控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程

第四章控制與設計第二節(jié)控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程什么是控制？

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的方向發(fā)展，就形成了控制。回顧知識手段：控制技術控制必備的三個條件：1、控制要達到什么目的；2、控制的對象是什么；3、采取什么控制手段。目的——對象——手段

控制三要素按照控制方式分類：1、人工控制：由人本身通過判斷和操作進行控制稱為人工控制。如：手按遙控器、人開燈和關燈等2、自動控制：指不需要人工操作，使機器、設備自動地按照預定的規(guī)律工作稱為自動控制。如：聲控電燈、全自動洗衣機、無人駕駛飛機等按照執(zhí)行部件的不同，控制分為：機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等.對于自動控制按控制方式分為：開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復合控制?？刂葡到y(tǒng)的基本組成簡單的控制系統(tǒng)由兩部分組成：1、被控對象2、控制裝置（包括：傳感器、控制器、執(zhí)行器等）傳感器

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。典型控制系統(tǒng)案例分析1、自動門【案例分析】自動門的控制系統(tǒng)：

系統(tǒng)組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器（電動機）、被控對象（門）。

工作過程：

當有人到達門前某一距離時，傳感器感知，發(fā)出“有人”的信號，控制器接到傳感器傳來的信號后，經(jīng)變換放大后傳給執(zhí)行器（電動機），電動機根據(jù)傳來的開門信號轉(zhuǎn)動，門（被控對象）被打開，控制器保持開門信號延時設定的時間后，自動發(fā)出關門信號，電動機反轉(zhuǎn)，門重新關閉。與人類比，傳感器相當于眼睛，判斷有沒有人要通過；控制器相當于人腦，根據(jù)眼睛傳來的信號下達指令；執(zhí)行器相當于人手，把門打開。

自動門的動作過程當門口沒有人時，門是關著的；當有人來到門口時，門自動打開；當人離開門口后一段時間，門又自動關閉。提問：當人站在門口不動，大門會怎樣？門的開啟人工控制框圖大腦手眼睛輸入門輸出被控對象控制裝置自動門的控制過程輸入紅外裝置檢測到人體熱輻射發(fā)出的信號控制電路電機門門的開啟或關閉傳感器控制器執(zhí)行器被控對象輸出控制裝置被控對象人工控制與自動控制的區(qū)別輸入：開/關眼睛傳感器控制器電機大腦手門門人工控制自動控制傳感器控制器執(zhí)行器門門被控對象2、水箱水位控制以抽水馬桶水箱為例典型控制系統(tǒng)案例分析水箱水位控制——自動控制水箱水位控制——人工控制系統(tǒng)組成：水箱（包括水箱內(nèi)的水）、進水閥門、人工作過程：當水面低于設定水位時，人打開閥門放水入水箱，人眼監(jiān)視水面高度；當水面達到設定的水位時，人關閉閥門。人工控制水箱水位框圖給定水位輸入大腦判斷手閥門水箱輸出實際水位眼睛反饋———比較環(huán)節(jié)水箱水位控制——自動控制系統(tǒng)組成：水箱（包括水箱里的水）、閥門、連桿機構、浮子（俗稱水漂）工作過程：1、當水面低于設定水位時，浮子下落，閥門打開，進水；2、浮子監(jiān)測水面高度，并隨著水面升高而浮生；3、當水面達到設定的水位時，浮子傳感，通過連桿機構，將閥門關閉。自動控制水箱水位框圖（給定水位）輸入水位差連桿機構水箱輸出（實際水位）浮子反饋—閥門（開度）水位差——信號實際水位——即輸出量閥門開度——控制量反饋：將輸出信息反傳給比較環(huán)節(jié)的做法，稱之為反饋。負反饋：反饋信息與原信息起相反的作用，使總輸入量減小。目標偏離減小。（—）正反饋：反饋信息與原信息起相同的作用，使總輸入量增大。目標偏離增加。兩種控制方式對比環(huán)節(jié)方式傳感器控制器執(zhí)行器被控對象人工控制人眼人腦與手閥門水箱自動控制浮子連桿機構閥門水箱兩種自動控制的比較傳感器輸入有人否控制器電動機（執(zhí)行器）門（被控對象）輸出開/關（給定水位）輸入水位差連桿機構水箱輸出（實際水位）浮子反饋—閥門（開度）開環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)的特點（１）控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)產(chǎn)生影響；（２）系統(tǒng)的輸出量直接受輸入量的控制；（３）信號（或信息）的傳遞是單向的，總是從輸入端單向傳至輸出端；（4）無反饋環(huán)節(jié)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點（1）信息路徑兩條：一條自輸入端傳至輸出端，另一條是輸出端信息經(jīng)反饋環(huán)節(jié)返回到輸入端的比較環(huán)節(jié)，形成一個閉合的環(huán)路；（2）有檢測裝置。有反饋，反饋影響控制。能將控制的結果反饋回來與希望值進行比較，并根據(jù)誤差及時調(diào)整控制作用A.拔動教室電燈開關，燈的亮與不亮與手動有關。B.聲光感應開關，當有聲音時燈亮。C.紅外感應出水龍頭，手靠近水龍頭出水，離開則不出水。D.賓館自動門，當有人進入，門自動打開。E.當手靠近自動烘手機時，機器啟動；當手離開時，機器關閉。日常生活中的控制：歸納、抽象以上活動的特征:

一個輸入信號（如手拔開關）對應著一個輸出信號（如燈亮或不亮）。

控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對應關系。一般的控制過程都有