第四章 第二节控制系统的组成和描述

第四章 第二节
控制系统的组成和描述
林晓明 广州市南海中学
一、控制系统的组成
案例1、投掷飞镖
期望值
大脑
肢体
飞镖
落点
投掷飞镖的控制过程包括了 下面几个组成部分：
大脑
命令 发出者
肢体
命令 执行者
飞镖
命令的 作用对象
案例2：骑自行车的控制过程
期望值
大脑
肢体 眼睛
自行车
行驶 方向
比较器 控制器
执行器 反馈环节
期望值
离心 调节器
控制阀 齿轮组
发动机
转速
小组讨论1
全班分四个小组，每小组一个项目进 行讨论，并选一个代表同学回答。
讨论内容： 1、控制系统的控制过程如何？ 2、系统的组成及相关量是那些？ 3、如何方框流程图来描述？
1、供水水箱的水位自动控制系统
2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
抽水马桶中的 杠杆比 水位控制 较
进水量
进水阀 水箱 门
系统名称 控制 控 执行 被 被控 器 制 器 控 量 量 对 象 路灯黑夜/ 亮度 无 路灯 路 路灯 白天自动 检测 开关 灯 开/关 开关控制 器 装置
给定 反 量 馈 环 节 设定 无 亮度
小结：
1、控制系统的组成： 控制器、执行器、被控对象、反馈环节 2、相关量： 控制量、被控量、给定量
被控对象 被控量
有何不同？
期望值
大脑
大脑
肢体
肢体 眼睛
飞镖
落点
期望值
自行车
行驶 方向
反馈环节
输入
信号处理 反馈环节
输出
案例2、瓦特式速度调节器
期望值
离心 调节器
控制阀 齿轮组
发动机
转速
命令发出者： 离心调节器 控制阀 命令执行者： 命令的作用对象： 发动机
期望值
大脑
肌体
飞镖
落点
图1： 投掷飞镖的控制过程
控制系统 的
框图表示
回顾
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
2、例子分析
回顾
1、供水水箱的水位自动控制系统 2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、开环
框图 给定值 控制器 表示
2、闭环
给定值
控制量
被控量
期望值 离心 调节 器 控制 阀 发动机 转速
齿轮 组
反馈环节
图2： 速度调节的控制过程
构成闭合回路：
输入 反馈环节
输出
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 书本 眼睛
命令的作用对象 是： 反馈环节是：
大脑
手
针、线
眼睛
概念化：
描述性语言 命令发出者 命令执行者 命令的作用对象 反馈环节 期望值 控制目的
概念 控制器 执行器 被控对象 反馈环节 给定量 被控量 对控制对象所产生作用 控制量
给定量
期望值
被控量
大脑
肢体
飞镖
落点
控制器 执行器 被控对象
试一试：
说出速度调节控制过程的给定量、 控制器、执行器、被控对象、反馈环节、 被控量、控制量。
小组讨论2
系统名称 抽水马桶中 的水位控制 电风扇机械 定时开关控 制 路灯黑夜/ 白天自动开 关控制 电冰箱恒定 温度控制 控制器 控制量 执行器 被控对象 被控 量 给定 反馈 量 环节
浮球
水箱
进水阀门 进水管
抽水马桶中 的水位控制 杠杆比较
系统名称 控制器 控制量 执行器 被控对 象
被控量 给定量 反馈环 节 水位 给定水 浮球 位
2、电冰箱工作原理
预置温度 比较器 结果
温度传感器
微型电脑
指令
冷藏室
制 控制 冷 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 象是： 反馈环节是：
冷藏室 温度传感器
小游戏:
请几位同学来给大家演示一 下女红的基本功 “穿针引线”！
“穿针引线”过程中
命令发出者是： 命令执行者是： 命令的作用对 象是： 反馈环节是：
执行器
被控 对象
控制量
被控量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控制器
比较器
执行器
反馈环节
被控 对象
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、供水水箱的水位自动控制系统
2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、供 水水箱 的水位 自动控 制系统
预设 水位 比较器 进水量 水位
控制器
阀门
浮球
水箱
2、加 热炉的 温自动 控制系 统
设定温度 热量 温度
控制器
比较器
加热器
热电偶
加热炉
3、人工 调节液面
给定值
液体输出 量
液面位 置
大脑
比较器
手、阀门
眼睛
容器
4、希 罗的自 动门控 制系统
门的开/关
火炉
连动 系统
相关量
门的开/关
庙门
小结
控制系统的框图表示：
开环
闭环