1、控制与设计,控制的含义,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。,控制的对象是什么？,控制要达到什么目的？,采取什么控制手段？,控制的三要素,控制的手段,控制,人工干预的情形,人工控制,自动控制,人工控制控制过程是在人的直接干预和 全程干预下进行的。,如人工纺纱、打开普通自来水龙头、按键打开电灯、驾驶汽车等,自动控制指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。,如数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等。,太阳能路灯,自动门,按照执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制，电子控制等。,机械控制,气动
2、控制,液压控制,电子控制,控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，它涉及到社会生活生产的各个领域。,控制的应用,控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。精密制导武器能够对目标进行精确攻击，火箭能将各种卫星准确送入太空轨道，“神州”飞船遨游太空、准确返回地面，嫦娥探月工程等等，控制起着重要的作用。,有人说“开环控制系统都是人工控制系统”， 自动控制系统都是闭环控制系统你认为这一说 法是否正确，试举例说明。,自动门、声控灯、声控门。,思考,开环控制系统,被控对象,执行器,控制器,输入量,控制量,输出量,红外装置是否检测到人体的热辐射发出的信号,门的开启或关闭,控制系统的输出量不对系统的控制产生
3、任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。,小结：流体类控制系统 一般的执行器是阀门，被控对象是容器,小结：机械运动类控制系统 一般的执行器是电动机,设计一个家用窗帘简易控制 电路，设计要求天亮时自动 开启，天暗时自动关闭。请 画出控制系统方框图。,天亮 天暗,光检测 控制电路,电动机,窗帘开启 或关闭,窗帘,转速,现要求画出雨天自动关窗系统控制方框图,是否 有雨,湿度传感器控制电路,电动机,窗户,开或关,转速,随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一 种具体应用。其工作过程是由 “声电转换装置” 将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这 种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强， 水
4、泵的转速就快，喷头的压力就大，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 泉水柱的高低一一对应。请回答以下问题：,请画出控制方框图,音乐 信号,声电转 换装置 和电机,水泵,喷头,水柱 高低,1、是开环控制系统还是闭环控制系统？ 2、输入量和输出量分别是什么?,转速,有报纸报道，一位八岁小女孩在进某酒店的旋转 大门时，被旋转大门夹住，结果造成重伤。现请 你帮忙设计一个控制系统的方案，使旋转大门遇 到阻力时能够自动停止转动。请你画出该控制系 统的方框图，说明其工作过程。（提示：可以采 用压力传感器检测是否受到阻力）。,当人被旋转大门夹住时，压力传感器会检测到 大门遇到阻力控制电路
5、接收到该信号 。,压力异 常信号,压力传感器 控制电路,电机刹 车装置,门,门锁定,转速,闭环控制系统,控制系统的输出量返回到输入端对控制过程产生影响。,闭环控制系统,给定量,被控量,控制量,控制器,执行器,被控对象,检测装置,控制器,阀门,水箱,给定水位,实际水位,水箱水位自动控制,进水量,加热炉温度自动控制,控制器,加热器,加热炉,给定温度,炉内温度,电流,电冰箱的温度控制系统,空调器温度控制系统方框图：,控制器是控制电路或控制温控装置 执行器是制冷或制热装置 控制对象是“容器” 检测器是检测温度改变的装置,总结：温度控制型控制系统特点,控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的
6、各种因素称为干扰因素。,干扰因素,设定的 飞行航道,飞机,手机信号,实际的 飞行航道,干扰因素的产生原因,环境,人为,影响自行车行驶速度变化的风,影响船只行驶的风浪,手机信号,干扰因素的处理,利用,克服,削弱干扰 消除干扰 提高控制系统的性能（利用反馈）,控制系统中，将输出量通过适当的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。,投掷飞镖,检测装置 （眼睛）,大脑,手,飞镖,靶心位置,飞镖实际投掷位置,控制器,阀门,水箱,给定水位,实际水位,干扰,1、影响水位控制的干扰 因素有哪些？,2、浮球起什么作用？,思考,闭环控制系统与开环控制系统的比较,功能模拟方法和黑箱方法,功能模拟方法
7、：以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。,黑箱方法：通过对系统输入与输出关系的研究，进而得出系统的内部结构及其功能方法。,西瓜,看、听、拍,生或熟,控制系统,输入,输出,黑箱,判断生熟鸡蛋,中医,控制系统的设计,1、开环控制系统的设计,例：普通电风扇控制系统的设计 被控对象电风扇； 被控量电风扇输出的风速； 控制量电机的转速；,闭环控制系统的基本要求： 1，闭环控制系统必须是稳定的； 2，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内； 3，要有较好的抗干扰性能；,2、闭环控制系统的设计,例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计,2、闭环控制系统的设计,一、明确设计目的,二、确定设计方案,三、选择实现方法,四、完成设计,五、评估,简单控制系统的设计过程：,
