第一節(jié)了解控制

1、1第四章 控制與設(shè)計(jì)第一節(jié) 了解控制2一、控制的含義 日常生活中我們會(huì)遇到很多關(guān)于控制的問(wèn)題，如控制情緒、病情、溫度、車(chē)速等等。 可見(jiàn)“控制”在我們生活、學(xué)習(xí)中是比較常見(jiàn)的。3課本P107 圖4-1 “嫦娥一號(hào)衛(wèi)星嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”奔月過(guò)程奔月過(guò)程 嫦娥一號(hào)衛(wèi)星經(jīng)過(guò)13天的奔月飛行，4次變軌，1次中途修正，3次近月制動(dòng)，最遠(yuǎn)時(shí)離控制地點(diǎn)達(dá)38萬(wàn)公里，衛(wèi)星能在規(guī)定時(shí)間作出規(guī)定動(dòng)作，依靠的就是精確的控制。41、此次控制我們要、此次控制我們要控制的對(duì)象控制的對(duì)象是什么？是什么？2、此次控制我們要、此次控制我們要控制的目的控制的目的是什么？是什么？3、此次控制我們的、此次控制我們的控制手段控制手段是什么？

2、是什么？嫦娥一號(hào)衛(wèi)星使嫦娥一號(hào)衛(wèi)星按預(yù)定軌道到達(dá)月球。火箭、衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)按預(yù)定程序開(kāi)、關(guān)【討論與思考】5【控制的定義】P108藍(lán)色方框 如果我們希望某一事物按照如果我們希望某一事物按照自己的意愿發(fā)展自己的意愿發(fā)展, ,就要對(duì)其進(jìn)行干就要對(duì)其進(jìn)行干預(yù)預(yù), ,這種這種根據(jù)自己的根據(jù)自己的_,_,通過(guò)一定通過(guò)一定的方法使的方法使_沿著某一確定的沿著某一確定的_發(fā)展發(fā)展, ,就形成了控制就形成了控制。目的事物方向6工業(yè)工業(yè)汽車(chē)組裝流水線汽車(chē)組裝流水線機(jī)器手焊接機(jī)器手焊接【控制無(wú)處不在】7聯(lián)合收割機(jī)聯(lián)合收割機(jī)微灌微灌恒溫大棚恒溫大棚農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)【控制無(wú)處不在】8生活生活【控制無(wú)處不在】9蛟龍?zhí)枌⒅袊?guó)國(guó)旗插在南

3、中國(guó)海 科技科技【控制無(wú)處不在】1966年中國(guó)第一枚核導(dǎo)彈發(fā)射控制勇氣號(hào)火星登陸車(chē) 神舟七號(hào)控制室 10 我們可以看到，我們可以看到，控制是無(wú)處不在的，所以我們了解、學(xué)習(xí)控制是很有，所以我們了解、學(xué)習(xí)控制是很有必要的。必要的。11 通過(guò)上一個(gè)案例的分析，我們看通過(guò)上一個(gè)案例的分析，我們看到嫦娥一號(hào)衛(wèi)星的控制有到嫦娥一號(hào)衛(wèi)星的控制有控制的對(duì)象控制的對(duì)象、控制的目的控制的目的和和控制的手段控制的手段，那其它控，那其它控制是不是都有這三個(gè)部分呢？制是不是都有這三個(gè)部分呢？【分組討論】 12控制實(shí)例分析控制實(shí)例分析（1 1）投飛鏢）投飛鏢13控制實(shí)例分析控制實(shí)例分析（2 2）騎自行車(chē)）騎自行車(chē)14控制

4、實(shí)例分析控制實(shí)例分析（3 3）瓦特式速度調(diào)節(jié)器）瓦特式速度調(diào)節(jié)器通過(guò)控制閥通過(guò)控制閥的調(diào)節(jié)來(lái)控的調(diào)節(jié)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。15151516控制實(shí)例分析控制實(shí)例分析（4）電視制導(dǎo)導(dǎo)彈）電視制導(dǎo)導(dǎo)彈17控制的對(duì)象控制的對(duì)象控制的目的控制的目的控制的手段控制的手段 飛飛 鏢鏢騎自行車(chē)騎自行車(chē)瓦特式速瓦特式速度調(diào)節(jié)器度調(diào)節(jié)器電視制導(dǎo)電視制導(dǎo)導(dǎo)彈導(dǎo)彈【分組討論】 飛鏢擊中靶心控制飛鏢的初速度及方向按預(yù)期方向行駛自行車(chē)控制自行車(chē)的速度及方向發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)彈擊中目標(biāo)使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到希望的轉(zhuǎn)速通過(guò)調(diào)節(jié)器控制控制閥電視攝像機(jī)比對(duì)目標(biāo)調(diào)整方向18【小結(jié)】 控制有三個(gè)要素：控制有三個(gè)要素：19二、控制的分類(lèi)閉環(huán)

5、控制開(kāi)環(huán)控制手動(dòng)控制自動(dòng)控制20閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)：能將控制結(jié)果反饋回能將控制結(jié)果反饋回來(lái)與希望值進(jìn)行比較，并根據(jù)它們的誤差來(lái)與希望值進(jìn)行比較，并根據(jù)它們的誤差及時(shí)調(diào)整控制作用的系統(tǒng)。及時(shí)調(diào)整控制作用的系統(tǒng)。反饋環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)：系統(tǒng)中將控制結(jié)果反饋回來(lái)：系統(tǒng)中將控制結(jié)果反饋回來(lái) 的部分。的部分。閉環(huán)控制的關(guān)鍵要有閉環(huán)控制的關(guān)鍵要有“反饋環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)”。 控制系統(tǒng)的分類(lèi)控制系統(tǒng)的分類(lèi)21 海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍使用了最新研制的的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍使用了最新研制的的“斯斯拉姆拉姆”空對(duì)地反坦克制導(dǎo)導(dǎo)彈，目標(biāo)是打擊伊拉空對(duì)地反坦克制導(dǎo)導(dǎo)彈，目標(biāo)是打擊伊拉克共和國(guó)衛(wèi)隊(duì)精銳近衛(wèi)坦克師。伊拉克坦克雖然克共和國(guó)

6、衛(wèi)隊(duì)精銳近衛(wèi)坦克師。伊拉克坦克雖然進(jìn)行了緊急躲避，但數(shù)十枚導(dǎo)彈依然準(zhǔn)確命中目進(jìn)行了緊急躲避，但數(shù)十枚導(dǎo)彈依然準(zhǔn)確命中目標(biāo)，伊拉克近衛(wèi)坦克師全軍覆沒(méi)。標(biāo)，伊拉克近衛(wèi)坦克師全軍覆沒(méi)。 100公里公里閉環(huán)控制系統(tǒng)案例：肯尼迪航空母艦伊拉克坦克車(chē)隊(duì)22 古代形容一個(gè)人箭術(shù)高超，說(shuō)他是古代形容一個(gè)人箭術(shù)高超，說(shuō)他是“百步百步穿楊穿楊”，我們剛才舉的例子比，我們剛才舉的例子比“百步穿楊百步穿楊”難多難多了。為什么了。為什么“斯拉姆斯拉姆“導(dǎo)彈會(huì)打的這么準(zhǔn)呢？導(dǎo)彈會(huì)打的這么準(zhǔn)呢？23 “斯拉姆”導(dǎo)彈之所以打得這么準(zhǔn)，是因?yàn)樗查L(zhǎng)著“眼睛”當(dāng)然它的“眼睛”和我們的眼睛是不同的， “斯拉姆”導(dǎo)彈采用“電視攝像機(jī)

7、”作為眼睛，采用紅外跟蹤、無(wú)線電指令控制導(dǎo)彈的飛行。24 “斯拉姆斯拉姆”空對(duì)地反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)有空對(duì)地反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)有“反饋反饋環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”，是閉環(huán)控制系統(tǒng)。，是閉環(huán)控制系統(tǒng)。25騎自行車(chē)有騎自行車(chē)有“反饋環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)”，是閉環(huán)控制系統(tǒng)，是閉環(huán)控制系統(tǒng)期望值期望值大腦大腦肢體肢體自行車(chē)自行車(chē)行駛路線行駛路線眼睛眼睛26閱讀P112 例1 人工調(diào)節(jié)液面 人工閉環(huán)控制系統(tǒng)人工閉環(huán)控制系統(tǒng) 反饋環(huán)節(jié)是人的眼睛。反饋環(huán)節(jié)是人的眼睛。27GPS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，GPS就是自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)就是自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)。28控制系統(tǒng)的分類(lèi)控制系統(tǒng)的分類(lèi)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

8、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：控制過(guò)程不控制過(guò)程不將結(jié)果反饋回來(lái)影響控制作將結(jié)果反饋回來(lái)影響控制作用的系統(tǒng)。用的系統(tǒng)。29投飛鏢沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)投飛鏢沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。期望值期望值大腦大腦手手飛鏢飛鏢落點(diǎn)落點(diǎn)30 房間里的電視開(kāi)關(guān)，廚房里的水房間里的電視開(kāi)關(guān)，廚房里的水龍頭以及家用電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)龍頭以及家用電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是簡(jiǎn)單的系統(tǒng)都是簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。31開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán) 結(jié)構(gòu)單一、結(jié)構(gòu)單一、成本低成本低精確度低精確度低閉環(huán)閉環(huán) 精確度高精確度高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高成本高32開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制

9、的應(yīng)用原則：開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制的應(yīng)用原則：（1 1）二者都能實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，）二者都能實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，優(yōu)先考慮開(kāi)環(huán)控制；優(yōu)先考慮開(kāi)環(huán)控制；（2 2）二者可結(jié)合使用。）二者可結(jié)合使用。33開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制的辨別方法：開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制的辨別方法：（1 1）看是否有反饋環(huán)節(jié)。）看是否有反饋環(huán)節(jié)。（2 2）加入干擾，看能否）加入干擾，看能否調(diào)整和改變控制的結(jié)果。調(diào)整和改變控制的結(jié)果。34 35手搖扇手搖扇電風(fēng)扇電風(fēng)扇空調(diào)器空調(diào)器手搖扇子產(chǎn)生手搖扇子產(chǎn)生風(fēng)風(fēng)人打開(kāi)開(kāi)關(guān)，電機(jī)帶人打開(kāi)開(kāi)關(guān)，電機(jī)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生風(fēng)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生風(fēng)自動(dòng)調(diào)溫自動(dòng)調(diào)溫手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)控制手動(dòng)控制自動(dòng)控制自動(dòng)控制36噴墨打印機(jī)人工調(diào)節(jié)液面電風(fēng)扇開(kāi)環(huán)控制

10、系統(tǒng)GPS導(dǎo)航閉環(huán)控制系統(tǒng)【練一練】 37 有人說(shuō)，在前面介紹的投擲飛鏢例子中，有人說(shuō)，在前面介紹的投擲飛鏢例子中，在飛鏢飛出后，運(yùn)動(dòng)員的眼睛可以將飛鏢的在飛鏢飛出后，運(yùn)動(dòng)員的眼睛可以將飛鏢的飛行路線反饋給大腦，存在反饋環(huán)節(jié)，所以飛行路線反饋給大腦，存在反饋環(huán)節(jié)，所以投擲飛鏢過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。投擲飛鏢過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。 【精講點(diǎn)撥】你認(rèn)為這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？不對(duì)； 雖然眼睛可以將飛鏢的飛行路線反饋給大腦，但反饋回來(lái)的結(jié)果不能再影響飛鏢的飛行路線，飛鏢的飛行路線只取決于投擲時(shí)的角度和初速度。38【小結(jié)】 判斷一個(gè)控制系統(tǒng)是不是判斷一個(gè)控制系統(tǒng)是不是閉環(huán)控制系統(tǒng)，不僅要看它閉環(huán)控制系

11、統(tǒng)，不僅要看它是不是有是不是有“反饋反饋”環(huán)節(jié)，還環(huán)節(jié)，還要看反饋回來(lái)的信息要看反饋回來(lái)的信息是不是是不是還能進(jìn)一步影響控制的結(jié)果，還能進(jìn)一步影響控制的結(jié)果，排除干擾。排除干擾。39機(jī)器人擰螺絲電源開(kāi)關(guān) 手動(dòng)控制手龍頭 空調(diào)機(jī) 手動(dòng)控制自動(dòng)控制【練一練】 40【精講點(diǎn)撥】 有人說(shuō)全自動(dòng)洗衣機(jī)有人說(shuō)全自動(dòng)洗衣機(jī)在洗衣服的時(shí)候，也需在洗衣服的時(shí)候，也需要人打開(kāi)開(kāi)關(guān)，選擇程序要人打開(kāi)開(kāi)關(guān)，選擇程序，所以應(yīng)該屬于手動(dòng)控制，所以應(yīng)該屬于手動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。你認(rèn)為這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？不對(duì)； 根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義，指的是控制的過(guò)程（指進(jìn)水、洗衣、甩干）不需要人的干預(yù)，而不是指整個(gè)過(guò)程都不需要人的參與。41【小結(jié)】 判斷一個(gè)控制系統(tǒng)是否是自判斷一個(gè)控制系統(tǒng)是否是自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅要是看它是不動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅要是看它是不是有人的直接參與，而是看它的