控制的手段與應用ppt課件.ppt

1、1,2,人參果,3,4,溫室溫度控制系統(tǒng),電梯的上下運行過程,5,音樂噴泉,自動伸縮門,6,事物的發(fā)展與變化具有多樣性。,如果人們想達到一定的目的，就必須采取一定的手段來實現(xiàn)，即,7,第10課時第四單元 控制與設計,第一節(jié)控制的手段與應用,第二節(jié)控制系統(tǒng)的工作過程與方式,1、控制的手段 2、控制的應用 3、控制系統(tǒng) 4、開環(huán)控制系統(tǒng) 5、閉環(huán)控制系統(tǒng),8,教學目標：,1、理解控制的含義 2、了解控制的手段 3、理解控制在生活和生產(chǎn)中的應用 4、分析案例，熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程 5、熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成，能畫出簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，理解控制器、執(zhí)行器的作用。,9,

2、一控制的手段與應用,10,大禹治水,大禹治水過程中，通過 什么手段，實現(xiàn)了什么目的？ 采用疏通河道，泄洪為主的辦法，實現(xiàn)了治愈水患的目的。,11,一、什么叫控制？,人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。 如：控制冰箱溫度，保存食物。,12,馬上行動,找出自行車中存在的各種控制現(xiàn)象。,剎車控制、速度控制、方向控制,13,控制的三大要素,控制的對象 達到的目的 控制的手段 例如：人力三輪車轉(zhuǎn)彎 控制的對象人力三輪車 達到的目的改變方向 控制的手段轉(zhuǎn)動車把,14,1、按人工干預的情形,人工控制（手動控制）,自動控制,二、控制的分類,15,人工控制：控制的過程必

3、須在人的直接干預和全程干預下才能完成控制任務。,關/開 門,駕駛汽車,16,自動控制：在控制的過程中不需要人的直接干預，使事物的變化準確的按照期望的方向發(fā)展。,太陽能路燈,自動門,17,手動,案例分析：從手搖扇到空調(diào)器，手動手動控制自動控制,手搖扇,電風扇,空調(diào),手動控制,自動控制,18,小明發(fā)現(xiàn)學校路燈有時由于沒有及時關閉而浪費用電，為此他設計了一個控制方案，能夠在天亮時關閉，天暗后打開。該控制系統(tǒng)應該屬于（ ）A、自動控制 B手工控制,馬路邊上的路燈屬于人工控制還是自動控制？,動動腦,A,19,如圖所示為一款雙缸洗衣機。洗衣時，將定時器旋鈕旋轉(zhuǎn)到設定時間位置，洗衣機在定時器控制下開始工作，

4、直到定時器回到零位，洗衣機才停止工作。該過程的控制屬于（ ） A、自動控制 B手工控制,B,20,公共場所常有人忘記關閉水龍頭，為了避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，下列水龍頭中，最適合于公共場所使用的是 （ ）,D,21,想一想 下列事例哪些屬于人工控制，哪些屬于自動控制？,22,馬上行動：判斷人工控制和自動控制的事例,自動控制,人工控制,人工控制,自動控制,人工控制,自動控制,23,2、按執(zhí)行部件分類,機械控制,氣動控制,液壓控制,電子控制,24,機械控制,25,電子控制,26,公共汽車車門的開關控制是氣動控制，司機操作開關的裝置，電流控制“電磁閥”的啟閉，通過電磁閥決定壓縮空氣的流向，最后由壓縮空氣推動

5、雙向汽缸內(nèi)的活塞帶動連桿機構開門或關門。,氣動控制,27,液壓控制,液壓打樁機,28,電子門鈴控制系統(tǒng),三、控制的應用,生 活,29,水果剝皮機,30,電飯煲,微波爐,自動傘,自動熱酒壺,冰箱,31,現(xiàn)代網(wǎng)絡、家電,當 心 ！,看誰最快！,32,汽車自動裝配生產(chǎn)線,工業(yè)生產(chǎn),汽車油漆,33,電腦繡花,紡織機,34,農(nóng)業(yè)生產(chǎn),水 車,聯(lián)合收割機,35,溫 室,溫室控制,36,農(nóng)田灌溉,錘式微灌,挑水 水車 抽水機,37,折射式微噴,射流式微噴,錘式微灌,38,交 通,多普勒測速雷達,39,軍事、國防、航天,40,二 控制系統(tǒng)的工作過程與方式,41,引入,電飯煲,能否用來煮稀飯？,42,“紅豆稀飯

6、”為何 情不自禁 變“糊干飯”？,“紅豆稀飯”,糊干飯,43,1.控制系統(tǒng),44,輸入,聲控開關控制系統(tǒng),45,定義：任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構成了一個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。,46,電風扇風速的檔位 （輸入）,電機、扇葉,風速 （輸出）,電風扇的風速控制是通過改變電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。,47,自行車行駛的速度控制是通過腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪等部件來實現(xiàn)。,48,控制環(huán)節(jié),輸出量,輸入量,控制系統(tǒng)的組成,控制器 執(zhí)行器 被控對象 反饋,控制系統(tǒng)的輸入與輸出之間有一定 的對應關系,小 結,49,馬上行動（P102)：請指出下列控制系統(tǒng)中的輸入、輸出分別是什么？,電

7、源的電信號,鍋內(nèi)的溫度,電源的電信號,脫粒的量,人手的紅外信號,水龍頭的出水量,50,小游戲,有兩臉，“四官俱全”，沒有鼻子。請同學來“填”鼻子，一次，睜著眼睛畫，另一次閉著眼睛畫。,想一想：兩次最大的不同在哪里?,51,1、閉著眼睛畫： 人腦控制手畫鼻子：人腦手畫鼻子 控制過程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對控制結果加以修正、調(diào)節(jié)。是個單程的控制流向。這種控制，稱為開環(huán)控制。,分析原因：,2、睜著眼睛畫： 人腦控制手畫鼻子，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細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)

8、控制。 人腦手畫鼻子 | |眼睛|,52,案例 炮彈的控制系統(tǒng),在這炮彈的控制系統(tǒng)中有兩種情況： 一種是不進行調(diào)整只是按設定的距離開炮，沒有因素影響可以打中對方，但要是有干擾或者有其它因素影響那就打不中對方了，達不到目的。 另一種是加了一個（偵察兵）把控制系統(tǒng)的輸出量（炮彈落的位置）返回到輸入端（大炮到對方距離）進行比較，并對控制進行調(diào)整的環(huán)節(jié)，使能準確打中對方。,53,控制環(huán)節(jié),輸入,輸出,控制環(huán)節(jié),反饋環(huán)節(jié),輸出,輸入,開環(huán)控制系統(tǒng),閉環(huán)控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng),54,2.開環(huán)控制系統(tǒng),55,例如：游泳池注水控制系統(tǒng),56,游泳池注水控制系統(tǒng)方框圖：,（1）定義

9、：控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。,57,輸入量控制系統(tǒng)的給定量 輸出量控制系統(tǒng)所要控制的量 控制器對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件 執(zhí)行器直接對被控對象進行控制的裝置或元件 被控對象控制系統(tǒng)所要控制的裝置或生產(chǎn)過程,（2）特征：系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。,58,案例1：自動門,59,紅外傳感器,控制器,電動機,門,自動門,傳感器,控制器,執(zhí)行器,對象,自動門控制系統(tǒng)的基本組成,60,傳感器,控制器,1m,電動機,2、工作過程：,門,（10s后）,61,試一試 一千零一夜里的一個故事：阿里巴巴和四十大盜的故

10、事里有一扇神奇的門，請寫出“芝麻開門”聲控開門系統(tǒng)：,輸入量,聲音傳感器,電動機,門,輸出量,62,開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖,控制系統(tǒng) 的給定量,控制系統(tǒng) 的被控量,要求控制的裝置。,執(zhí)行器的輸出信號,直接對被控對象進行控制的裝置或元件,對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件,63,前面我們利用開環(huán)控制系統(tǒng)給游泳池注水時，是通過設定時間來控制進水閥門的關閉：設定時間到了才停止注水?？墒怯袝r水太多，有時又太少了。怎么辦？,64,+,-,解決辦法是： 將輸入量由設定時間改為設定水位。增加一個水位檢測裝置，實時檢測水位并反饋給輸入端。 我們把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱

11、為閉環(huán)控制系統(tǒng)。,65,3.閉環(huán)控制系統(tǒng),66,根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預先設置一個恰當?shù)睦洳販囟取?由電子電路組成,核心部件是一個微處理器微型電腦。能對預置設定的溫度和輸出中檢測到的電信號進行比較、分析和判斷，并發(fā)出命令 由電磁繼電器組成。當它接到“接通”壓縮機指令時，便接通壓縮機工作電路。當它接到“停止”的指令時，繼電器便斷開壓縮機的工作電路。 主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器裝在冷藏室內(nèi)，它將檢測到的冰箱冷藏溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒎答伒诫娮涌刂葡到y(tǒng)的控制（處理）部分。,輸入：,控制：,輸出：,檢測與反饋：,（1）定義：系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系

12、統(tǒng)。,（2）特征：系統(tǒng)的輸出端與輸入端信號之間存在一個回路反饋回路,67,案例 抽水馬桶水箱控制系統(tǒng)的分析,并畫出方框圖.,機械控制,進水閥門,水箱,浮球,給定 + 水位,-,水流量,水箱的水位,比較器,68,試一試 畫出穿針引線的動作過程的控制方框圖,線的位置,大腦,手,針、線,眼睛,線 與 孔 針 對 準,69,閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖,被控 對象,執(zhí)行器,控制器,給定量,控制量,被控量,檢測裝置,比較器,-,+,70,一、控制的手段: 1.控制的涵義 2.控制的三大要素 3.控制的分類 二、控制的應用,小結：,71,二、判斷正誤 1、理解一個控制現(xiàn)象，要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。例如，射擊比賽的射手通過瞄準目標，使子彈射中靶心，分析這個過