4.2_控制系统的基本组成.ppt

第四章 控制与设计 第二节　 控制系统的基本组成与工作过程 学习目标 1.理解控制系统的概念和组成； 2.熟悉简单控制系统的工作过程； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程。 什么是控制系统？ 游戏：画鼻子 控制系统的分类 思考：厕所节水器工作原理 　　厕所节水器由红外线热敏探测器、微电脑程控器、低压直流电磁阀组成，它的工作原理是通过红外线人体感应来完成工作的，当有人在探测器前活动，探测器立即红色灯光闪烁，表示已经感应到人，同时探测器将感应信号传送给微电脑程控器，由控制器控制电磁阀打开放水，注水时间可以自由调节。来人放水，无人停水，特别适用于学校、机关、商场、工厂等单位的沟槽式厕所，节水效率高，安全省电。人体红外线感应100%识别，可以识别不同颜色、不同材质的物体（衣物），漏冲率为零。 红外线探测器 在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。 红外线探测器 　　这种探测器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。 　　为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 　 开环控制系统方框图 开环系统的重要说明 1.输出量≠控制量，输出量=被控量； 2.设定量=输入量； 3.控制量：一般是影响被控量变化的因素； 4.控制器：具有决策能力的装置，至少是一个“二选一”的判断装置(如果不能回答，则此部分写控制器)； 5.控制对象：取决于控制目标，往往是实际空间物； 6.执行器：实施控制决策的装置（输入是信息，输出往往是实际一个动作或物理量，如门转动角度）； 希罗的自动门 公元1世纪，希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和液压为动力的自动门。 自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的；当有人来到门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。 自动门的功能和技术要求有： 功能： （1）无人时，常关； （2）有人时，开门。 技术要求： （1）当人距门1m时，门即打开。 （2）门打开后，延时10s后关门。 系统组成：门、电动机、控制器、传感器。 工作过程 （1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号（2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）； （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象） （4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 系统组成与工作过程如图： 微波传感器 自动门传感器分为微波传感器和红外传感器。 微波感应器是基于一独特的微波传输技术，其超薄的天线能实现多种频谱。微波传感器应用Doppler（多普勒）雷达定理传送低功率微波并接收物体反射回的能量。若物体的运动被自动门传感器检测到，其反射微波频率与传送频率产生偏移，从而在输出端产生一低频电压。 多普勒原理 多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等工作的雷达。所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正比，与振动的频率成反比。 微波传感器 ????微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，自动门就会关闭，对门机有一定的保护作用；??? 红外感应器 红外感应器原理说的是，一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。 红外感应器 ?红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员出入的场所。????另外，如果自动门接受触点信号时间过长，控制器会认为信号输入系统出现障碍。而且自动平移门如果保持开启时间过长，也会对电气部件产生损害。由于微波雷达和红外传感器并不了解接近自动门的人是否真要进门，所以有些场合更愿意使用按键