高中通用技术 复习 控制与设计

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
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
1、干扰因素
• 干扰就是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 控量变化的各种因素称为干扰因素。
• 干扰对控制功能的影响 • 克服干扰的基本方法
控制在工业生产中的应用
控制应用到工业生产中，提高了产品的质量和生产效 率，减轻了工人的劳动强度，为工人提供了安全保障。
生产流水线
纺织机
汽车自动装配生产线
汽车油漆
控制在农业生产中的应用
控制应用到农业生产中，提高了劳动效率，减轻 了农民的劳动强度，使农民减少在农田里日晒雨淋的 时间。
联合收割机
农田灌溉
空调机 自动取款机 自动控制水龙头 ……
现代网络家电
控制在社会生活中的应用
控制应用到社会生活中，使整个社会能协调、健 康、有序地发展。
控制人口增长，提高人口素质 各种法律制度 交通管理 ……
二、控制系统的工作 过程与方式
学习目标 1、分析典型案例，明确什么是系统。 2.知道反馈在电子控制系统中的作用 3.知道开环电子控制系统和闭环电子控 制系统的区别,会用方框图分析生活中 常见电子控制系统找出原理.
对控制现象理解从下面三个方面入手：
1、对象：控制的对象是什么？ 2、目的：控制要达到什么目的？ 3、手段：要采用什么样的手段来控制？
控制事例
电风扇扇叶转 速快慢的控制 音响的音量控
制 燃气热水器温
度的控制 用喷雾器喷洒
农药
大禹治水
人力三轮车转 弯中的方向控
制
控制的对象 电风扇
控制的目的 调节速度
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控制的手段 换档
供水水箱的水位自动控制系统
加热炉的温度自动控制系统
闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
给定
比较器 +
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
被控量
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
控制系统方框图的作用：表示系统各个环节在系统中的位
置、功能和相互之间的关系。
(控制量)
输入量 控制器 执行器
(给定量)
被控对象 输出量
(被控量)
输入量:如游泳池的设定时间;输出量:游泳池的水位
•闭环控制系统
反馈
（1）什么是反馈 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量进行比
自动门如何实现自动开、关的呢？
红外传感器
控制电路
电机
人体 热辐射
红外传感器
控制电路
电机
控制量
转动
门的开启
自动门 或关闭
控制器
执行器
自动门控制系统的方框图
人体 热辐射
红外传感器
控制电路
电机
门的开启
转动
或关闭
自动门
开环控制系统：像这样信息只从输入端传递到输出端，没有信息反馈的控制 系统，称为开环控制系统。
3、控制系统的分析方法
• 功能模拟方法
以功能和行为的相似性为基础，用“模型” 模拟原型的功能和行为的方法 。
黑箱方法
通过对系统的输入与输出的关系的研究推 断系统内部结构和功能的方法，通过观测黑 箱外部的输入信息(外界对黑箱的影响)和输 出信息(黑箱对外界的反应)研究和认识其功 能、特性、结构、机理。
输入
传感器
控制器
控制量
输出
执行器
被控对象
开环控制系统的方框图
人体 热辐射
红外传感器
扩展思考
控制电路
电机
门的开启
转动
或关闭
自动门
• 根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改动，你 还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用方框图表
示你的设计想法。
控制系统方框图：
在控制系统中，为了分析方便，常采用方框来表示系统的 环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图 称为控制系统的方框图。
太
阳 能 路 灯
自 动 门
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1
人工控制
自动控制
自动控制
控制实例1
自动控制
人工控制 人工控制
控制实例1
自动控制
人工控制
控制的应用
控制的应用自古就有，并 在近代得到迅速发展，在社会 生产生活的各个领域都有极其 广泛的应用。
定时器进水阀门游泳池
设定注水时间 水流量 游泳池水位
(输入)
(输出)
• 自动门的控制系统
• 控制电路 电机 自动门
• 红外线信号
转动 门的开启或关闭
列举你所知道的开环控制系统：
控制系统的特征 电灯的的控制
输入 “开与关”
电路、灯
输出 灯“亮与灭”
电风扇的控制
输入 风速挡位
电路、电机、扇叶
输出 风速
1、消除干扰 2、减弱干扰 3、提高控制系统性能
2、反馈
1、什么是反馈
控制系统中，输出量通过适当的检测装置 返回到输入端并与输入量进行比较的过程， 就是反馈 。
2、系统工程最重要的定理是反馈原理。一个 系统要让它安定运行下去必须有反馈系统。 反馈有两种，一种是叫正反馈，一种叫负反 馈。系统在运行中不断会受到周围信号的干 扰，正反馈的作用是把这些干扰信号放大到 无限大，让这个系统崩溃。负反馈的作用是 把这些信号缩小到最小，让它不影响系统的 安全运行，让系统处于一个稳定状态。
1、控制系统
自行车行驶速度的控制：
脚踩的力 脚蹬、曲柄、链轮、 自行车行驶的速度
（输入） 中轴、链条、飞轮
(输出)
电风扇的风速控制:
电风扇风速的挡位 电机、扇叶 风速
(输入)
(输出)
什么叫控制系统:
任何一种控制的实现,都要通过若干个环节,这些环节就 构成了一个系统,称为控制系统.
控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系.
较的过程，就是反馈。
投篮
篮圈 的位
+×
置
-
控制器 （大脑）
执行器 （手）
被控对象 （篮球）
监测装置（眼睛）
篮球实 际投掷 的位置
闭环控制系统的工作过程
从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与 输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的 控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量 （输出量）的偏差。
天上降落的雨水
用来灌溉农田 发电
引起洪涝灾害
骑自行车
代步、省力 摔跟头
撞到物体和别人
苹果树
采取的手段
病虫害防治、果树管理、 土壤管理等等
雨水
兴修水利、建水电站、 水源管理等等
骑自行车
控制速度、骑车的技术、 车的维护等等。
控制对象 控制目的
控制手段
种苹果树 苹果树
雨水
雨水
果实多又大 灌溉农田
病虫害防治、果树管理、 土壤管理等等
瓦特式速度调节器原理1
• 闭环控制系统的工作过程
从反馈看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输 入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响 的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少 被控量的偏差。
• 闭环控制系统与开环控制系统的比较
开环控制系统本身不能对被控量进行调整和补偿。
由于某种干扰信号的作用使输出信号出现非正常状态 时，系统本身没有自动纠正能力，必须借助与人工。 闭环控制系统则不然，不论何种原因造成系统的输出 量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减 小这一偏差。
音响
音量的调节
旋钮
热课水本器P97：马调上节行出动水口温 度的高低
喷雾器
给庄稼治病
洪水 人力三轮车
安息洪波、大 治水患
改变三轮车行 驶的方向
改变燃气火头 的大小
操作喷雾器的 手柄
疏通河道，泄 洪为主
双手转动车把
控制的手段
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，控制有人工控制和 自动控制。
兴修水利
雨水 雨水
雨水 雨水
发电
建水电站
减少洪涝灾害 洪水预报
骑自行车 自行车
安全行驶 控制速度、骑车的技术、 车的维护等等
控制是普遍存在。
• 遥控航模飞机 • 抽水马桶水箱的自动控制系统
抽水马桶水箱的自动控制系统
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。
从人工干预的情形来分：
人工控制： 控制的过程是在人的直接干预下进行的。
如：人工纺纱、打开普通自来水龙头，揿按键打开电灯、驾驶汽车等；
关/开 门
驾驶汽车
自动控制：
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。
如：数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等
控制实例
由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值 时，闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值， 并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比 较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给 定值，达到精确控制的目的。所以，一个闭环控制系统， 能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。
工业生产、城市交通、农业生产、航天技术等等
什么是控制
事物的发展与变化具有多样性。
如果人们想达到一定的目的，就必须 采取一定的手段来实现。
控制的定义： 人们按照自己的意愿和目的，通过
一定的手段，使事物向期望的目标发 展，这就是控制。
事物的发展与变化
一棵苹果树
结不出苹果 结的苹果又多又大 结出苹果又小又酸
电饭煲
输入 电源电信号
输出 锅内的温度
脱粒机
电源电信号
脱粒机的转速
红外水龙头 人手的红外线信号 水龙头出水量
控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统
一、开环控制系统
1、什么是开环控制系统 ——如果控制系统的输出结果对系统的控制没 有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量 的改变，即没有反馈。
游泳池注水控制系统
水车
温室
农田灌溉
电源
控制室
水泵
农田灌溉
锤式微灌
折射式微喷
射流式微喷
控制在军事、国防中的应用
控制应用到军事国防中，提高了国家防备和抵抗 侵略的能力，为保卫国家的主权、统一、领土完整和 安全提供了必要的条件。
“神舟五号” 返回地面。
导弹、火箭
控制在日常生活中的应用
控制应用到日常生活中，提高了人们的生活质量， 人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境， 使之满足人们的要求。
第四单元 控制与设计 一、控制的手段与应用
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。
了解控制
我们听到过的“控制”
自动控制、控制情绪、自我控制的能力、控制温度 控制人口增长、控制病情等等
“控制”存在与当今社会的各个方面。