《高中通用技術(shù) 復(fù)習(xí) 控制與設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中通用技術(shù) 復(fù)習(xí) 控制與設(shè)計(jì)（58頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四單元 控制與設(shè)計(jì) 一、控制的手段與應(yīng)用,事物發(fā)展的結(jié)果可能是人們預(yù)先期望的，也可能是與預(yù)期的目標(biāo)不相符，甚至是不希望得到的。如果人們想達(dá)到某一特定的目的，就必須運(yùn)用適當(dāng)?shù)氖侄蝸韺?shí)現(xiàn)。,了解控制,我們聽到過的“控制”,自動(dòng)控制、控制情緒、自我控制的能力、控制溫度 控制人口增長(zhǎng)、控制病情等等,“控制”存在與當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)方面。,工業(yè)生產(chǎn)、城市交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航天技術(shù)等等,什么是控制,事物的發(fā)展與變化具有多樣性。,如果人們想達(dá)到一定的目的，就必須采取一定的手段來實(shí)現(xiàn)。,控制的定義： 人們按照自己的意愿和目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制。,事物的發(fā)展與變化,一棵蘋果樹,天

2、上降落的雨水,騎自行車,采取的手段,蘋果樹,雨水,騎自行車,,,控制是普遍存在。,遙控航模飛機(jī) 抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng),抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng),控制的含義,對(duì)控制現(xiàn)象理解從下面三個(gè)方面入手：,1、對(duì)象：控制的對(duì)象是什么？,2、目的：控制要達(dá)到什么目的？,3、手段：要采用什么樣的手段來控制？,控制是根據(jù)自己的目的，通過一定的手段使事物沿著某一確定方向發(fā)展的行為和過程。,課本P97：馬上行動(dòng),控制的實(shí)現(xiàn)需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預(yù)的情形來分，控制有人工控制和自動(dòng)控制。,控制的手段,從人工干預(yù)的情形來分：,人工控制：,控制的過程是在人的直接干預(yù)下進(jìn)行的。,如：人工紡紗、打開普通自

3、來水龍頭，撳按鍵打開電燈、駕駛汽車等；,關(guān)/開 門,駕駛汽車,自動(dòng)控制：,在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。,控制實(shí)例,如：數(shù)控機(jī)床、飲料自動(dòng)裝罐生產(chǎn)線、花房恒溫控制、十字路口紅綠燈的轉(zhuǎn)換等,太陽(yáng)能路燈,自動(dòng)門,從執(zhí)行控制的部件來分：,機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制、電子控制等等。,在很多的控制事例中，控制的手段可以是綜合的。,控制實(shí)例1,人工控制,自動(dòng)控制,自動(dòng)控制,控制實(shí)例1,自動(dòng)控制,人工控制,人工控制,控制實(shí)例1,,自動(dòng)控制,人工控制,控制的應(yīng)用,控制的應(yīng)用自古就有，并在近代得到迅速發(fā)展，在社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域都有極其廣泛的應(yīng)用。,控制在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,控

4、制應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為工人提供了安全保障。,生產(chǎn)流水線,紡織機(jī),汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線,汽車油漆,控制在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,控制應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高了勞動(dòng)效率，減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，使農(nóng)民減少在農(nóng)田里日曬雨淋的時(shí)間。,聯(lián)合收割機(jī),農(nóng)田灌溉,水 車,溫室,農(nóng)田灌溉,電源,控制室,水泵,農(nóng)田灌溉,折射式微噴,射流式微噴,錘式微灌,控制在軍事、國(guó)防中的應(yīng)用,控制應(yīng)用到軍事國(guó)防中，提高了國(guó)家防備和抵抗侵略的能力，為保衛(wèi)國(guó)家的主權(quán)、統(tǒng)一、領(lǐng)土完整和安全提供了必要的條件。,“神舟五號(hào)” 返回地面。,導(dǎo)彈、火箭,控制在日常生活中的應(yīng)用,控制應(yīng)用到日常生活中，提高

5、了人們的生活質(zhì)量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，使之滿足人們的要求。,空調(diào)機(jī),自動(dòng)取款機(jī),自動(dòng)控制水龍頭, ,現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)家電,控制在社會(huì)生活中的應(yīng)用,控制應(yīng)用到社會(huì)生活中，使整個(gè)社會(huì)能協(xié)調(diào)、健康、有序地發(fā)展。,控制人口增長(zhǎng)，提高人口素質(zhì),各種法律制度,交通管理, ,二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、分析典型案例，明確什么是系統(tǒng)。 2.知道反饋在電子控制系統(tǒng)中的作用 3.知道開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的區(qū)別,會(huì)用方框圖分析生活中常見電子控制系統(tǒng)找出原理.,1、控制系統(tǒng),自行車行駛速度的控制：,,腳踩的力 腳蹬、曲柄、鏈輪、 自行車行駛的速度 （輸入） 中軸

6、、鏈條、飛輪 (輸出),電風(fēng)扇的風(fēng)速控制:,電風(fēng)扇風(fēng)速的擋位 電機(jī)、扇葉 風(fēng)速 (輸入) (輸出),什么叫控制系統(tǒng):,任何一種控制的實(shí)現(xiàn),都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié),這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng),稱為控制系統(tǒng).,控制系統(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系.,,,控制系統(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng),一、開環(huán)控制系統(tǒng),1、什么是開環(huán)控制系統(tǒng) 如果控制系統(tǒng)的輸出結(jié)果對(duì)系統(tǒng)的控制沒有影響，也就是被控量的變化不會(huì)引起控制量的改變，即沒有反饋。,游泳池注水控制系統(tǒng) 定時(shí)器進(jìn)水閥門游泳池 設(shè)定注水時(shí)間 水流量 游泳池水位 (輸入) (輸出) 自動(dòng)門的控制系統(tǒng) 控制電路

7、電機(jī) 自動(dòng)門 紅外線信號(hào) 轉(zhuǎn)動(dòng) 門的開啟或關(guān)閉,,,,,,,列舉你所知道的開環(huán)控制系統(tǒng)：,,電燈的的控制,,電路、燈,,“開與關(guān)”,燈“亮與滅”,輸入,輸出,,電風(fēng)扇的控制,,電路、電機(jī)、扇葉,,風(fēng)速擋位,風(fēng)速,輸入,輸出,,控制系統(tǒng)的特征,案例分析：自動(dòng)門,自動(dòng)門的動(dòng)作過程是怎樣的？ 當(dāng)門口沒有人時(shí)，門是關(guān)著的；當(dāng)有人來門口時(shí)，門打開；當(dāng)人離開門口后一段時(shí)間，門又關(guān)閉。 自動(dòng)門的功能和技術(shù)要求： 功能：無人時(shí)，常關(guān)；有人時(shí)，開門 技術(shù)要求：當(dāng)人距門1m時(shí)，門即打開；門打開后，延時(shí)10s后關(guān)門,自動(dòng)門如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開、關(guān)的呢？,,,,,,,,,,,,,,,電機(jī),自動(dòng)門,,,,,,控制電路,

8、門的開啟 或關(guān)閉,人體 熱輻射,轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī),控制電路,紅外傳感器,,控制器,,執(zhí)行器,控制量,紅外傳感器,,自動(dòng)門控制系統(tǒng)的方框圖,開環(huán)控制系統(tǒng)：像這樣信息只從輸入端傳遞到輸出端，沒有信息反饋的控制系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。,開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖,擴(kuò)展思考,根據(jù)自動(dòng)門控制系統(tǒng)控制過程和原理，通過稍加改動(dòng)，你還可以設(shè)計(jì)出應(yīng)用其他方面的控制系統(tǒng)嗎？請(qǐng)用方框圖表示你的設(shè)計(jì)想法。,對(duì)“嬰兒尿濕報(bào)警器”分析與擴(kuò)展思考,“嬰兒尿濕報(bào)警器”控制系統(tǒng)是怎樣工作的？如何用方框圖表示？,根據(jù)嬰兒尿濕報(bào)警器的控制原理，通過稍加改動(dòng)，你還可以設(shè)計(jì)出應(yīng)用在哪些方面的控制系統(tǒng)？請(qǐng)用方框圖表示你的想法。與前面的“自動(dòng)門”相結(jié)

9、合，你又可以設(shè)計(jì)出一個(gè)怎樣的控制系統(tǒng)？,控制系統(tǒng)方框圖：,在控制系統(tǒng)中，為了分析方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號(hào)線來表示系統(tǒng)信號(hào)傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖。,控制系統(tǒng)方框圖的作用：表示系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。,輸入量,,,,控制器,,執(zhí)行器,,,被控對(duì)象,,輸出量,(控制量),(給定量),(被控量),輸入量:如游泳池的設(shè)定時(shí)間;輸出量:游泳池的水位,例: 電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng),用手按動(dòng)按鈕開關(guān),輸入一個(gè)觸發(fā)信號(hào) 音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作,產(chǎn)生一組載有”音樂”的電信號(hào). 揚(yáng)聲器將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐魳仿? 輸出的音樂聲的變化對(duì)系統(tǒng)的控制狀態(tài)并

10、不產(chǎn)生影響,即不存在反饋.,輸入: 控制(處理): 輸出: 特點(diǎn):,分析下列電子控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控量、控制器和它們的工作過程的共同點(diǎn):,揚(yáng)聲器,音樂聲,音樂集成電路,路燈,光的變化,電子電路,鎖舌,鎖舌的運(yùn)動(dòng),集成電路,集成電路,門,門的開關(guān),,閉環(huán)控制系統(tǒng),,,反饋,控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程，就是反饋。,投籃,（1）什么是反饋,,,從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。 由于某種干擾因素的存在，系統(tǒng)的被控量

11、偏離給定值時(shí)，閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)能及時(shí)檢測(cè)出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進(jìn)行比較，控制器根據(jù)比較得到的偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使系統(tǒng)的被控量接近給定值，達(dá)到精確控制的目的。所以，一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。,閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程,供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng),加熱爐的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng),,,游泳池注水控制系統(tǒng)方框圖：,簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖：,被控對(duì)象,執(zhí)行器,控制器,給定量,,,,控制量,,被控量,檢測(cè)裝置,,,比較器,-,+,閉環(huán)控制系統(tǒng),,,小 結(jié),控 制 系 統(tǒng),,開環(huán),閉環(huán),,控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響,系統(tǒng)的輸出量?jī)H

12、受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號(hào)是單向傳遞,,系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過程產(chǎn)生影響,輸出量到輸入量之間的信號(hào)形成一個(gè)回路,閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖,,1、干擾因素,干擾就是對(duì)控制系統(tǒng)的行為造成影響的有害的信號(hào)及擾動(dòng)，即除給定量外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。 干擾對(duì)控制功能的影響 克服干擾的基本方法 1、消除干擾2、減弱干擾3、提高控制系統(tǒng)性能,2、反饋,1、什么是反饋 控制系統(tǒng)中，輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程，就是反饋 。 2、系統(tǒng)工程最重要的定理是反饋原理。一個(gè)系統(tǒng)要讓它安定運(yùn)行下去必須有反饋系統(tǒng)。反饋有兩種，一種是叫正反饋，一種叫負(fù)反饋。

13、系統(tǒng)在運(yùn)行中不斷會(huì)受到周圍信號(hào)的干擾，正反饋的作用是把這些干擾信號(hào)放大到無限大，讓這個(gè)系統(tǒng)崩潰。負(fù)反饋的作用是把這些信號(hào)縮小到最小，讓它不影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，讓系統(tǒng)處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。,,,,瓦特式速度調(diào)節(jié)器原理1,,閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程 從反饋看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量的偏差。 閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較 開環(huán)控制系統(tǒng)本身不能對(duì)被控量進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。 由于某種干擾信號(hào)的作用使輸出信號(hào)出現(xiàn)非正常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)本身沒有自動(dòng)糾正能力，必須借助與人工。 閉環(huán)控制系統(tǒng)則不然，不論何種原因造成系統(tǒng)的輸出量偏離給定量，閉環(huán)控制系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生控制作用來減小這一偏差。,3、控制系統(tǒng)的分析方法,功能模擬方法 以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬原型的功能和行為的方法 。,黑箱方法 通過對(duì)系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系的研究推斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法，通過觀測(cè)黑箱外部的輸入信息(外界對(duì)黑箱的影響)和輸出信息(黑箱對(duì)外界的反應(yīng))研究和認(rèn)識(shí)其功能、特性、結(jié)構(gòu)、機(jī)理。,