第四章 控制及其设计 课件-2023-2024学年高中通用技术苏教版(2019)必修《技术与设计2》.pptxVIP

控制及其设计

控制的方式与应用

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控制的方式与应用

控制的定义

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，这就是控制。

智能垃圾桶

自动化流水线

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控制的方式与应用

人工控制

智能控制

控制的过程是在人的直接干预或全程干预下进行的。

具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标。

自动控制

在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地朝着期望的方向进行。

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控制的方式与应用

自动控制类型

按照控制信号流和执行部件的不同，自动控制可分为气动控制、液压控制、电动控制、机械控制、电子控制等。

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控制的方式与应用

具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标。

智能控制主要用于解决复杂系统的控制问题。

智能控制

家务机器人

开环控制系统的工作过程

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控制系统的工作过程

雨水收集池水位报警装置

当雨水收集池水位达到溢出高度时，需要报警提示，让家人及时用掉一些水。

上述报警控制装置中，水位是该控制装置的输入，通过水位传感器将信息传送到控制器；当水位达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警。这样一个系统称为控制系统。

给定量\设定量控制最初的信号（在系统开始运行之前由操作者或者控制系统设定的）

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控制系统的工作过程

思考：下面控制系统的输入与输出是什么？

控

制

系

统

输入

输出

控制的结果输出信号

光控小夜灯

自动开关的窗户

红外水龙头

水位报警装置

室内的亮度

室外的雨水信号

手反射的

红外信号

设置水位

的高度

报警声音响、停

水龙头

通、断

窗户

开、关

小灯

亮、灭

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控制系统的工作过程

开环控制系统

控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响

输入量——即控制系统的给定量，如设定时间；

控制器——即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路；

控制量——即执行器的输出信号，如流过水管的水量。

执行器——即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如阀门；

被控对象——即控制系统中所要求控制的装置或生产过程；

输出量——（被控量）即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如浇灌的水量；

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控制系统的工作过程

音乐喷泉

它的工作过程是由“声－电转换装置”将起伏的音乐信号转换为随之而变化的电信号，从而驱动电动机及水泵转动。

音乐声信号强，水泵的转速就快，喷泉的压力和水流量就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就低。

音乐信号的强弱与喷出水柱的高低一一对应。

（音乐）

（声—电转换装置）

（电动机、水泵）

（水泵转速）

（水柱）

（水柱高低）

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控制系统的工作过程

希罗自动门

（烧火）

输入量

（转动轴3）

（水箱1、2和重锤）

（庙门）

（庙门开或闭）

输出量

控制器

执行器

被控制对象

转动量

控制量

闭环控制系统的工作过程

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闭环控制系统的工作过程

土壤湿度控制系统

通过温湿度检测系统，有一个可以检测土壤湿度的传感器，当检测到土壤湿度低于某一设定值的时候，水阀打开，进行浇灌，当上升到最大湿度值的时候，水阀关闭

输入信号是设定的土壤湿度。

湿度传感器检测到的土壤湿度信号返回到控制系统的输入端，通过一个具有计算功能的装置（比较器），与给定湿度值作比较。

当实际湿度比设定湿度低时，控制器控制电磁阀打开，给植物浇水；

当实际土壤湿度达到设定的土壤湿度时，控制器发出信号关闭电磁阀，停止浇水。

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闭环控制系统的工作过程

闭环控制系统

控制系统的输出量会对系统的控制产生影响

图中，检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端；

比较器将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；

控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；

执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在给定的范围内。

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反馈通道。

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闭环控制系统的工作过程

闭环控制系统的重要特征——反馈

在自动控制系统中，将输出量通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。

在带有反馈的控制系统中，既存在由输入端到输出端的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，带有反馈的控制系统就是前面所述的闭环控制系统。在工程中，反馈控制是自动控制中不可缺少的形式。

感应洗手→

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闭环控制系统的工作过程

干扰因素

在控制系统中，除输入量（给定量）以外，引起被控量变化的各种因素都可以视为干扰因素。

冬天使用电饭锅做饭比夏天更加费电

当电饭锅在保温状态时，频繁地打开锅盖并将冷的食物放入锅中

外界环境

人为原因

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闭环控制系