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1、1,第四章 控制与设计,第一节 了解控制,2,一、控制的含义,日常生活中我们会遇到很多关于控制的问题，如控制情绪、病情、温度、车速等等。 可见“控制”在我们生活、学习中是比较常见的。,3,课本P107 图4-1 “嫦娥一号卫星”奔月过程,嫦娥一号卫星经过13天的奔月飞行，4次变轨，1次中途修正，3次近月制动，最远时离控制地点达38万公里，卫星能在规定时间作出规定动作，依靠的就是精确的控制。,4,1、此次控制我们要控制的对象是什么？,2、此次控制我们要控制的目的是什么？,3、此次控制我们的控制手段是什么？,嫦娥一号卫星,使嫦娥一号卫星按预定轨道到达月球。,火箭、卫星发动机按预定程序开、关,嫦娥一
2、号奔月过程,【讨论与思考】,5,【控制的定义】,P108蓝色方框,如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展,就要对其进行干预,这种根据自己的_,通过一定的方法使_沿着某一确定的_发展,就形成了控制。,目的,事物,方向,6,工业,汽车组装流水线,机器手焊接,【控制无处不在】,7,联合收割机,微灌,恒温大棚,农业,【控制无处不在】,8,生活,【控制无处不在】,9,蛟龙号将中国国旗插在南中国海,科技,【控制无处不在】,1966年中国第一枚核导弹发射控制,勇气号火星登陆车,神舟七号控制室,10,我们可以看到，控制是无处不在的，所以我们了解、学习控制是很有必要的。,11,通过上一个案例的分析，我们看到嫦娥
3、一号卫星的控制有控制的对象、控制的目的和控制的手段，那其它控制是不是都有这三个部分呢？,【分组讨论】,12,控制实例分析,（1）投飞镖,13,控制实例分析,（2）骑自行车,14,控制实例分析,（3）瓦特式速度调节器,通过控制阀的调节来控制发动机的转速。,15,15,15,瓦特式速度调节器。,16,控制实例分析,（4）电视制导导弹,17,【分组讨论】,飞镖,击中靶心,控制飞镖的初速度及方向,按预期方向行驶,自行车,控制自行车的速度及方向,发动机,导弹,击中目标,使发动机达到希望的转速,通过调节器控制控制阀,电视摄像机比对目标调整方向,18,【小结】,控制有三个要素：,控制的对象,控制的目的,控制
4、的手段,19,二、控制的分类,闭环控制(closedloop control system),开环控制(openloop control system),手动控制(manual control system),自动控制(automatic control system),20,闭环控制系统：能将控制结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统。,反馈环节：系统中将控制结果反馈回来 的部分。(feedback link)闭环控制的关键要有“反馈环节”。,控制系统的分类,21,海湾战争中，美军使用了最新研制的的“斯拉姆”空对地反坦克制导导弹，目标是打击伊拉克共和国卫队精锐近
5、卫坦克师。伊拉克坦克虽然进行了紧急躲避，但数十枚导弹依然准确命中目标，伊拉克近卫坦克师全军覆没。,100公里,闭环控制系统案例：,肯尼迪航空母舰,伊拉克坦克车队,22,古代形容一个人箭术高超，说他是“百步穿杨”，我们刚才举的例子比“百步穿杨”难多了。为什么“斯拉姆“导弹会打的这么准呢？,23,“斯拉姆”导弹之所以打得这么准，是因为它也长着“眼睛”当然它的“眼睛”和我们的眼睛是不同的， “斯拉姆”导弹采用“电视摄像机”作为眼睛，采用红外跟踪、无线电指令控制导弹的飞行。,24,“斯拉姆”空对地反坦克导弹系统有“反馈环节”，是闭环控制系统。,25,骑自行车有“反馈环节”，是闭环控制系统,期望值,自行
6、车,行驶路线,眼睛,26,阅读P112 例1 人工调节液面,人工闭环控制系统反馈环节是人的眼睛。,27,GPS自动导航系统是闭环控制系统，GPS就是自动导航系统中的反馈环节。,28,控制系统的分类,开环控制系统：控制过程不将结果反馈回来影响控制作用的系统。,29,投飞镖没有反馈环节是开环控制系统。,期望值,落点,30,房间里的电视开关，厨房里的水龙头以及家用电风扇的转速调节系统都是简单的开环控制系统。,31,开环与闭环控制系统的优缺点：,32,开环与闭环控制的应用原则：,（1）二者都能实现控制时，优先考虑开环控制；,（2）二者可结合使用。,33,开环与闭环控制的辨别方法：,（1）看是否有反馈环
7、节。,（2）加入干扰，看能否调整和改变控制的结果。,34,手动控制： 在人的直接干预下才能完成的控制任务。 自动控制： 控制过程不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序运行的控制。,机械控制气动控制液压控制电子控制,35,手摇扇,电风扇,空调器,手摇扇子产生风,人打开开关，电机带动叶片转动产生风,自动调温,手动,手动控制,自动控制,案例分析：从手摇扇到空调器,36,喷墨打印机,人工调节液面,电风扇,开环控制系统,GPS导航,闭环控制系统,【练一练】,37,有人说，在前面介绍的投掷飞镖例子中，在飞镖飞出后，运动员的眼睛可以将飞镖的飞行路线反馈给大脑，存在反馈环节，所以投掷飞镖过程是一个闭环控制系
8、统。,【精讲点拨】,你认为这种说法对吗？为什么？,不对；,虽然眼睛可以将飞镖的飞行路线反馈给大脑，但反馈回来的结果不能再影响飞镖的飞行路线，飞镖的飞行路线只取决于投掷时的角度和初速度。,38,【小结】,判断一个控制系统是不是闭环控制系统，不仅要看它是不是有“反馈”环节，还要看反馈回来的信息是不是还能进一步影响控制的结果，排除干扰。,39,机器人拧螺丝,电源开关,手动控制手龙头,空调机,手动控制,自动控制,【练一练】,40,【精讲点拨】,有人说全自动洗衣机在洗衣服的时候，也需要人打开开关，选择程序，所以应该属于手动控制系统。,你认为这种说法对吗？为什么？,不对；,根据自动控制系统的定义，指的是控制的过程（指进水、洗衣、甩干）不需要人的干预，而不是指整个过程都不需要人的参与。,41,【小结】,判断一个控制系统是否是自动控制系统，不仅要是看它是不是有人的直接参与，而是看它的控制的过程（达到目的的手段或方法）是不是需要人的干预。,42,【课堂小结】,1、控制的定义：,三 要 素,控 制 对 象,控 制 目 的,控 制 手 段,2、控制的分类：,根据反馈的结果是否影响控制作用,开 环 控 制,闭 环 控 制,根据控制的过程是否需要人的干预,手 动 控 制,自 动 控 制,43,谢谢大家,
