技术与设计2-第四单元

第四单元控制与设计一、控制的手段与应用二、控制系统的工作过程与方式三、闭环控制系统的干扰与反馈四、控制系统的设计与实施第四单元控制与设计一、控制的手段与应用

1、什么是控制？第四单元控制与设计一、控制的手段与应用

1、什么是控制？

控制是指人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展。

第四单元控制与设计一、控制的手段与应用

2、控制的分类？从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制（又称手动控制）和自动控制。按照执行机构的不同，控制可以分为机械控制、气动控制、液压控制，电子控制等。本书侧重讨论自动控制。

人工控制

——电风扇、普通压力锅、电灯开关、上发条的闹钟、

（又称手动控制）

手动档汽车、电吹风

自动控制

——空调器、自动感应电压力锅、声控开关、自动感应门、全自动洗衣机、电冰箱、红外感应水龙头、

自动装配生产线控制第四单元控制与设计二、控制系统的工作过程与方式

1、什么是控制系统？任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，成为控制系统。

控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系。红外装置检测人体热辐射发出的信号（输入）控制电路电动机自动门转动门的开启或关闭（输出）红外自动感应门控制系统的方框图在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。

第四单元控制与设计二、控制系统的工作过程与方式

2、控制系统的分类？控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统。

第四单元控制与设计二、控制系统的工作过程与方式

3、什么是开环控制系统？开环控制系统是指控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。

输入量控制器执行器被控对象控制量输出量开环控制系统的方框图红外装置检测人体热辐射发出的信号（输入）控制电路电动机自动门转动门的开启或关闭（输出）红外自动感应门控制系统的方框图设定注水时间（输入）定时器进水阀门游泳池水流量游泳池的水位（输出）游泳池注水开环控制系统的方框图第四单元控制与设计二、控制系统的工作过程与方式

4、什么是闭环控制系统？闭环控制系统是指把控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节。给定量控制器执行器被控对象控制量被控量闭环控制系统的方框图+检测装置比较器

与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节。给定水位阀门开关进水阀门游泳池水流量游泳池的水位游泳池水位闭环控制系统的方框图+检测装置比较器第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

1、什么是干扰因素？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称为干扰因素。

控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

2、什么是反馈？

在自动控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入端进行比较的过程，就是反馈。设定温度主弹簧及连接杆（控制器）活动触点（执行器）压缩机电冰箱（被控对象）电路通断电冰箱工作温度电冰箱闭环控制系统的方框图+感温包、膜盒、传动膜片（检测、反馈）比较器第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

3、什么是反馈方法？

利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

4、从反馈的角度看闭环控制系统的工作过程

从反馈来看，闭环控制系统就是指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的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

5、闭环控制系统与开环控制系统的比较开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿。闭环控制系统的优点是控制精度高，不论何种原因造成的系统的输出量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。与开环控制系统相比，闭环控制系统的设计比较麻烦结构也相对复杂，构成控制系统的成本较高。第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

6、什么是功能模拟方法？功能模拟法是指以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。来自外部的信息传感器计算机执行机构输出信号电动机、继电器、阀门等计算机模拟人脑的功能电信号光敏传感器、磁敏传感器、热敏传感器、第四单元控制与设计三、闭环控制系统的干扰与反馈

7、什么是黑箱方法？黑箱方法是指把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。系统的输入控制系统黑箱法系统的输出黑箱看、听、拍西瓜生或熟黑箱第四单元控制与设计四、控制系统的设计与实施

1、设计控制系统要明确的问题

要设计好一个控制系统，应该明确这个系统要达到的目的是什么，所要控制的对象是什么，被控制对象有哪些重要的特性，被控量和控制量分别是什么，外界的主要干扰因素有哪些，选择怎样的设计方案既能达到目的，又经济、易于实现，如何选择设备和元件，等等。第四单元控制与设计四、控制系统的设计与实施

2、开环控制系统的设计

开环控制系统的设计相对比较简单，在明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。第四单元控制与设计四、控制系统的设计与实施

3、闭环控制系统的设计

对于简单的闭环控制系统，有以下基本要求：（1）一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的；（2）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差应控制在允许的范围之内；（3）闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。第四单元控制与设计单元小结1.事物发展具有多种可能性。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的方向发展，就形成了控制。2.人们的控制现象自古就有，随着科学技术的进步，自动控制得以迅速发展。控制的手段多种多样，控制广泛应用于人们的生产生活中。3.开环控制系统是指控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。4.闭环控制系统是指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的控制系统。5.控制系统的工作过程通常可以用方框图来表示。6.