控制 游泳池注水方式1
通过人工控制进水阀来控制注水，从而 使游泳池达到一定水位。
设定注 入时间
（输入）
定时器
流水量
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
（输出）
给定水位
2010.9高考第18题
5、如图所示为一款婴幼儿耳测温度计，它有 一个声光警报装置，当测得温度高于37。5 度时，就会发出嘟嘟声闪烁。这个温度报 警系统的控制方式属于
• A、手动控制、开环控制 • B、自动控制、开环控制 • C、自动控制、闭环控制 • D、手动控制、闭环控制
2010.3高考第18题
把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响 的控制系统称为闭环控制系统。
给定量
控制器
控制量
执行器
被控对象
被控量
检测装置
上图中，检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端；是 比较 器， 它将所给量与所检测的被控量进行比较，求出偏 差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器 下达控制指令。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。
2013.3高考第14题
1、如图所示为3G无线防盗报警器，能360°旋 转摄影，当有窃贼入侵时，能自动摄影并向 主人手机发送视频报警。该控制系统的控制 手段和控制方式属于 （ ）
• A.手动控制、开环控制 • B.自动控制、开环控制 • C.自动控制、闭环控制 • D.手动控制、闭环控制
2013.9高考第14题
• A.手动控制、开环控制 • B.自动控制、开环控制 • C.自动控制、闭环控制 • D.手动控制、闭环控制
2012.3高考第14题
3、如图所示是一款太阳能饭盒，每个饭盒都 有独立的温度控制系统，当饭煮熟后，自动 进入保温状态，该饭盒温度控制系统的控制 手段和控制方式属于
开环控制系统
游泳池注水方式2
如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水位高 度与进水的时间是一一对应的。我们可以在注水口处装一 个定时器，通过定时器来控制注水过程（时间），从而使 游泳池达到一定水位。
设定注 入时间
（输入）
定时器
流水量
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
（输出）
开环控制系统
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。
开环控制系统的基本组成和工作过程（Ⅱ）
闭环控制系统的基本组成和工作过程（Ⅱ）
控制系统的反馈（Ⅰ） 控制系统的方框图（Ⅰ） 控制系统的干扰因素（Ⅰ） 功能模拟方法和黑箱方法（Ⅰ）
控制系统方案的设计（Ⅱ）
控制：为了实现一定的目的，人们采用一定的 手段使事物朝期望的方向发展。
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？ 请举例说明。
6、如图所示为一款双缸洗衣机。洗衣时，将 定时器旋钮旋转到设定时间位置，洗衣机 在定时器控制下开始工作，直到定时器回 到零位，洗衣机才停止工作。该过程的控 制属于 A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制 C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
2009.3高考第20题
7、小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制系 统应该属于 A.自动控制的闭环控制系统
• A.手动控制、开环控制 • B.自动控制、闭环控制 • C.自动控制、开环控制 • D.手动控制、闭环控制
2011.3高考第18题
4、如图所示为一款具有保温功能的电水壶， 按下保温按钮，能将水温保持在设定值，该 保温控制系统的控制手段和控制方式属于
• A.自动控制、闭环控制 • B.自动控制、开环控制 • C.手动控制、闭环控制 • D.手动控制、开环控制
控制与设计复习
知识点梳理
章节 4.1
4.2 4.3
考点细化 控制的含义 控制的应用 控制的手段 开环控制系统 闭环控制系统的基本组成 闭环控制系统的工作过程 控制系统的反馈 控制系统的方框图 控制系统的干扰因素 功能模拟方法和黑箱方法 开环控制系统的设计 闭环控制系统的设计
考试说明中对应的内容和要求 控制的含义（Ⅰ） 控制的应用（Ⅰ） 控制的手段（Ⅰ）
人工控制和自动控制
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。 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。
手动空调 手动空调只能手动对冷/热风
的温度和风量进行粗略的分级 调节，不能设定车内空调的具 体温度。
自动空调 自动空调可以根据已设定的温度，自
动调节从而保持车内温度的恒定。另外 自动空调有自检装置，可以及早发现故 障隐患。
• 执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件 • 控制量：执行器的输出信号。 • 被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程。 • 输出量：控制系统所要控制的量。
输入量 控制器
执行器 控制量 被控对象 输出量
开环控制系统
输入
传感器检测 的红外信号
控制 电路
电动机 (执行器）
门 （被控 对象）
输出 开/关
• B.自动控制的开环控制系统 C.手动控制的闭环控制系统
• D.手动控制的开环控制系统
• 问题： • 各元件的作用是什么？ • 什么样的元件能作为控制器、执行器？
输入量 控制器
执行器 控制量 被控对象 输出量
对各环节的理解：
• 输入量：控制系统的给定量。
• 控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置 或元件。
输入量 控制器
执行器 控制量 被控对象 输出量
开环控制系统的特征：系统的输出量仅受输入量的 控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。
输入
传感器检测 的红外信号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制 电路
电动机 (执行器）
门 （被控 对象）
输出 开/关
水位自动控制
闭环控制系统
给定水位
控制器
进水量 实际水位
阀门
水箱
浮球
闭环控制系统
按照执行部件的不同，控制可分为：
机械控制
气动控制 液压控制 电子控制
控制系统
控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系
输入量
控制系统
输出量
训练1：要为游泳池注水，使游泳池达到一定水位， 你有那些方法？分别采取了什么控制手段？
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人工控制 游泳池注水方式1
通过人工控制进水阀来控制注水，从而 使游泳池达到一定水位。
设定注 入时间
（输入）
定时器
流水量
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
（输出）
给定水位
2010.9高考第18题
5、如图所示为一款婴幼儿耳测温度计，它有 一个声光警报装置，当测得温度高于37。5 度时，就会发出嘟嘟声闪烁。这个温度报 警系统的控制方式属于
• A、手动控制、开环控制 • B、自动控制、开环控制 • C、自动控制、闭环控制 • D、手动控制、闭环控制
2010.3高考第18题
把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响 的控制系统称为闭环控制系统。
给定量
控制器
控制量
执行器
被控对象
被控量
检测装置
上图中，检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端；是 比较 器， 它将所给量与所检测的被控量进行比较，求出偏 差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器 下达控制指令。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。
2013.3高考第14题
1、如图所示为3G无线防盗报警器，能360°旋 转摄影，当有窃贼入侵时，能自动摄影并向 主人手机发送视频报警。该控制系统的控制 手段和控制方式属于 （ ）
• A.手动控制、开环控制 • B.自动控制、开环控制 • C.自动控制、闭环控制 • D.手动控制、闭环控制
2013.9高考第14题