1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路

1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路,江門(mén)市第一中學(xué) 馮慧芳,問(wèn)題的提出,孫宇是農(nóng)村地區(qū)的一位高中學(xué)生，最近他們班上的科技興趣小組想要開(kāi)展“自制酸奶”的科技活動(dòng)，但由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備簡(jiǎn)陋，無(wú)法提供恒溫設(shè)備，致使該活動(dòng)無(wú)法順利開(kāi)展。 同學(xué)們，你們能利用控制系統(tǒng)的知識(shí)，幫助他們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)恒溫箱嗎？,問(wèn)題的提出,設(shè)計(jì)項(xiàng)目：恒溫箱,設(shè)計(jì)要求： 、箱內(nèi)溫度恒定在40C左右； 、能自動(dòng)控制； 、能顯示出恒溫箱內(nèi)電流的通斷狀態(tài)； 4、安全、節(jié)能、低成本。,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與明確問(wèn)題,制定設(shè)計(jì)方案,制作模型或原型,測(cè)試、評(píng)估、優(yōu)化,編寫(xiě)使用說(shuō)明書(shū),設(shè)計(jì)分析,方案構(gòu)思,設(shè)計(jì)的一般過(guò)程,簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的框圖表示：,簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的框

2、圖表示：,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),明確控制目的,確定被控量、控制量,分析主要干擾因素,實(shí)施控制系統(tǒng)所需的設(shè)備、元件等,系統(tǒng)成本分析,分析被控對(duì)象的主要特性,控制系統(tǒng)方案選擇,控制系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行和評(píng)價(jià),控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析,A、分析被控對(duì)象基本特性,被控對(duì)象：恒溫箱,B、確定被控量與控制量,被控量(輸出)：,溫度,執(zhí)行器應(yīng)為：,（執(zhí)行器根據(jù)被控量來(lái)選擇。）,加熱器,石英燈,發(fā)熱絲,遠(yuǎn)紅外加熱器,控制量：執(zhí)行器的輸出信號(hào)。,控制量：,熱量,控制器的選擇與控制量、被控量、執(zhí)行器都有關(guān)系。,QI2Rt(U2/R)t,根據(jù)焦?fàn)柖?，其產(chǎn)生熱量：,調(diào)壓器,電熱絲調(diào)節(jié)器,溫控開(kāi)關(guān),

3、定時(shí)器,控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析,C、確定控制系統(tǒng)構(gòu)成方案(控制系統(tǒng)類型),原則：被控量是否存在量上的誤差,分析干擾因素：,電源電壓的穩(wěn)定性 電熱箱箱體與環(huán)境的對(duì)流速度(密封性、環(huán)境溫度),控制結(jié)構(gòu)：閉環(huán)控制系統(tǒng),確定檢測(cè)裝置,檢測(cè)裝置：溫度傳感器,溫控開(kāi)關(guān),控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析,由被控量來(lái)選擇,小組探究活動(dòng)1 ：請(qǐng)根據(jù)上述的分析，繪制“恒溫箱”控制 系統(tǒng)方框圖。,控制器、加熱器、溫度傳感器有多種選擇。,D、繪制控制系統(tǒng)框圖,控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析,控制系統(tǒng)的方案構(gòu)思,E、元器件選擇,小組探究活動(dòng)2：請(qǐng)選擇下列合適的元器件組成控制系統(tǒng)。,如果有多種設(shè)計(jì)方案，需要進(jìn)行比較與權(quán)衡。,遠(yuǎn)紅外加熱器(10元),熱敏電阻(0.5元),發(fā)熱絲(6元),石英燈(50W2元),溫控開(kāi)關(guān)(2元),定時(shí)器(10元),絕緣板,溫度計(jì),導(dǎo)線,電源開(kāi)關(guān),電源指示燈,小組探究活動(dòng)3：請(qǐng)使用以下電子元器件按要求設(shè)計(jì)電路。,要 求： 1、實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)溫度自動(dòng)恒定在40C左右。 2、指示燈要能指示加熱器的工作狀態(tài)。 3、畫(huà)出電路圖，并連接實(shí)物。,石英燈,電源指示燈,電源開(kāi)關(guān),溫控開(kāi)關(guān),導(dǎo)線,F、設(shè)計(jì)控制電路,控制系統(tǒng)的方案構(gòu)思,小結(jié)歸納,明確目的，分析被控對(duì)象主要特性,確定被控量、控制量