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必修2技术与设计2

第四章控制及其设计

一、章节体系

二、知识点

4.1了解控制

（一）控制

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。如骑自行车、调节空调的湿度、机器人、汽车自动生产线等。

（二）手动控制

必须在人的直接干预下才能完成控制任务，称为手动控制。如开关电器，开关水龙头，开车，画画等。

（三）自动控制

如果控制过程不需要人的干预，就能达到期望的控制效果，则称为自动控制。如扫地机器人，全自动洗衣机等。

（四）智能控制

智能控制是指具有智能信息处理、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。

（五）开环控制和闭环控制

开环控制：不能将控制的结果反馈回来影响控制作用的控制过程。

闭环控制：能将控制结果反馈回来与期望值进行比较，并根据它们的误差调整控制作用的控制过程。

开环控制：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制。如：水位定时控制系统、十字路口的红绿灯系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉控制系统等。（苏教版）

闭环控制：把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。

如：土壤湿度控制浇灌系统、电冰箱的湿度控制、空调湿度控制等。（苏教版）

4.2控制系统的组成和描述

（一）控制系统的组成

基准量/给定量控制器执行器被控对象被控量

开环控制系统及其组成部分名称

基准量/给定量控制器执行器被控对象被控量

反馈环节

闭环控制系统及其组成部分名称

（二）控制系统的框图表示

4.3简单控制系统的设计

（一）控制系统设计过程第一步，确定控制目的。

第二步，确定系统的被控量。

第三步，明确系统各项指标。

第四步，确定控制系统的结构。

第五步，建立系统各环节的模型。

第六步，确定待调参数。

第七步，测试系统的性能。

（二）设计实例

LED数码显示器的设计

1．明确设计目的：一位数码显示0-9的数字。

2．确定被控量及设计指标：LED数码管各段的亮或灭。

3．确定系统结构：确定控制手段（手动/自动），控制方式（开环/闭环）。

4．选择实现方法：（1）手动控制，显示“3”。

5．部件模型及主要参数的确定：利用欧姆定律，功率公式计算相关参数。

6．验证、完成你的设计：组装相关零件，测试效果。

7．评估你的设计：是否达到预期目的，收集意见，改进。

8．优化设计：由于只能显示“3”，实际应用价值有限，可采用自动控制，编程实现0-9的显示。

4.4控制中的干扰

（一）干扰对控制功能的影响

干扰：在控制系统中，常有一些变化不定的因素对系统的行为造成不良的影响，这种有害因素，称为干扰。

干扰会使被控对象产生错误动作。

干扰的理解：除输入量以外，引起被控量变化的有害因素才被定义为干扰。

一般来说，闭环控制系统能不断地修正控制效果，以减少被控量和给定量之间的误差。所以闭环控制系统有更好的抗干扰能力。

（二）克服干扰的基本方法

消除法、减弱法、提高系统性能法。

三、学业测试

一、单选题

1．下列属于闭环控制系统的是

A．红绿灯定时控制 B．楼道声控灯的控制C．电冰箱的温度控制 D．金属探测仪的检测报警控制

如图所示的是某款自动感应垃圾桶。当垃圾桶上方的红外线传感器在感应区范围内检测到物体接近时，就会把检测到的信号传给控制模块，控制模块发出信号使电机转动，开启桶盖。当物体离开感应区范围一段时间后桶盖自动关闭。请根据以上描述完成2～4题

2．该自动感应垃圾桶的开闭桶盖控制系统属于

A．手动控制，闭环控制

B．自动控制，闭环控制

C．自动控制，开环控制

D．手动控制，开环控制

3．下列对该控制系统的分析中不正确的是

A．执行器是电机 B．输入量是红外线传感器

C．被控对象是垃圾桶盖 D．控制器是控制模块

4．下列不属于自动感应垃圾桶干扰因素的是

A．电池电量不足 B．垃圾桶附近的强电磁场

C．说话的声音 D．内桶漏水导致的控制电路故障

如图所示的是某智能人体感应LED灯，常用在走廊等地。内置人体微波感应器,当人进入感应范围，人体微波感应器就把检测到的人体信号传输给控制电路，控制电路再发出信号，灯亮，延时一定时间后灯自动熄灭。请根据以上描述完成5～6题

5．该智能人体感应LED灯的控制系统属于

A．手动控制，闭环控制

B．手动控制，开环控制

C．自动控制，开环控制

D．自动控制，闭环控制

6．下列对该控制系统分析不正确的是

A．检测装置是人体微波感应器 B．输入量是检测到的人体信号

C．被控对象是控制电路 D．被控量是灯的亮与灭

7．小明在学习了通用