《第四單元 控制與設計》復習課件

【本單元與其他單元的聯(lián)系】

結(jié)構(gòu)是設計的基礎，流程是設計的方法，系統(tǒng)是設計的保障，控制是設計的關鍵。技術(shù)與設計2結(jié)構(gòu)與設計流程與設計系統(tǒng)與設計控制與設計控制與設計了解控制控制的含義及應用

認識控制系統(tǒng)（開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和自動與手動控制系統(tǒng)）控制系統(tǒng)的分析開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程控制系統(tǒng)的方框圖控制系統(tǒng)的干擾因素控制系統(tǒng)的設計控制系統(tǒng)的設計步驟控制系統(tǒng)設計方案

學習目標：理解控制的涵義及其在生產(chǎn)和生活中的應用。了解控制系統(tǒng)的類型，熟悉簡單控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程。了解并能確定控制系統(tǒng)的主要參量。能畫出簡單控制系統(tǒng)的方框圖，理解其中各環(huán)節(jié)的作用。能設計、制作、調(diào)試和改進簡單的控制裝置。

了解探究設計提高一部分：理論學習

活動建議一部分：設計制作教學課時：8課時了解控制木牛流馬圖希羅的自動門控制在現(xiàn)代的應用GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠提供精確的地理位置信息，在航海、航空和城市交通管理等領域有著廣泛的應用?？刂圃诂F(xiàn)代的應用電視制導導彈控制在現(xiàn)代的應用希望某一事物按照自己的意愿發(fā)展，就要對其進行干預，這種根據(jù)自己的目的，通過一定的方法使事物沿著某一確定方向發(fā)展，就形成了控制?？刂频暮x①控制的對象是什么？②控制要達到什么目的？③采取什么控制手段？控制的三要素控制人工干預的情形手動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)有無反饋開環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結(jié)果反饋回來影響控制作用的系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)：能將控制的結(jié)果反饋回來與希望值進行比較，并根據(jù)它們的誤差及時調(diào)整控制作用的系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中將控制的結(jié)果反饋回來的部分，稱為反饋環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)是閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要特征?？刂婆c設計自動控制手動控制閉環(huán)控制開環(huán)控制控制的分類

知識提綱：1、控制系統(tǒng)的組成：控制器、執(zhí)行器、被控對象。2、控制系統(tǒng)的分類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。3、控制系統(tǒng)框圖：各環(huán)節(jié)、輸入量、輸出量。教學思路：1、組成結(jié)構(gòu)。2、開環(huán)分析。3、閉環(huán)分析。4、兩環(huán)比較。5、習題鞏固。二、控制系統(tǒng)的組成與描述大腦肢體飛鏢落點期望值控制器執(zhí)行器被控對象被控量控制系統(tǒng)的組成與描述圖1投擲飛鏢的控制過程眼睛大腦手、閥門容器給定值比較器人工調(diào)節(jié)液面液體輸出量液面位置控制器執(zhí)行器反饋環(huán)節(jié)被控對象控制量被控量控制器執(zhí)行器被控對象給定值被控量控制量開環(huán)控制閉環(huán)控制反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象給定值被控量控制量比較器控制框圖干擾控制器對信號進行處理，并發(fā)出命令的裝置和元件執(zhí)行器接收控制器的命令，并直接影響控制對象的裝置和元件控制量執(zhí)行器的輸出信號被控量即輸出量，就是控制系統(tǒng)要控制的量分類執(zhí)行器執(zhí)行器按所用驅(qū)動能源分為氣動、電動和液動、機械執(zhí)行器四種。

電動機氣缸電磁鐵液壓缸閥門液壓缸和氣缸工作原理相同，只是使用的工作介質(zhì)不同。電動機電磁鐵氣缸液壓缸閥門上海磁浮列車是全世界第一條商業(yè)運營線,全程30千米,最高時速高達430Km/h揚聲器路燈水管執(zhí)行器控制量控制器反饋環(huán)節(jié)被控量被控對象抽水馬桶的水位控制水泵抽水路燈黑夜/白天自動開關控制電風扇機械定時開關控制電風扇電風扇的開關路燈的開關路燈水管水箱水位出水定時器連桿機構(gòu)或杠桿控制電路電機水泵電磁繼電器進水閥門電路的接通或斷開轉(zhuǎn)動水流量機械開關或電磁繼電器電路的接通或斷開水箱浮球小試身手1、分析控制系統(tǒng)的工作原理2、根椐方框圖找出相應的量（控制器、執(zhí)行器、被控對象、檢測裝置）3、用簡練的語言回答問題“析”“找”“答”控制系統(tǒng)處理方法：

練習1原理：隨著音樂起伏而變化的音樂噴泉是控制技術(shù)的一種具體應用。其工作過程是由“聲－電轉(zhuǎn)換裝置”將起伏的音樂強度轉(zhuǎn)換為隨之而變化的電信號，這種電信號驅(qū)動電動機帶動水泵轉(zhuǎn)動。音樂聲信號強，水泵的轉(zhuǎn)速就快，噴頭的壓力就大，噴出的水柱就高。反之，噴出的水柱就低。音樂信號的強弱與噴泉水柱的高低一一對應。請回答以下問題：1、是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？2、輸入量和輸出量分別是什么?音樂信號聲電轉(zhuǎn)換裝置和電機水泵噴頭水柱高低轉(zhuǎn)速⑵如果聲控燈的附近并沒有來人，而出現(xiàn)意外的聲響，如樓上或隔壁有人高聲說話或以動作發(fā)出聲響，靈敏度高的聲控燈也會應聲而亮。為避免這種情況你有什么好辦法？⑶畫出聲控燈的系統(tǒng)框圖。練習2如圖是聲控燈系統(tǒng)組成示意圖，根據(jù)你的理解和認識回答下列問題：答案提示：⑴開環(huán)，關鍵詞：方便、節(jié)電。⑵把傳感器的靈敏度調(diào)小一點。⑶：⑴此系統(tǒng)是開環(huán)還是閉環(huán)，聲控燈的優(yōu)點有哪些？案例分析：自動門自動門的動作過程是怎樣的？當門口沒有人時，門是關著的；當有人來門口時，門打開；當人離開門口后一段時間，門又關閉。自動門的功能實現(xiàn)方案：方案一：自動開門（無防夾功能）方案二：自動開門（有防夾功能）方案三：密碼開門自動門如何實現(xiàn)自動開、關的呢？電機自動門控制電路門的開啟或關閉人體熱輻射轉(zhuǎn)動電機控制電路紅外傳感器控制器執(zhí)行器控制量紅外傳感器案例分析：水塔試驗

試驗方案：

方案一：電子定時加水方案二：單個傳感器延時加水方案三：雙傳感器自動加水簡單控制系統(tǒng)的設計明確設計目標確定設計方案選擇實現(xiàn)方法完成你的設計評估你的設計設計一個會翻轉(zhuǎn)的廣告牌分析實驗系統(tǒng)性能確定待定參數(shù)建立控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)和反饋環(huán)節(jié)的模型確定被控量給定控制要求（設計指標）確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定控制的目的控制系統(tǒng)的設計

控制系統(tǒng)設計的一般思路若滿足規(guī)范要求，設計結(jié)束若不滿足，重新開始方案一

將需要展示的畫面（廣告）連在一起，然后卷在兩根軸上，當同時轉(zhuǎn)動兩根轉(zhuǎn)軸時，畫面就可以依次顯示。手動控制自動控制方案二

三棱柱的每一面對應一幅畫的一部分，當所有三棱柱同時轉(zhuǎn)動時，可將三幅圖像順序顯示出來?？刂葡到y(tǒng)的設計框圖定時控制器繼電器電動機減速器廣告牌給定值轉(zhuǎn)動/停止轉(zhuǎn)速選擇實現(xiàn)方法需要解決的問題解決方法1、電動機轉(zhuǎn)速快，需減速。設計減速裝置使用定時控制器、繼電器2、準確控制電動機轉(zhuǎn)動、停止的時間，使電動機停止期間，畫面顯示完整。