典型控制系統(tǒng)案例分析一

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

2、例案例1：自動(dòng)門：自動(dòng)門 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(duì)象對(duì)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(duì)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

3、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：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

4、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(duì)象對(duì)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(duì)象是誰？器、控制器、執(zhí)行器、對(duì)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

5、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(duì)象對(duì)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

6、、執(zhí)行器、對(duì)象是誰？器、控制器、執(zhí)行器、對(duì)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

7、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)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(duì)定義：沒有反饋即不存在閉環(huán)，控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì) 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

8、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，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(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 控制精度要控制精度要 求不高而系求不高而系 統(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)的特點(diǎn)閉環(huán)