第一课时控制系统设计的一般思路

1、第一课时：控制系统设计的一般思路第一课时：控制系统设计的一般思路西安铁一中西安铁一中 邱振东邱振东第四章第四节：控制系统的设计与实施第四章第四节：控制系统的设计与实施一控制系统设计的一般思路一控制系统设计的一般思路 系统要达到的目标？系统要达到的目标？ 控制的对象？控制的对象？ 被控对象的特性？被控对象的特性？ 被控量和控制量？被控量和控制量？ 外界的主要干扰因素？外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？设备和元件？控制系统控制系统的设计的设计实施控制系统所需实施控制系统所需的设备、元件等的设备、元件等系统的成本分系统

2、的成本分析析控制系统调试、控制系统调试、运行和评价运行和评价控制系统的控制系统的方案选择方案选择分析被控对象分析被控对象的主要特征的主要特征明确控制的目的明确控制的目的确定被控量、确定被控量、控制量控制量分析主要的分析主要的干扰因素干扰因素。 。1.选择开怀还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件选择开怀还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件的可行性而定的可行性而定2.找出控制系统的干扰因素，并分清主次，找出最大的找出控制系统的干扰因素，并分清主次，找出最大的干扰因素干扰因素3.要确定控制量和被控量要确定控制量和被控量4.执行器和检测装置的选择执行器和检测装置的选择: 一是要根据控制量和被控一是

3、要根据控制量和被控量的需求，二是根据控制条件量的需求，二是根据控制条件控制系统设计需满足的基本条件控制系统设计需满足的基本条件:能达到控制的目的能达到控制的目的采用易于实现的方式采用易于实现的方式降低控制成本降低控制成本减少对环境的负面影响减少对环境的负面影响1开环控制系统的设计开环控制系统的设计例：电吹风例：电吹风设计要求：设计要求：1、安全、安全2、吹风的大小可以调整、吹风的大小可以调整3、性能稳定、性能稳定设计分析设计分析 例例：电吹风控制系统的设计电吹风控制系统的设计被控对象被控对象电吹风；电吹风；被控量被控量风的速度和温度；风的速度和温度；控制量控制量电机的电压；电机的电压；干扰因素

4、干扰因素房间温度、房间温度、 电源电压的波动；电源电压的波动；方案构思方案构思 选择开环控制系统实现电吹风的控制要求选择开环控制系统实现电吹风的控制要求 设定风的档位就设定了电机的电压和电热丝的阻值设定风的档位就设定了电机的电压和电热丝的阻值,接接通电源后通电源后,电机带动风扇转动电机带动风扇转动,产生的风通过电吹风的电产生的风通过电吹风的电热丝热丝,输出的就是语设定的相对应的发风输出的就是语设定的相对应的发风. 参照各种现有的吹风机，找出性能最稳定参照各种现有的吹风机，找出性能最稳定案例分析：电吹风控制系统的设计案例分析：电吹风控制系统的设计设计要求：设计要求： 电吹风能根据不同的档位（如冷

5、风档、热风电吹风能根据不同的档位（如冷风档、热风档）输出不同种类的风。档）输出不同种类的风。设计分析：设计分析：被控对象：被控对象：被控量：被控量：控制量：控制量：干扰因素：干扰因素：是电吹风装置，是电吹风装置，是风的速度和温度，是风的速度和温度，是电机的电压，是电机的电压，是房间温度、电源电压的波动等。是房间温度、电源电压的波动等。方案构思：方案构思： 选择选择开环控制系统开环控制系统实现电吹风的控制要求。实现电吹风的控制要求。 设定风的档位就设定了电机的电压和电热丝设定风的档位就设定了电机的电压和电热丝的阻值，接通电源后，电机带动一个小风扇转动，的阻值，接通电源后，电机带动一个小风扇转动，

6、产生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设产生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设定的风种相对应的风。定的风种相对应的风。 确定了电吹风控制系统的设计方案后，画出确定了电吹风控制系统的设计方案后，画出必要的电器线路图，选择适当型号的元件和配件，必要的电器线路图，选择适当型号的元件和配件，进行组装、调试。进行组装、调试。 电吹风的控制工作过程：电吹风的控制工作过程： 电吹风是要将其内部电吹风是要将其内部电热丝电热丝的热量通过一个的热量通过一个小电风扇扩散出去。小电风扇扩散出去。工作过程 确定了电吹风控制确定了电吹风控制系统的设计方案后系统的设计方案后.画出必要的电气路画出必要的电气路图图,选择

7、适当型号的选择适当型号的元件和配件元件和配件,进行组进行组装装,调试调试.设定电吹风的设定电吹风的档位档位电机电机,风扇风扇,电热电热丝丝风的速度和温风的速度和温度度2闭环控制系统的设计闭环控制系统的设计 闭环控制系统的基本要求：闭环控制系统的基本要求：1，闭环控制系统必须是稳定的；，闭环控制系统必须是稳定的；2，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；也就是精度要符合要求也就是精度要符合要求3，要有较好的抗干扰性能；，要有较好的抗干扰性能；设计项目 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 例：抽水马桶水箱的自动控制系统例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计的设计设计要求设计要求当水箱中的水位低于某指定的高度时当水箱中的水位低于某指定的高度时,进水口立即进水进水口立即进水.当水箱中的水位达到某一指定高度时当水箱中的水位达到某一指定高度时,进水口停止进