控制與設(shè)計(jì)-通用技術(shù)必修二課件資料

1、第四單元第四單元 控制與設(shè)計(jì)控制與設(shè)計(jì) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋天臺(tái)育青中學(xué)天臺(tái)育青中學(xué)余昌浩余昌浩在飛機(jī)飛行過(guò)程中，為什么要關(guān)閉手機(jī)在飛機(jī)飛行過(guò)程中，為什么要關(guān)閉手機(jī)在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素以外，引起被控量變化的各種因素成為干擾因素成為干擾因素一干擾因素一干擾因素干擾因素干擾因素自行車在行駛過(guò)程中受哪些因素的影響自行車在行駛過(guò)程中受哪些因素的影響馬上行動(dòng)馬上行動(dòng)在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況是否屬在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素？于影響其溫度控制的干擾因素？（1

2、 1）開(kāi)電冰箱門(mén)）開(kāi)電冰箱門(mén)（2 2）電冰箱所在房間的溫度）電冰箱所在房間的溫度 從從20C20C變到變到30C30C；（3 3）把熱菜或熱飯放入電冰箱中；）把熱菜或熱飯放入電冰箱中；（4 4）在電冰箱外放一盆冷水。）在電冰箱外放一盆冷水。 干擾因素的克服干擾因素的克服控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)在工作過(guò)程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定?？照{(diào)器的溫度控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，它能克服室外空調(diào)器的溫度控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，它能克服室外溫度變化這一干擾，當(dāng)室外溫度升高時(shí)，空調(diào)器監(jiān)測(cè)出溫度變化這一干擾，當(dāng)室外溫度升高時(shí)，空調(diào)器監(jiān)測(cè)出干擾引起的室內(nèi)溫度變化，通過(guò)啟動(dòng)壓縮機(jī)降溫

3、來(lái)克服干擾引起的室內(nèi)溫度變化，通過(guò)啟動(dòng)壓縮機(jī)降溫來(lái)克服這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。干擾因素的利用干擾因素的利用飛標(biāo)飛標(biāo)實(shí)際實(shí)際投擲投擲的位的位置置飛標(biāo)的工作過(guò)程可用下圖描述：飛標(biāo)的工作過(guò)程可用下圖描述：控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對(duì)被控對(duì)象（飛象（飛標(biāo)）標(biāo)）檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置（眼睛）（眼睛）靶心靶心的位的位置置干干擾擾駕駛工作過(guò)程形成了一個(gè)閉環(huán)：駕駛工作過(guò)程形成了一個(gè)閉環(huán)：檢測(cè)比較運(yùn)算操作檢測(cè)檢測(cè)比較運(yùn)算操作檢測(cè)控制器控制器（大腦）（大腦）執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對(duì)被控對(duì)象（汽象（汽車）車）檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置（眼睛）（眼睛）給定給定的行的行駛

4、速駛速度度汽車汽車實(shí)際實(shí)際的速的速度度馬上行動(dòng)馬上行動(dòng) 分析分析投擲飛鏢投擲飛鏢和和定速駕駛定速駕駛動(dòng)作過(guò)程動(dòng)作過(guò)程事事 例例輸輸 入入檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置輸輸 出出投擲飛鏢投擲飛鏢定速駕駛定速駕駛靶的位置靶的位置 人的眼睛人的眼睛 飛鏢實(shí)際投飛鏢實(shí)際投擲的位置擲的位置 給定的速度給定的速度 人的眼睛人的眼睛汽車實(shí)際的汽車實(shí)際的速度速度二、反饋1 反饋反饋 控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋（程，就是反饋（feedback）閉眼粘貼：閉眼粘貼：沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，屬于開(kāi)環(huán)控制沒(méi)有反饋

5、環(huán)節(jié)，屬于開(kāi)環(huán)控制人的大腦人的大腦手手粘貼汽車輪胎粘貼汽車輪胎睜眼粘貼：睜眼粘貼：眼睛檢測(cè)反饋大腦，屬眼睛檢測(cè)反饋大腦，屬于閉環(huán)控制于閉環(huán)控制人的大腦人的大腦手手粘貼汽車輪胎粘貼汽車輪胎眼睛眼睛2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響路，輸出量對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響是通過(guò)反饋來(lái)減少被控量（輸出量）的偏差是通過(guò)反饋來(lái)減少被控量（輸出量）的偏差方框圖：方框圖：特點(diǎn)特點(diǎn)：核心：核心：被控被控量量控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控被控對(duì)象對(duì)象檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置給定給定量量閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程：閉環(huán)控制系統(tǒng)

6、的工作過(guò)程：反饋環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)檢測(cè)出被檢測(cè)出被控量的值控量的值反饋反饋到輸?shù)捷斎攵巳攵伺c給與給定值定值比較比較控制器根據(jù)控制器根據(jù)偏差信號(hào)進(jìn)偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)行調(diào)節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程：閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程：如普通電水壺將水加熱至沸騰時(shí)，需要如普通電水壺將水加熱至沸騰時(shí)，需要人工關(guān)閉電源，而自動(dòng)電水壺具有當(dāng)水人工關(guān)閉電源，而自動(dòng)電水壺具有當(dāng)水沸騰時(shí)自動(dòng)切斷電源的功能，這就是運(yùn)沸騰時(shí)自動(dòng)切斷電源的功能，這就是運(yùn)動(dòng)反饋方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的結(jié)果。動(dòng)反饋方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的結(jié)果。這兩種熱水壺有什么區(qū)別這兩種熱水壺有什么區(qū)別3 閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)

7、控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)有無(wú)有無(wú)反饋反饋糾正糾正功能功能控制的控制的精確度精確度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的系統(tǒng)的理解理解簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜干擾信號(hào)時(shí)，干擾信號(hào)時(shí)，沒(méi)有自動(dòng)糾正沒(méi)有自動(dòng)糾正干擾信號(hào)時(shí)，干擾信號(hào)時(shí)，能自動(dòng)糾正能自動(dòng)糾正精確度低精確度低精確度高精確度高無(wú)無(wú)有有單程的系統(tǒng)單程的系統(tǒng)循環(huán)的系統(tǒng)循環(huán)的系統(tǒng)案例分析案例分析供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)目的是使水箱中的水位保持在給定的高度目的是使水箱中的水位保持在給定的高度控制閥門(mén)水位出水進(jìn)水思考：思考：、分析控制系統(tǒng)的組成，被控對(duì)象、被控、分析控制系統(tǒng)的組成，被控對(duì)象、被控量、執(zhí)行器、控制器檢測(cè)器量、執(zhí)行器、控制器檢測(cè)器、水

8、位的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程和干擾因素、水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程和干擾因素、畫(huà)出水位自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的方框圖、畫(huà)出水位自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的方框圖控制系統(tǒng)有控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和檢測(cè)器等組控制系統(tǒng)有控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和檢測(cè)器等組成。成。被控對(duì)象：水箱被控對(duì)象：水箱被控量：水箱中的水位被控量：水箱中的水位執(zhí)行器：閥門(mén)執(zhí)行器：閥門(mén)控制器：機(jī)械或電氣控制裝置控制器：機(jī)械或電氣控制裝置檢測(cè)器：浮球或液位傳感器，是控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)。檢測(cè)器：浮球或液位傳感器，是控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)。水位的自動(dòng)調(diào)整過(guò)程：水位的自動(dòng)調(diào)整過(guò)程：水位下降，液位傳感器測(cè)出水位后與給定植比較水位下降，液位傳感器測(cè)出水位后與給定植比較,其偏差值進(jìn)

9、入控制器，通過(guò)控制器的輸出信號(hào)調(diào)節(jié)閥其偏差值進(jìn)入控制器，通過(guò)控制器的輸出信號(hào)調(diào)節(jié)閥門(mén)，將閥門(mén)開(kāi)大，使水位回升到給定植門(mén)，將閥門(mén)開(kāi)大，使水位回升到給定植當(dāng)出水流量減小時(shí)，通過(guò)控制器調(diào)節(jié)閥門(mén)，將當(dāng)出水流量減小時(shí)，通過(guò)控制器調(diào)節(jié)閥門(mén)，將閥門(mén)關(guān)小，使水位回到給定植的位置。閥門(mén)關(guān)小，使水位回到給定植的位置。給定給定量量控制器控制器閥門(mén)閥門(mén)水箱水箱水箱的水箱的水位水位檢測(cè)裝置（反饋）檢測(cè)裝置（反饋）比較器比較器干干擾擾水位自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的方框圖水位自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的方框圖影響水位控制的干擾因素主要是水箱的出水量影響水位控制的干擾因素主要是水箱的出水量（即用戶使用的水量）、水箱水面蒸發(fā)的水量等。（即用戶使用的水量）、水箱水面蒸發(fā)的水量等。小結(jié)：小結(jié)：、干擾因素：、干擾因素：在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素以外，引起被控量變化的各種因素、反饋：、反饋：控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程反饋的作用：反饋的作用：3 、閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別、閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程能自動(dòng)糾正精確度