典型控制系統(tǒng)案例一

1、 第二節(jié)第二節(jié)控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程郴州市汝城一中郴州市汝城一中 袁利軍袁利軍控制與設(shè)計(jì)知識(shí)回顧知識(shí)回顧控制含義控制含義： 人們根據(jù)自己的目的，通過一定的手段，人們根據(jù)自己的目的，通過一定的手段，使事物沿著某一確定方向發(fā)展，就形成了控制。使事物沿著某一確定方向發(fā)展，就形成了控制。控制的分類控制的分類: 人工控制人工控制( (手動(dòng)控制手動(dòng)控制) )和自動(dòng)控制。和自動(dòng)控制。關(guān)關(guān)/ /開門開門駕駛駕駛汽汽車車一一、典型控制系統(tǒng)案例分析典型控制系統(tǒng)案例分析( (一一) )第二節(jié)第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程v案例案例1：自動(dòng)門：自動(dòng)門

2、1m系統(tǒng)組成及工作過程系統(tǒng)組成及工作過程（10s后）后）紅外傳感器紅外傳感器控制器控制器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)門門自動(dòng)門自動(dòng)門傳感器傳感器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象o 系統(tǒng)組成：o 系統(tǒng)的組成及工作過程如圖（框圖框圖）：傳感器控制器電動(dòng)機(jī)（執(zhí)行器）門（被控制對象）輸入有人否輸出開/關(guān)o 從左往右看：當(dāng)門口有人時(shí)，即有輸入，傳感器感知并形成信號(hào)。信號(hào)先后經(jīng)過控制器、電動(dòng)機(jī)的變換與傳遞，直到把門打開。叫做有輸出（門動(dòng)作，打開）。沒有人，則無輸入，不發(fā)生信號(hào)傳遞，當(dāng)然沒有輸出（門無動(dòng)作，常關(guān)）。常見的開環(huán)控制系統(tǒng)聲控路燈聲控路燈紅綠燈控制系統(tǒng)紅綠燈控制系統(tǒng)o案例案例2：水箱水位控制：水箱水位控制方法一：

3、人工控制方法一：人工控制2功能：功能：當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定的水位時(shí)，當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定的水位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥門關(guān)閉進(jìn)水閥門1控制方式：控制方式：人工人工3系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：水箱（包括水箱里的水）；水箱（包括水箱里的水）；進(jìn)水閥門進(jìn)水閥門 4工作過程：工作過程：當(dāng)水面低于設(shè)定水位時(shí)，當(dāng)水面低于設(shè)定水位時(shí)，人打開閥門放水入水箱，人打開閥門放水入水箱，人眼監(jiān)視水面高度；人眼監(jiān)視水面高度；當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，人關(guān)閉閥門。人關(guān)閉閥門。紅外傳感器紅外傳感器控制器控制器電動(dòng)門電動(dòng)門門門人眼人眼人腦和手人腦和手閥門閥門水箱水箱水箱水位人水箱水位人工控制系統(tǒng)工控制系統(tǒng) 自動(dòng)門自動(dòng)門傳感器傳感器控制

4、器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象o 人工控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感人工控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？1、系統(tǒng)組成：、系統(tǒng)組成：浮子浮子連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)閥門閥門給定水位給定水位水箱水箱方法二：方法二： 自動(dòng)控制自動(dòng)控制（1）當(dāng)水面下降時(shí)，）當(dāng)水面下降時(shí)，浮子下落，浮子下落，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，閥門打開，閥門打開，進(jìn)水；進(jìn)水；2、工作過程、工作過程（2）當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定）當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，浮子傳感，水位時(shí)，浮子傳感，通過連桿機(jī)構(gòu)，通過連桿機(jī)構(gòu)，將閥門關(guān)閉。將閥門關(guān)閉。3、功能：、功能： 當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定水當(dāng)水面達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉

5、進(jìn)位時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閥門。水閥門。4、控制方式：、控制方式：自動(dòng)自動(dòng)水箱水位自水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)控制系統(tǒng)紅外傳感器紅外傳感器控制器控制器電動(dòng)門電動(dòng)門門門人眼人眼人腦和手人腦和手閥門閥門水箱水箱水箱水位人水箱水位人工控制系統(tǒng)工控制系統(tǒng) 自動(dòng)門自動(dòng)門傳感器傳感器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象浮子浮子連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)閥門閥門水箱水箱o 自動(dòng)控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感自動(dòng)控制水箱水位控制系統(tǒng)中，傳感器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？器、控制器、執(zhí)行器、對象是誰？o若要節(jié)約用水，減少水位自動(dòng)控制水箱內(nèi)水的容量，應(yīng)該怎么辦？o 水位自動(dòng)控制比水位人工控制好在哪里？o 答：省人力，有利于將人類從復(fù)雜，危

6、險(xiǎn)，繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來，并大大提高勞動(dòng)效率。o 精確。傳感器控制器門電動(dòng)機(jī)有人否開/關(guān)輸入輸出v自動(dòng)門控制系統(tǒng)框圖自動(dòng)門控制系統(tǒng)框圖連桿機(jī)構(gòu)閥門水箱浮子反饋輸入輸出實(shí)際水位給定水位v水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖水位差水位差（開度）（開度） 二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)2、閉環(huán)控制系統(tǒng)：、閉環(huán)控制系統(tǒng)：（1）定義：有反饋，形成閉環(huán)，能將控制的結(jié)果反饋回）定義：有反饋，形成閉環(huán)，能將控制的結(jié)果反饋回來與希望值進(jìn)行比較，并根據(jù)它們的偏差及時(shí)調(diào)整控制作來與希望值進(jìn)行比較，并根據(jù)它們的偏差及時(shí)調(diào)整控制作用的系統(tǒng)，稱之為用的系統(tǒng)，稱之為閉環(huán)控制系統(tǒng)

7、閉環(huán)控制系統(tǒng)。（2）特征：有）特征：有反饋，有比較反饋，有比較。定義：沒有反饋即不存在閉環(huán)，控制系統(tǒng)的輸出量不對定義：沒有反饋即不存在閉環(huán)，控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這類控制系統(tǒng)稱之為開環(huán)控系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這類控制系統(tǒng)稱之為開環(huán)控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。1、開環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)3、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別：（1）從形式上看，表現(xiàn)為有反饋和無反饋。）從形式上看，表現(xiàn)為有反饋和無反饋。（2）從本質(zhì)上講，在于信息流傳遞的方式不同。）從本質(zhì)上講，在于信息流傳遞的方式不同。 開環(huán)控制系統(tǒng)是單向傳遞，按輸入實(shí)現(xiàn)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)是單向傳遞，

8、按輸入實(shí)現(xiàn)控制。 閉環(huán)控制系統(tǒng)是反饋傳遞閉環(huán)控制系統(tǒng)是反饋傳遞，按偏差實(shí)現(xiàn)控制按偏差實(shí)現(xiàn)控制。常見的閉環(huán)控制系統(tǒng)飲水機(jī)保溫控制飲水機(jī)保溫控制空調(diào)的溫度控制空調(diào)的溫度控制控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)反饋反饋控制精度控制精度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)成本成本應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍開環(huán)開環(huán)閉環(huán)閉環(huán)有反饋有反饋無反饋無反饋精度高精度高精度較低精度較低結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單成本高成本高成本低成本低高精度、高高精度、高可靠，系統(tǒng)可靠，系統(tǒng)本身不穩(wěn)定。本身不穩(wěn)定?？刂凭纫刂凭纫蟛桓叨登蟛桓叨到y(tǒng)本身很穩(wěn)統(tǒng)本身很穩(wěn)定。定。課堂課堂小結(jié)小結(jié)o 一、案例分析一、案例分析o 1自動(dòng)門o 2水箱水位控制o 二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)二、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)o1、有反饋；能將“前一次結(jié)果”反饋回來比較o2、會(huì)調(diào)整，會(huì)根據(jù)“前一結(jié)果”調(diào)整；o3、被控量會(huì)被控制在一定的值結(jié)果穩(wěn)定；o4、給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量。 閉環(huán)控制系統(tǒng)