典型控制系统案例分析一详解

1、 第二节第二节控制系统的基本组成与工作过程控制系统的基本组成与工作过程郴州市汝城一中郴州市汝城一中 袁利军袁利军控制与设计知识回顾知识回顾控制含义控制含义： 人们根据自己的目的，通过一定的手段，人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定方向发展，就形成了控制。使事物沿着某一确定方向发展，就形成了控制。控制的分类控制的分类: 人工控制人工控制( (手动控制手动控制) )和自动控制。和自动控制。关关/ /开门开门驾驶驾驶汽汽车车一一、典型控制系统案例分析典型控制系统案例分析( (一一) )第二节第二节 控制系统的基本组成与工作过程控制系统的基本组成与工作过程v案例案例1：自动门：自动门

2、1m系统组成及工作过程系统组成及工作过程（10s后）后）红外传感器红外传感器控制器控制器电动机电动机门门自动门自动门传感器传感器控制器控制器执行器执行器对象对象o 系统组成：o 系统的组成及工作过程如图（框图框图）：传感器控制器电动机（执行器）门（被控制对象）输入有人否输出开/关o 从左往右看：当门口有人时，即有输入，传感器感知并形成信号。信号先后经过控制器、电动机的变换与传递，直到把门打开。叫做有输出（门动作，打开）。没有人，则无输入，不发生信号传递，当然没有输出（门无动作，常关）。常见的开环控制系统声控路灯声控路灯红绿灯控制系统红绿灯控制系统o案例案例2：水箱水位控制：水箱水位控制方法一：

3、人工控制方法一：人工控制2功能：功能：当水面达到设定的水位时，当水面达到设定的水位时，关闭进水阀门关闭进水阀门1控制方式：控制方式：人工人工3系统组成：系统组成：水箱（包括水箱里的水）；水箱（包括水箱里的水）；进水阀门进水阀门 4工作过程：工作过程：当水面低于设定水位时，当水面低于设定水位时，人打开阀门放水入水箱，人打开阀门放水入水箱，人眼监视水面高度；人眼监视水面高度；当水面达到设定水位时，当水面达到设定水位时，人关闭阀门。人关闭阀门。红外传感器红外传感器控制器控制器电动门电动门门门人眼人眼人脑和手人脑和手阀门阀门水箱水箱水箱水位人水箱水位人工控制系统工控制系统 自动门自动门传感器传感器控制

4、器控制器执行器执行器对象对象o 人工控制水箱水位控制系统中，传感人工控制水箱水位控制系统中，传感器、控制器、执行器、对象是谁？器、控制器、执行器、对象是谁？1、系统组成：、系统组成：浮子浮子连杆机构连杆机构阀门阀门给定水位给定水位水箱水箱方法二：方法二： 自动控制自动控制（1）当水面下降时，）当水面下降时，浮子下落，浮子下落，带动连杆机构，带动连杆机构，阀门打开，阀门打开，进水；进水；2、工作过程、工作过程（2）当水面达到设定）当水面达到设定水位时，浮子传感，水位时，浮子传感，通过连杆机构，通过连杆机构，将阀门关闭。将阀门关闭。3、功能：、功能： 当水面达到设定水当水面达到设定水位时，自动关闭

5、进位时，自动关闭进水阀门。水阀门。4、控制方式：、控制方式：自动自动水箱水位自水箱水位自动控制系统动控制系统红外传感器红外传感器控制器控制器电动门电动门门门人眼人眼人脑和手人脑和手阀门阀门水箱水箱水箱水位人水箱水位人工控制系统工控制系统 自动门自动门传感器传感器控制器控制器执行器执行器对象对象浮子浮子连杆机构连杆机构阀门阀门水箱水箱o 自动控制水箱水位控制系统中，传感自动控制水箱水位控制系统中，传感器、控制器、执行器、对象是谁？器、控制器、执行器、对象是谁？o若要节约用水，减少水位自动控制水箱内水的容量，应该怎么办？o 水位自动控制比水位人工控制好在哪里？o 答：省人力，有利于将人类从复杂，危

6、险，繁琐的劳动环境中解放出来，并大大提高劳动效率。o 精确。传感器控制器门电动机有人否开/关输入输出v自动门控制系统框图自动门控制系统框图连杆机构阀门水箱浮子反馈输入输出实际水位给定水位v水箱水位自动控制系统框图水箱水位自动控制系统框图水位差水位差（开度）（开度） 二、开环控制系统和闭环控制系统二、开环控制系统和闭环控制系统2、闭环控制系统：、闭环控制系统：（1）定义：有反馈，形成闭环，能将控制的结果反馈回）定义：有反馈，形成闭环，能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的偏差及时调整控制作来与希望值进行比较，并根据它们的偏差及时调整控制作用的系统，称之为用的系统，称之为闭环控制系统

7、闭环控制系统。（2）特征：有）特征：有反馈，有比较反馈，有比较。定义：没有反馈即不存在闭环，控制系统的输出量不对定义：没有反馈即不存在闭环，控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这类控制系统称之为开环控系统的控制产生任何影响，这类控制系统称之为开环控制系统。制系统。1、开环控制系统、开环控制系统3、开环控制系统和闭环控制系统的区别、开环控制系统和闭环控制系统的区别：（1）从形式上看，表现为有反馈和无反馈。）从形式上看，表现为有反馈和无反馈。（2）从本质上讲，在于信息流传递的方式不同。）从本质上讲，在于信息流传递的方式不同。 开环控制系统是单向传递，按输入实现控制。开环控制系统是单向传递，

8、按输入实现控制。 闭环控制系统是反馈传递闭环控制系统是反馈传递，按偏差实现控制按偏差实现控制。常见的闭环控制系统饮水机保温控制饮水机保温控制空调的温度控制空调的温度控制控制系统控制系统反馈反馈控制精度控制精度结构结构成本成本应用范围应用范围开环开环闭环闭环有反馈有反馈无反馈无反馈精度高精度高精度较低精度较低结构复杂结构复杂结构简单结构简单成本高成本高成本低成本低高精度、高高精度、高可靠，系统可靠，系统本身不稳定。本身不稳定。控制精度要控制精度要求不高而系求不高而系统本身很稳统本身很稳定。定。课堂课堂小结小结o 一、案例分析一、案例分析o 1自动门o 2水箱水位控制o 二、开环控制系统和闭环控制系统二、开环控制系统和闭环控制系统o1、有反馈；能将“前一次结果”反馈回来比较o2、会调整，会根据“前一结果”调整；o3、被控量会被控制在一定的值结果稳定；o4、给定量与被控量是可比较的同一种性质的量。 闭环控制系统