1、控制与设计,一、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,
2、气动控制,液压控制,电子控制,【例1】普通家用调光台灯的灯光亮度控制属于( )A自动控制 B电子控制 机械控制 D气动控制,答案：B （分析） 本题考查“控制的手段与方法”。所谓自动控制和手动控制是以控制过程中人工干预的不同情形来区分的。家用调光台灯的灯光亮度的调整一般是用转动开关旋钮来实现的，故属于手动控制。若按照控制系统执行部件的不同来区分，控制又可分为机械控制、气动控制、电子控制等，家用调光台灯灯光亮度的调整是通过改变电子元件来实现的，故属于电子控制。,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,二、控制系统（开环节控制系统和闭环控制系统）,
3、一般的控制过程都有一个输入和输出。 任何一个控制的实现，都要通过若干环节，这些环节，构成一个系统，我们称这为控制系统。简单的控制系统由两个部分组成，即被被控对象和控制装置。,控制装置包括：传感器、控制器、执行器等环节。 对于闭环系统来说，还包括反馈环节与比较环节。,控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系,分类：开环控制系统和闭环控制系统,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,控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。,开环控制系统的特征：系统的输出量仅受输入量的控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。,声控灯的系统框图。,设计一个家
4、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,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,2、闭环控制系统,2、闭环控制系统,把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。,给定量,被控量,控制量,控制器,执行器,被控对象,检测装置,闭环控制系统的特征,在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成了一条闭合
5、回路，反馈环节使得输出量的改变对控制的过程产生直接影响。,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,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,【例2】下列关于控制系统工作过程的说法，正确的是( )A信息只能从输入端传至输出端B信息只能从输出端传至输入端C开环控制系统的信息只能从输入端传至
6、输出端D闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端答案：C （分析）本题考查控制系统的工作过程与方式。控制系统在工作过程中，若从信息的传输过程分析归类可以把控制系统分成开环控制系统和闭环控制系统两类。开环控制系统的结构和原理比较简单，信息只从输入端传至输出端，仅有一条路径。它的缺点是控制的精确度不高。闭环控制系统的结构和原理比较复杂，信息流经的路径有两条，一条是输入端传至输出端，另一条是将输出端信息反传到输入端的比较环节。它的优点是有较高的控制精度和较强的抗干扰性能。,控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的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
7、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。,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,反馈的作用,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，从而减少输出量的偏差，稳定输出量,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：以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟
8、“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：,
