开闭环控制系统复习

1、搞笑的自动门搞笑的自动门考点一：解释案例中控制的对象和目的考点一：解释案例中控制的对象和目的1控制的含义：人们按照自己的意愿或目的，通过一定控制的含义：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的的 ，使事物向，使事物向 发展，这就是控制。发展，这就是控制。2理解任何控制现象，都要明确控制理解任何控制现象，都要明确控制 、 和和 。【例题】【例题】(2008(2008年年1010月浙江省高考月浙江省高考) )如图所示如图所示是一个农业温室。要设计该温室的温度自动控是一个农业温室。要设计该温室的温度自动控制系统，下列器件中不需要用到的是制系统，下列器件中不需要用到的是( )A安全监控摄像头安全监控摄像头

2、 B温度传感器温度传感器C加热器加热器D温度控制器温度控制器A(10(10年年3 3月浙江高考月浙江高考) )如图所示为某校学生设计制作的如图所示为某校学生设计制作的自动取汤机，能保持汤的温度在一定范围内。按一下自动取汤机，能保持汤的温度在一定范围内。按一下取汤按钮，就自动落下一只碗，并放出一定量的汤在取汤按钮，就自动落下一只碗，并放出一定量的汤在碗中。在该自动取汤机的温度控制系统中，不需要的碗中。在该自动取汤机的温度控制系统中，不需要的器件是器件是( )A温度传感器温度传感器 B加热器加热器C温度控制器温度控制器 D定时器定时器D考点二：识别人工控制和自动控制考点二：识别人工控制和自动控制

3、1从控制过程中从控制过程中 来分，控制有来分，控制有人工控制和自动控制。人工控制是指控制的过程是人工控制和自动控制。人工控制是指控制的过程是在人的在人的 下进行的。自动控制是指在下进行的。自动控制是指在 的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。行。2按照执行机构的不同，控制可分为机械控按照执行机构的不同，控制可分为机械控制、制、 、液压控制、液压控制、 等。等。【例题】【例题】如图所示的家用烟雾报警器。当厨房中的煤气如图所示的家用烟雾报警器。当厨房中的煤气或液化气达到一定浓度时，感应器触发进行报或液化气达到一定浓度时，感应器触发进行报警。在报

4、警控制过程中，控制方式属于警。在报警控制过程中，控制方式属于( ) A机械控制、人工控制机械控制、人工控制 B电子控制、人工控制电子控制、人工控制 C电子控制、自动控制电子控制、自动控制 D机械控制、自动控制机械控制、自动控制C考点三：针对案例分析控制系统的基本组成、工作过程与方考点三：针对案例分析控制系统的基本组成、工作过程与方式，能画出相应控制系统的方框图式，能画出相应控制系统的方框图控制系统的基本组成：控制系统的基本组成： (给定量给定量)：即控制系统的给定量，如游泳池进水：即控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间；的设定时间； (被控量被控量)：即控制系统所要控制的量，也是控制：即控

5、制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位；系统的输出信号，如游泳池的水位； ：即控制系统中所要求的装置或生产过程，如游：即控制系统中所要求的装置或生产过程，如游泳池；泳池； ：即直接对被控对象进行控制的装置或元件，：即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门；如进水阀门； ：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路；或元件，如控制电路； ：即执行器的输出信号，如流过阀门的水量。：即执行器的输出信号，如流过阀门的水量。开环控制系统的方框图如下：开环控制系统的方框图如下：闭环控制系统的方框图如下：闭环控制系统的方框

6、图如下：【练习】【练习】(2011(2011年年9 9月浙江省高考月浙江省高考) )如图所示是一如图所示是一款可以定时的台灯，将拉绳拉到设定时间位置，打款可以定时的台灯，将拉绳拉到设定时间位置，打开灯的同时定时器开始工作，到达设定时间开关断开灯的同时定时器开始工作，到达设定时间开关断开，将灯熄灭。关于这款台灯的控制系统，下列说开，将灯熄灭。关于这款台灯的控制系统，下列说法正确的是法正确的是( ) A执行器是台灯执行器是台灯 B控制器是拉绳控制器是拉绳 C输入量是设定的定时时间输入量是设定的定时时间 D控制量是台灯的亮度控制量是台灯的亮度C【练习】【练习】(10(10年年9 9月浙江省高考月浙江

7、省高考) )如图所示是上海世博如图所示是上海世博会会“智能化垃圾气力输送系统智能化垃圾气力输送系统”中的垃圾桶，桶内中的垃圾桶，桶内装有容量传感器，当垃圾达到桶容积的装有容量传感器，当垃圾达到桶容积的80%时，该时，该信息传输到垃圾处理控制中心，中心启动千米外的信息传输到垃圾处理控制中心，中心启动千米外的抽风机开始抽气，将垃圾吸往抽风机开始抽气，将垃圾吸往“垃圾收集站垃圾收集站”。关。关于这个控制系统，下列说法正确的是于这个控制系统，下列说法正确的是( ) A执行器是容量传感器执行器是容量传感器 B控制器是抽风机控制器是抽风机 C被控对象是桶内垃圾被控对象是桶内垃圾 D设定值是实际吸出的垃圾量

8、设定值是实际吸出的垃圾量C考点四：知道功能模拟方法和黑箱方法考点四：知道功能模拟方法和黑箱方法 1以以 的相似性为基础，用的相似性为基础，用“ ”模拟模拟“ ”的功能和行为的方法，的功能和行为的方法，就是功能模拟法。例如，在国际象棋的人机对弈中，就是功能模拟法。例如，在国际象棋的人机对弈中，计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手的思维与人下棋。手的思维与人下棋。2把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统 关系的研究，进而推断出系统关系的研究，进而推断出系统 的方法，就是黑箱方法。例如，夏天买西瓜，可以的方法，就

9、是黑箱方法。例如，夏天买西瓜，可以通过通过“看瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹性看瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹性”来判断来判断西瓜的生熟。西瓜的生熟。功能和行为功能和行为模型模型原形原形输入出输出输入出输出内部结构及其功能内部结构及其功能【练习】【练习】(2011(2011年年3 3月浙江省高考月浙江省高考) )下列选项中不下列选项中不属于功能模拟法的是属于功能模拟法的是( )( )D考点五：能根据要求设计简单的控制系统考点五：能根据要求设计简单的控制系统 1控制系统设计必须考虑的基本问题有：控制系统设计必须考虑的基本问题有：明确控制的目的；明确控制的目的；分析被控对象的主要特性；分析被控对象的主要特

10、性；确确定定 ；分析分析 ；方案选择；方案选择； 调试、运行和评价；调试、运行和评价；系统的成本、元件、设备分析等。系统的成本、元件、设备分析等。2对于简单的闭环控制系统，有以下基本要求：对于简单的闭环控制系统，有以下基本要求：一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是 的。的。控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之间之差应控制在给定值之间之差应控制在 。闭环控制系统应有较好的闭环控制系统应有较好的 性能。性能。被控量和控制量被控量和控制量主要的干扰因素主要的干扰因素稳定稳定允许的范围之内允许的

11、范围之内抗干扰抗干扰开环控制系统结构开环控制系统结构控制系统的输出量不对系统的控制产控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响生任何影响系统的输出量仅受输入量控制，输入系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递量到输出量之间的信号是单向传递开环控制系统开环控制系统输入量输入量（人热辐射（人热辐射发出的信号）发出的信号） 控制器控制器（控制电路（控制电路 执行器执行器（电动机（电动机被控对象被控对象（自动门（自动门 输出量输出量（门开或闭（门开或闭控制量控制量（转动）（转动）自动门控制系统自动门控制系统 思考？思考？ 家用窗帘自动控制系统家用窗帘自动控制系统 输入量输入量（有

12、无声音（有无声音控制器控制器（声电传感（声电传感器器执行器执行器（触点延时开（触点延时开关关被控对象被控对象（楼道灯（楼道灯输出量输出量（灯亮或灭（灯亮或灭控制量控制量（电流（电流）楼道自动声控灯装置楼道自动声控灯装置思考？思考？ 火灾自动报警器控制火灾自动报警器控制提示：感烟雾控制装置，报警电路，报警部件提示：感烟雾控制装置，报警电路，报警部件输入量输入量（ 设 定 的 档（ 设 定 的 档位）位）控制器控制器（控制电路（控制电路执行器执行器（电动机（电动机被控对象被控对象（电风扇（电风扇输出量输出量（风速）（风速）控制量控制量（转速（转速普通电风扇控制系统普通电风扇控制系统 思考？：电吹风

13、控制系统思考？：电吹风控制系统 ？闭环控制系统结构闭环控制系统结构被控对象被控对象执行器执行器控制器控制器给定给定量量控制量控制量被控量被控量检测装置检测装置比较器比较器- -+ +系统的输出量返回到输入端并对控制过系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响程产生影响输出量到输入量之间的信号形成一个回输出量到输入量之间的信号形成一个回路路流体类闭环控制系统流体类闭环控制系统控制器控制器（连杆机（连杆机构）构）执行器执行器（进水阀（进水阀门）门）被控对被控对象（水象（水箱）箱）被控量被控量（水箱水（水箱水位）位）给定量给定量（设定的水（设定的水位）位）检测装置检测装置（浮球）（浮球）控制量控制

14、量（进水（进水量）量）比较比较器器抽水马桶的自动控制系统抽水马桶的自动控制系统游泳池游泳池进水阀门进水阀门控制器控制器给定水给定水位位水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（输出）（输出）电极或浮球电极或浮球比较器比较器+ +- -游泳池注水控制游泳池注水控制控制控制器器（重（重锤）锤）执行器执行器（出汽孔（出汽孔）被控对被控对象象（压力（压力锅）锅）被控量被控量（锅内压（锅内压力）力）给定量给定量（重锤重（重锤重力）力）检测装置检测装置（重锤）（重锤）控制量控制量（出汽（出汽量）量）比较比较器器家用压力锅工作原理家用压力锅工作原理小结：流体类控制系统小结：流体类控制系统一般的执行器是阀门，被控

15、对象是容器一般的执行器是阀门，被控对象是容器 温度型闭环控制给定量给定量（设定的温（设定的温度）度）控制器控制器（温控装（温控装置）置）执行器执行器（ 电 热（ 电 热盘盘被 控 对被 控 对象象（ 电 饭（ 电 饭锅）锅）被控量被控量（电饭锅（电饭锅温度温度7080）检测装置检测装置（双金属（双金属片）片）控制量控制量（加热（加热时间）时间）比 较比 较器器家用电饭锅保温控制系统家用电饭锅保温控制系统 控制器控制器（控制装置）（控制装置）执行器执行器（制冷装置）（制冷装置）被控对象被控对象（电冰箱）（电冰箱）被控量被控量（冰箱实（冰箱实际温度）际温度）给定量给定量（设定的温度）（设定的温度）

16、检测装置检测装置（冰箱温控装置）（冰箱温控装置）控制量控制量（制冷量）（制冷量）比较器比较器家用电冰箱温度控制系统家用电冰箱温度控制系统 给定量给定量（设定的温（设定的温度）度）控制器控制器（ 控 制 电（ 控 制 电路）路）执行器执行器（加热或（加热或制冷元件）制冷元件）被 控 对被 控 对象象（花房）（花房）被控量被控量（ 花 房 温（ 花 房 温度）度）检测装置检测装置（温度传感器）（温度传感器）控制量控制量（ 制 冷（ 制 冷制暖量）制暖量）比较比较器器花房温度控制系统花房温度控制系统 一般的一般的控制器是控制电路或控制温控装置，控制器是控制电路或控制温控装置，执行器是制冷或制热装置，

17、执行器是制冷或制热装置，控制对象是控制对象是“容器容器”，检测器是检测温度改变的装置检测器是检测温度改变的装置总结：温度控制型控制系统特点总结：温度控制型控制系统特点1.夏天房间温度控制系统夏天房间温度控制系统(空调空调)提示有控制装置，制冷装置，感温装置提示有控制装置，制冷装置，感温装置 2.粮库温、湿度自动控制系统粮库温、湿度自动控制系统提示有控制装置提示有控制装置 ，降温除湿装置，感温、湿装置，降温除湿装置，感温、湿装置思考？下面控制的工作过程及控制器，执行思考？下面控制的工作过程及控制器，执行器，控制对象，给定量被控量各是什么？器，控制对象，给定量被控量各是什么？人参与型控制人参与型控制被控量被控量（篮球位置）（篮球位置）控制器控制器（大脑（大脑执行器执行器（手）（手）被控对象被控对象（篮球）（篮球）给定量给定量（篮圈位置）（篮圈位置）检测装置检测装置（眼睛）（眼睛）控制量控制量（投掷力）（投掷力）比较器比较器思考：小孩玩夹乒乓球游戏？控制过程思考：小孩玩夹乒乓球游戏？控制过程投篮的过程投篮的过程小结：人参与