控制与设计-通用技术必修二课件资料

1、第四单元第四单元 控制与设计控制与设计 闭环控制系统的干扰与反馈闭环控制系统的干扰与反馈天台育青中学天台育青中学余昌浩余昌浩在飞机飞行过程中，为什么要关闭手机在飞机飞行过程中，为什么要关闭手机在控制系统中，除输入量（给定值）在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素以外，引起被控量变化的各种因素成为干扰因素成为干扰因素一干扰因素一干扰因素干扰因素干扰因素自行车在行驶过程中受哪些因素的影响自行车在行驶过程中受哪些因素的影响马上行动马上行动在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？于影响其温度控制的干扰因素？（1

2、 1）开电冰箱门）开电冰箱门（2 2）电冰箱所在房间的温度）电冰箱所在房间的温度 从从20C20C变到变到30C30C；（3 3）把热菜或热饭放入电冰箱中；）把热菜或热饭放入电冰箱中；（4 4）在电冰箱外放一盆冷水。）在电冰箱外放一盆冷水。 干扰因素的克服干扰因素的克服控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器监测出温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温

3、来克服干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。这一干扰，使室温保持稳定。干扰因素的利用干扰因素的利用飞标飞标实际实际投掷投掷的位的位置置飞标的工作过程可用下图描述：飞标的工作过程可用下图描述：控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对被控对象（飞象（飞标）标）检测装置检测装置（眼睛）（眼睛）靶心靶心的位的位置置干干扰扰驾驶工作过程形成了一个闭环：驾驶工作过程形成了一个闭环：检测比较运算操作检测检测比较运算操作检测控制器控制器（大脑）（大脑）执行器执行器（手）（手）被控对被控对象（汽象（汽车）车）检测装置检测装置（眼睛）（眼睛）给定给定的行的行驶

4、速驶速度度汽车汽车实际实际的速的速度度马上行动马上行动 分析分析投掷飞镖投掷飞镖和和定速驾驶定速驾驶动作过程动作过程事事 例例输输 入入检测装置检测装置输输 出出投掷飞镖投掷飞镖定速驾驶定速驾驶靶的位置靶的位置 人的眼睛人的眼睛 飞镖实际投飞镖实际投掷的位置掷的位置 给定的速度给定的速度 人的眼睛人的眼睛汽车实际的汽车实际的速度速度二、反馈1 反馈反馈 控制系统中，将输出量通过适当的检测装控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈（程，就是反馈（feedback）闭眼粘贴：闭眼粘贴：没有反馈环节，属于开环控制没有反馈

5、环节，属于开环控制人的大脑人的大脑手手粘贴汽车轮胎粘贴汽车轮胎睁眼粘贴：睁眼粘贴：眼睛检测反馈大脑，属眼睛检测反馈大脑，属于闭环控制于闭环控制人的大脑人的大脑手手粘贴汽车轮胎粘贴汽车轮胎眼睛眼睛2 闭环控制系统的工作过程闭环控制系统的工作过程在系统的输出端与输入端之间存在反馈回在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响路，输出量对控制过程产生影响是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差方框图：方框图：特点特点：核心：核心：被控被控量量控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象检测装置检测装置给定给定量量闭环控制系统的工作过程：闭环控制系统

6、的工作过程：反馈环节反馈环节检测出被检测出被控量的值控量的值反馈反馈到输到输入端入端与给与给定值定值比较比较控制器根据控制器根据偏差信号进偏差信号进行调节行调节闭环控制系统的工作过程：闭环控制系统的工作过程：如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电源，而自动电水壶具有当水人工关闭电源，而自动电水壶具有当水沸腾时自动切断电源的功能，这就是运沸腾时自动切断电源的功能，这就是运动反馈方法实现自动控制的结果。动反馈方法实现自动控制的结果。这两种热水壶有什么区别这两种热水壶有什么区别3 闭环控制系统与开环控制系统的比较闭环控制系统与开环控制系统的比较开环控制系统开环

7、控制系统闭环控制系统闭环控制系统有无有无反馈反馈纠正纠正功能功能控制的控制的精确度精确度结构结构系统的系统的理解理解简单简单复杂复杂干扰信号时，干扰信号时，没有自动纠正没有自动纠正干扰信号时，干扰信号时，能自动纠正能自动纠正精确度低精确度低精确度高精确度高无无有有单程的系统单程的系统循环的系统循环的系统案例分析案例分析供水水箱的水位自动控制系统供水水箱的水位自动控制系统目的是使水箱中的水位保持在给定的高度目的是使水箱中的水位保持在给定的高度控制阀门水位出水进水思考：思考：、分析控制系统的组成，被控对象、被控、分析控制系统的组成，被控对象、被控量、执行器、控制器检测器量、执行器、控制器检测器、水

8、位的自动调节过程和干扰因素、水位的自动调节过程和干扰因素、画出水位自动控制系统工作的方框图、画出水位自动控制系统工作的方框图控制系统有控制器、执行器、被控对象和检测器等组控制系统有控制器、执行器、被控对象和检测器等组成。成。被控对象：水箱被控对象：水箱被控量：水箱中的水位被控量：水箱中的水位执行器：阀门执行器：阀门控制器：机械或电气控制装置控制器：机械或电气控制装置检测器：浮球或液位传感器，是控制系统的反馈环节。检测器：浮球或液位传感器，是控制系统的反馈环节。水位的自动调整过程：水位的自动调整过程：水位下降，液位传感器测出水位后与给定植比较水位下降，液位传感器测出水位后与给定植比较,其偏差值进

9、入控制器，通过控制器的输出信号调节阀其偏差值进入控制器，通过控制器的输出信号调节阀门，将阀门开大，使水位回升到给定植门，将阀门开大，使水位回升到给定植当出水流量减小时，通过控制器调节阀门，将当出水流量减小时，通过控制器调节阀门，将阀门关小，使水位回到给定植的位置。阀门关小，使水位回到给定植的位置。给定给定量量控制器控制器阀门阀门水箱水箱水箱的水箱的水位水位检测装置（反馈）检测装置（反馈）比较器比较器干干扰扰水位自动控制系统工作的方框图水位自动控制系统工作的方框图影响水位控制的干扰因素主要是水箱的出水量影响水位控制的干扰因素主要是水箱的出水量（即用户使用的水量）、水箱水面蒸发的水量等。（即用户使用的水量）、水箱水面蒸发的水量等。小结：小结：、干扰因素：、干扰因素：在控制系统中，除输入量（给定值）在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素以外，引起被控量变化的各种因素、反馈：、反馈：控制系统中，将输出量通过适当的检测装置控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程返回到输入端并与输入量进行比较的过程反馈的作用：反馈的作用：3 、闭环控制系统与开环控制系统的区别、闭环控制系统与开环控制系统的区别闭环控制系统的工作过程闭环控制系统的工作过程能自动纠正精确度