控制系统的设计与实施》

精选PPT
3
1）要设计好一个控制系统，需要做到：
（1）明确这个系统要达到的目的是
什么？
（2）所要控制的对象是什么？
（3）被控对象有哪些重要特征？被
控量和控制量分别是什么？
被控对象的特征往往难以直接得到，
通常是通过了解被控对象的输入与输
出之间的关系来分析它的基本特性，
从而确定控制器的精运选PPT 算方式。
值时，便切换到电加热器加热的状态。
一般来说，宾馆供应的热水温度要比较高
，使客人有调节的余地，因此它必须保证热水高
于一定的温度。其方法是设计一个闭环温度控制
系统，使供应的热水不低于某一温度。
精选PPT
21
控制系统的工作过程大致如下：测温装置测量 储水箱热水的温度，当水温低于某一给定温度 时，控制装置将输出一个信号去接通加热装置， 使之给水箱加热；当温度高于给定温度时，控 制装置就会切断加热器电源，停止加热。
4
（4）外界的主要干扰因素有哪些？ 一个控制系统中可能同时存在若干个干扰因素， 需要分清主次，找出对系统影响最大的干扰因 素。 （5）选择怎样的设计方案既能达到目的，又经 济、又易于实现。 为达到实现控制的目的，应采用易于实现的控 制方式，降低控制成本、减少对环境的负面影 响等。 （6）如何选择设备和元件。 注意在选择元器件时要优先考虑标准件的使用。
精选PPT
14
2、控制系统的设计与实施案例
我们了解了控制系统设计的一 般思路，下面我们一起来分析和了 解控制系统的设计与实施案例。
阅读书中案例《自动升旗简易 控制装置的设计》
精选PPT
15
各方案的特点：
方案A：在控制上采用机械装置，对电子知 识要求不高，但升旗和唱国歌的启动需要 人工同步，定时装置的精度不高，容易产 生不协调现象。
精选PPT
5
在以上问题都确定后：
（1）要根据实际设计对控制精度的要 求以及条件的可行性来确定是用开环 控制系统还是闭环控制系统来实现所 要最终达到的目的。 （2）画出控制方框流程图。 （3）画出必要的设计图纸（控制电路 设计或系统结构设计）和实施图纸， 撰写设计说明书等。
精选PPT
6
2）开环控制系统的设计
精选PPT
13
具体方案可以有：
1）将杠杆支点右移，使浮球在较小的高度 上关闭进水阀。 2）在水箱中放入比水重的物体，起到减小 水箱平均截面积的作用。 3）控制进水阀开启的时间，使其在水未放 完之前关闭出水阀。这相当于改变设定高度。 4）在水箱中放置1~2块砖头，以减少水箱的 实际蓄水量。 5）设计两种冲水方式，一种是半箱水冲洗， 一种是整箱水冲洗。
这一过程的的方框图可以表示如下：
给定 温度
热
控制
加热
水
装置
装置
箱
测温装置
精选PPT
输出 温度
22
精选PPT
11
案例分析：抽水马桶水箱的自动控 制系统的设计。
这个案例是闭环控制系统设计的实 例，用以说明闭环控制系统设计的过 程与方法，体现控制系统设计的一般 思路。
精选PPT
12
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？
水箱一次的冲水量实际上是随水箱的横截面积 和水位设定高度而变化的， 即：冲水量=水箱的横截面积×设定高度 因此，要减少每次冲水量，应该从减少水箱横 截面积和设定高度入手。
电风扇控制系统的设计： 被控对象——电风扇， 被控制量——电风扇输出的风速， 控制量——电机的转速。 设计的目的有： 一是有定时关闭电风扇。 二是有不同的风速。 三是又定时，又有不同的风速。
精选PPT
7
案例分析：电吹风控制系统的设计
请同学快速阅读书中案例《电 吹风控制系统的设计》，分析 这个系统要达到的目的是什么？ 控制的对象是什么？被控对象 有哪些特性？被控量的控制量 分别是什么？外界的干扰因素 是什么？经济实用？
精选PPT
8
被控对象——电吹风； 被控量——风的速度和温度； 控制量——电机的电压； 干扰因素——房间温度、电源电压的 波动；
精选PPT
9
来自百度文库
这个案例是开环控制系统设计 的案例，用以说明开环控制系统设 计的过程与方法，体现控制系统设 计的一般思路。
精选PPT
10
3）闭环控制系统的设计
对于简单的闭环控制系统有如下的要求： (1)必须是稳定的。一是工作时要稳定，二是 干扰出现时要稳定，这个稳定是通过调节而出 现的稳定。 (2)控制精度要符合要求,即系统的输出值与给 定值之差应控制在允许的范围之内。 (3)有较好的抗干扰性能。 (4)几项要求有时产生矛盾，要平衡有侧重点 的解决。
自 行 车 轮
摩 擦 轮
传 动 机 构
发 电 机
能 稳 压 装
置
电视机
精选PPT
20
2.（1）一般家用太阳能热水器温度控制是如
何实现的？
家用太阳能热水器通常都是在出水的地方装有
冷水管和热水管，使用时，通常采用不断调节热
水管和冷水管的流量实现温度控制。
（2）这是一个闭环控制系统，其中有一个感
温元件不断测量出水管内的水温，当水温低于某
设计的一般思路是什么？
发现与明确问题
制定设计方案 制作模型或原型
控制也需要设计。
测试评估及优化
产品的使用与维护
精选PPT
1
第四单元 控制与设计 第四节 控制系统的设计与实施
精选PPT
2
1、控制系统设计的一般思路:
我们知道在设计的一般过程中， 首先要发现和明确问题，那么在对控 制系统进行设计时我们要明确那些问 题呢？
方案B：此方案同样有启动不容易同步的问 题，但定时器的精度较高。
精选PPT
16
方案C：可以增加学生的知识面，但需要补充电 子线路的知识，比较费时，课时难以保证。
方案D:升旗和唱国歌同步启动，由于CD唱机比 较普遍，器材准备较其它方案容易。
因此：方案D实现较容易。
其实，对升旗来说，可以采用人工控制。
精选PPT
17
小结:
1、控制系统设计的一般思路。 2、控制系统的设计与实施案例。
精选PPT
18
练习:
1.水车 2.晾衣控制装置
精选PPT
19
章节练习：
1.该套装置中，综合运用了机械能转化为电能及
稳压等技术原理，运用了蓄能、系统、稳压和控
制等多种技术。其简要过程可以用方框图表示如
下：
脚踏 运动
蓄