《4.2 控制系統(tǒng)的工作過程與方式》課件

2、控制系統(tǒng)的過程與方式控制系統(tǒng)定義開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)由構(gòu)成？腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪等腳踩的力（輸入）腳蹬、曲柄、鏈輪中軸、鏈條、飛輪自行車行駛的速度（輸出）電風(fēng)扇的風(fēng)速控制電風(fēng)扇風(fēng)速的擋位電風(fēng)扇的風(fēng)速（輸入）（輸出）

選擇不同的擋位輸入，輸出的風(fēng)速不同，一個(gè)擋位對(duì)應(yīng)著一個(gè)風(fēng)速。電機(jī)扇片

任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的有機(jī)組合就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。控制系統(tǒng)的定義請指出下列控制系統(tǒng)中的輸入量、輸出量控制系統(tǒng)輸入輸出電風(fēng)扇風(fēng)速控制電飯煲脫粒機(jī)紅外線自動(dòng)水龍頭調(diào)速器或擋位風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速電源的電信號(hào)鍋內(nèi)的溫度電源的電信號(hào)脫粒的量人手的紅外信號(hào)水龍頭的出水量小游戲

在黑板上有兩張大臉，“四官俱全”，沒有鼻子。請一位同學(xué)上來“填”鼻子，一次，睜著眼睛畫，另一次閉著眼睛畫。人腦控制手畫鼻子：

人腦——手——鼻子控制過程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對(duì)控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。是個(gè)單程的控制流向。這種控制，稱為開環(huán)控制。1、閉著眼睛畫2、睜著眼睛畫：人腦控制手畫鼻子

人腦——手——畫鼻子

眼睛

在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時(shí)反饋給大腦，使得大腦準(zhǔn)確精細(xì)的控制手去畫好鼻子。

控制過程中有反饋環(huán)節(jié)可以把控制結(jié)果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這種控制稱為閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的分類二、開環(huán)控制系統(tǒng)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。這種控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)如：紅綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)，樓宇的防盜控制系統(tǒng)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，音樂噴泉系統(tǒng)案例1：抽水泵的控制系統(tǒng)以前，農(nóng)民種植莊稼，通過引水工程，采用水泵抽水進(jìn)行灌溉，解決了農(nóng)田灌溉的難題，告別了“靠天吃飯”的歷史。接通電源電機(jī)水泵水流量水管水管排水其控制系統(tǒng)的工作過程如下圖所示：紅外線自動(dòng)門紅外線控制人靠近門打開門電動(dòng)機(jī)門旋轉(zhuǎn)量

通過上述兩個(gè)案例可以看出，輸入量決定輸出量，但控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這就是開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式用方框圖描述如下：輸入量控制器執(zhí)行器控制量被控對(duì)象輸出量三、閉環(huán)控制系統(tǒng)我們把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。與開環(huán)系統(tǒng)相比，多了一個(gè)檢測裝置組成的環(huán)節(jié)。案例2：空調(diào)器溫度控制系統(tǒng)

炎炎夏日，人們采取空調(diào)來降溫。那么，空調(diào)器是如何控制溫度？它的工作過程又如何呢？ 如設(shè)定溫度為25oC，室內(nèi)溫度如果高于25oC，那么空調(diào)通過比較，控制電路發(fā)出信號(hào)促使壓縮機(jī)進(jìn)行工作；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制電路發(fā)出信號(hào)，壓縮機(jī)停止工作，風(fēng)扇照常工作。因此，空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中有從輸出端返回到輸入端的信息反饋，它是閉環(huán)控制系統(tǒng)?！猎O(shè)定溫度比較器控制電路壓縮機(jī)空調(diào)房間檢測裝置房間實(shí)際溫度制冷量制熱量﹢﹣空調(diào)控制系統(tǒng)水箱的水位自動(dòng)控制示意圖×給定水位比較器浮球進(jìn)水閥門水箱檢測裝置水箱實(shí)際水位水流量﹢﹣閉環(huán)控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式×給定量比較器控制器執(zhí)行器被控對(duì)象檢測裝置被控量控制量﹢﹣設(shè)定量案例分析：游泳池注水1如果進(jìn)水管的進(jìn)水量是均勻的，游泳池中的水位高度與進(jìn)水的時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的。我們可以在注水口處裝一個(gè)定時(shí)器，通過定時(shí)器來控制注水過程（時(shí)間）。游泳池注水1設(shè)定注入時(shí)間定時(shí)器游泳池的水位（輸入）（輸出）進(jìn)水閥游泳池流水量案例分析：游泳池注水2

在開環(huán)控制方式下，如果進(jìn)水變小了，游泳池中的水就沒有加夠。如果進(jìn)水變大了，游泳池中的水就會(huì)溢出，造成浪費(fèi)。我們在游泳池中增加一個(gè)檢測水位的裝置，根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)與給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際水位低，繼續(xù)進(jìn)水，否則，關(guān)閉進(jìn)水閥。游泳池水流量游泳池注水2

給定水位控制器游泳池的水位進(jìn)水閥檢測裝置比較器+-瓦特式速度調(diào)節(jié)器發(fā)動(dòng)機(jī)

進(jìn)油量設(shè)定轉(zhuǎn)速彈簧發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸油管轉(zhuǎn)速檢