控制与设计

Page1“西域哈烈、撒马儿罕诸国，多风磨。其制：筑垣墙为屋，高处四面开门，门外设屏墙迎风。室中立木为表，木上用围置板乘风，下置磨石，风来随表旋动，不拘东南西北，俱能运转……。——池北偶谈·谈异四·风磨风扇第四章控制与设计Page3第四单元控制与设计控制系统的工作过程与方式2控制系统的设计与实施4闭环控制系统的干扰与反馈3控制的手段与应用1控制的手段与应用1Page4第一节控制的手段与应用我们听到过的“控制”自动控制、控制情绪、自我控制的能力、控制温度、控制人口增长、控制病情等等“控制”存在与当今社会的各个方面。工业生产、城市交通、农业生产、航天技术等等Page5第一节控制的手段与应用一、控制的手段事物的发展与变化具有多样性。例如：一棵树可能因为某种原因结不出果实，也可能硕果累累，而且果实可以有大有小，或酸或甜。Page6第一节控制的手段与应用指出下列事物发展与变化的多种可能性：一、控制的手段鱼塘：成熟的西瓜：流行性病毒：鱼塘有可能干涸，有可能溢出水来；其中的鱼可能多而肥，也可能少而弱。可能被人摘下吃掉，可能被榨成汁做成饮料，也可能烂在西瓜地里。可能传染人群使人发病，可能被人体的抵抗力所战胜，可能通过预防和综合治理而被控制。想达到某一特定目的，必须借助适当的手段来实现Page7第一节控制的手段与应用一、控制的手段案例大禹治水大禹是中国古代的传奇英雄人物，他所处的年代洪水泛滥而久治不息……Page8第一节控制的手段与应用一、控制的手段案例大禹治水大禹治水过程中，通过什么手段实现了什么样的目的?事例对象目的手段结果古代治水洪水远离洪水垒坝筑堰，填塞洪水（鲧）愈治愈泛、被帝治死疏通河道，泄洪为主（禹）水患大治、传奇英雄现代治水加深加宽过水平面，炸除礁石，建堤防，河道整治，植树造林，保护流域生态环境Page9第一节控制的手段与应用资料希罗的自动门汽转球Page10第一节控制的手段与应用资料木牛流马《三国演义》第一百二十回“司马懿占北原渭桥诸葛亮造木牛流马”其中描写诸葛亮六出祁山，七擒孟获，威震中原，发明了一种新的运输工具，叫“木牛流马”，解决了几十万大军的粮草运输问题，这种工具比现在的还先进，不用能源，不会造成能源危机。Page11第一节控制的手段与应用一、控制的手段人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制（control）。Page12第一节控制的手段与应用一、控制的手段理解任何控制现象，都要明确控制对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。对象目的手段Page13第一节控制的手段与应用举例说明，在你的生活中，还有哪些属于控制的事例，并填写下表。一、控制的手段控制事例控制的对象控制的目的控制的手段电风扇扇叶转速快慢的控制音响音量的控制学校铃声控制教室电灯照明控制电风扇调节速度换挡音响音量的调节旋转音量按钮广播时间的控制电脑智能系统电灯照明的控制按开关Page14第一节控制的手段与应用一、控制的手段控制的实现需要一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制（手动控制）和自动控制。自动门光控台灯Page15第一节控制的手段与应用一、控制的手段控制的实现需要一定的手段。按照执行机构的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。Page16第一节控制的手段与应用一、控制的手段案例从手摇扇到空调器手摇扇电风扇空调器这一演变过程是从手动到手动控制再到自动控制的过程Page17第一节控制的手段与应用一、控制的应用控制应用到生活中，提高了人们的生活质量，人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境，使之能满足人们的需要。Page18第一节控制的手段与应用一、控制的应用（生活）现代网络家电Page19第一节控制的手段与应用一、控制的应用（工业）汽车自动装配生产线汽车喷漆Page20第一节控制的手段与应用一、控制的应用（农业）水车温室Page21第一节控制的手段与应用一、控制的应用（农业）折射式微喷射流式微喷锤式微灌Page22第一节控制的手段与应用一、控制的应用控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。精密致导武器能够对目标准确攻击，火箭能将各种卫星准确送入太空轨道，“神舟十号”飞船遨游太空等。Page23第一节控制的手段与应用一、控制的应用资料控制论控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学，是具有方法论意义的理论。它是自动控制、通信技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。控制论为现代科学技术提供了新的思路和科学方法，它体现了现代科学整体化的发展趋势。Page24第一节控制的手段与应用1.下列关于控制的叙述，错误的是（）A．自动控制系统能在无人直接参与的情形下运行B．“神州号”飞船之所以能够遨游太空，并且能够准确地返回地面，控制技术起着至关重要的作用C．古老的农用水车就是一个控制系统D．控制技术指的是自动控制技术Page25第一节控制的手段与应用2.下列各项中，不属于控制的是（）A．骑自行车时，如果觉得车速过快，我们就会使用刹车使车速变慢B．当感觉教室内不够亮时，我们就会开灯C．随着时间的推移，铁器会生锈D．当我们的学习成绩不够理想时，我们会增加学习时间功改进学习方法，以提高学习成绩Page26第一节控制的手段与应用3.我们理解一个控制现象，要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，其控制的对象是（）A．人B．枪C．子弹D．靶Page27第一节控制的手段与应用4.据报道，太原市部分公交车上安装了温度报警器，当传感器检测到发动机温度高于规定温度时，就会自动报警，提醒驾驶员及时采取相应措施保障行车安全。该温度报警器系统属于（）A．自动闭环控制系统B．手动开环控制系统C．手动闭环控制系统D．自动开环控制系统Page28第一节控制的手段与应用5.控制系统中属于自动控制系统的是（）A．按钮开关控制B．普通自来水龙头C．花房恒温控制D．汽车驾驶Page291.理解控制的含义2.了解控制手段（三要素）、分类3.了解控制在生活和生产中的应用本节小结第一节控制的手段与应用Page30第四单元控制与设计控制系统的工作过程与方式2控制系统的设计与实施4闭环控制系统的干扰与反馈3控制的手段与应用1控制系统的工作过程与方式2Page31第二节控制系统的工作过程与方式一、控制系统自行车传动系统由哪些构件组成？案例自行车传动控制脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等主要部件组成。脚踩的力（输入）脚蹬、曲柄、链轮中轴、链条、飞轮自行车行驶的速度（输出）Page32第二节控制系统的工作过程与方式一、控制系统案例电风扇风速控制电风扇风速的档位（输入）电机、风叶电风扇的风速（输出）Page33第二节控制系统的工作过程与方式一、控制系统任何一种控制的实现，都应通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。脚踩的力（输入）脚蹬、曲柄、链轮中轴、链条、飞轮自行车行驶的速度（输出）电风扇风速的档位（输入）电机、风叶电风扇的风速（输出）Page34第二节控制系统的工作过程与方式控制系统的输入和输出之间有一定的对应关系。指出下列系统的输入、输出分别是什么。一、控制系统控制系统输入输出电饭煲脱粒机红外线自动水龙头做饭指令（电信号）锅内温度启动指令（电信号）脱粒量人手的红外信号水龙头的出水量控制系统通常又分为开环控制系统（openloopcontrolsystem）和闭环控制系统（closedloopcontrolsystem）。Page35第二节控制系统的工作过程与方式二、开环控制系统案例游泳池注水控制系统游泳池注水系统中，如果进水管单位时间的水流量一定，那么游泳池水位的高度与进水的时间是一一对应的。设定注水时间（输入）定时器游泳池的水位（输出）进水阀门游泳池水流量Page37第二节控制系统的工作过程与方式二、开环控制系统控制系统的输出量不对系统的控制产生影响，这种控制系统称为开环控制系统。如：十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。Page38第二节控制系统的工作过程与方式二、开环控制系统案例自动门控制系统红外装置检测人体热辐射发出的信号（输入）控制电路门的开启或关闭（输出）电动机自动门转动Page39第二节控制系统的工作过程与方式列举你所知道的开环控制系统。一、控制系统声控灯、自动烘手机、自动水龙头、洗衣机、防盗报警器、火灾报警器、电风扇风速控制、投影屏幕的升降控制。Page40第二节控制系统的工作过程与方式二、开环控制系统在控制系统中，为了分析方便，常采用方框表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向。这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统各个环节在系统中的位置、功能和相互关系。输入量控制器输出量执行器被控对象控制量输入量即控制系统的给定量；输出量（被控量）即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；被控对象即控制系统中所要求控制的装置或生产过程；执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件；控制器即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；控制量即执行器的输出信号。Page41第二节控制系统的工作过程与方式二、开环控制系统案例电子警察——车辆超速检测系统汽车的速度（输入）测速雷达超速汽车的图像信号存储、输出（输出）判断汽车速度的电脑照相机车速信号Page42第二节控制系统的工作过程与方式用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。一、控制系统（1）音乐喷泉的控制。（2）公共汽车车门的开关控制。音乐信号（输入）声控装置喷水与否（输出）阀门喷嘴组开关开关信号（输入）电磁阀车门的开或关（输出）气动活塞车门开关Page43第二节控制系统的工作过程与方式二、闭环控制系统案例游泳池注水控制系统如果在进水时间内，进水管的水压变小，使得进水量变小，就回出现设定时间到了，而水池的水还没有加到设定水位的情况。游泳池的水位给定水位定时器进水阀门游泳池水流量检测装置比较器+—Page44第二节控制系统的工作过程与方式二、闭环控制系统控制系统可以输出量返回到输入端与给定值进行比较，构成一条闭合回路。我们把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。如：电热器的温度控制、饮水机的温度控制、空调器的温度控制。给定量控制器执行器被控对象控制量检测装置比较器+—被控量Page45第二节控制系统的工作过程与方式二、闭环控制系统检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端；是比较器，它将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在一定范围内。与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节。给定量控制器执行器被控对象控制量检测装置比较器+—被控量Page46第二节控制系统的工作过程与方式判断下列控制系统是否属于闭环控制系统，画出方框图。二、闭环控制系统控制系统是否属于闭环控制系统家用缝纫机速度控制系统电冰箱的温度控制系统走道路灯的声光控制系统交通路口红绿灯自动控制（根据车流量大小改变红绿灯时间）系统否是否是Page47第二节控制系统的工作过程与方式脚踏速度（输入）脚踏板缝纫速度（输出）传动装置缝纫机转动设定温度（输入）控制电路实际温度（输出）电机-压缩器组电冰箱制冷量感温装置（热敏电阻）+—声光信号（输入）声光传感器灯亮或灯灭（输出）触电延时开关楼道灯转动车流量（输入）电脑实际车流量（输出）控制电路红绿灯时间流量检测装置+—Page50第二节控制系统的工作过程与方式1.某台灯采用触摸滑动调光设计，四档光亮随意调节，该台灯的亮度控制系统属于：A．手动闭环控制系统B．自动开环控制系统C．手动开环控制系统D．自动闭环控制系统Page51第二节控制系统的工作过程与方式2.自行车刹车控制过程如下：刹车时，