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1、第四章 控制与设计第一节 了解控制,一、为什么需要控制,事物的发展与变化具有多样性。,例如: 下雨,下雪,事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能是与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当的手段来实现。,鱼塘：成熟的西瓜：流行性病毒：,指出下列事物发展与变化的多种可能性：,事物的发展结果可能是人们预先期望的，也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必须借助适当的手段来实现。,马上行动,干涸,溢出水,其中的鱼可能多而肥，可能少而弱,被摘下吃掉,榨汁,烂掉,传染人群使人发病,被人的抵抗力所战胜,通过预防和综合治理而
2、被控制,二、控制的手段,大禹治水,思考：大禹治水过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？,案例分析,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。他的父亲鲧受尧的命令而治水，采用垒坝筑堰、填塞洪水的方法，结果愈治愈泛，水患益盛，最终被舜帝治罪而死。鲧死后，水患并未止息。大禹子承父业，接受舜的命令进行治水。大禹治水，一改其父“以塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过13年的努力，终于“洪波安息”、“水患大治”。思考：大禹治水的过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？举出生活中通过某些手段实现特定目的的事例。,大禹治水,控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方
3、向发展的行为和过程。,控制的含义,汽车的传动系统,1、控制的对象是什么,理解控制现象，需要明确：,2、控制要达到什么目的,3、采取什么控制手段,三、控制是普遍存在的,洪水,安息洪波、大治水患,疏通河道，泄洪为主,电风扇扇叶,调节速度,换挡,人力三轮车,改变三轮车行驶的方向,双手转动车把,马上行动,请同学们说说你在生活学习中所见到的应用控制的事例。,学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系统、自动喷泉等。家庭：冰箱、电饭煲、微波炉等。社会：交通信号灯、电子警察、电梯、程控电话交换机等,控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有手动控制和自动控制。,1、手动控制,概念：控制系统
4、必须在人的直接干预下才能完成控制任务。 特点：有人直接干预。,电梯,木门,风扇,遥控模型,手动冲床,开车,2、自动控制,概念：在控制的过程中不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统。 特点：不需要人的直接干预。,以前在烈日炎炎的夏天，人们用手摇芭蕉扇扇风消暑。随着电风扇的产生，人们消暑纳凉的手段得到了改进。电风扇的叶片装在电机的轴上，电机转动时带动叶片一起转动从而产生风，达到消暑的目的。随着科学技术的发展，20世纪50年代，人们发明了空调器。空调器利用制冷机进行制冷，使室内温度恒定在人们所设定的温度值，从而达到降温消暑的目的。,手摇扇,电风扇,空调器,手摇扇子产生风,电机带动叶片
5、转动时产生风,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,自动门,太阳能路灯,自动扶梯,自动洗车,下列哪些是自动控制？哪些是人工控制？,马上行动,自发电手电筒,人工控制,试一试：分析下列控制现象是自动控制还是人工控制：（1）摇动轱辘，提取井水；（2）用气筒给自行车的轮胎充气；（3）电梯的上下运行控制；（4）农用灌溉抽水机抽水的控制。,现代网络家电,生活,自动控制,汽车自动装配生产线,工业生产,汽车油漆,自动控制,农业生产,水 车,自动控制,温室,自动控制,农田灌溉,电源,控制室,水泵,自动控制,农田灌溉,折射式微喷,射流式微喷,锤式微灌,自动控制,课后思考,自动控制技术在各
6、行各业的应用，一方面减轻了人的劳动强度，解放了劳动生产力，另一方面也可能造成失业人数增加。对此，你有什么看法？,1、控制的涵义（明确对象、目的、手段）2、手动控制和自动控制,小结：,开环与闭环控制系统小试验1：闭上眼睛写“控制系统”四个字,输入量：,老师的指令,输出量：,所写的字,“闭上眼睛写字”的控制过程方框图,1、闭着眼睛画：人脑控制手画鼻子：人脑手鼻子控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称为开环控制。,分析原因：,2、睁着眼睛画：人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好鼻子。
7、控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这种控制称为闭环控制。人脑手画鼻子 |眼睛|,一、控制系统,自行车传动系统由哪些部件构成？,脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等,一、控制系统,电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风速挡位是该控制系统的输入，扇叶转动的风速是该控制系统的输出，一个挡位对应着一个风速。,一、控制系统,电风扇风速的档位,电机、扇叶,风速,任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节的有机组合就构成了一个系统，称为控制系统。,控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系
8、。,马上行动：请指出下列控制系统中的输入、输出分别是什么？,调速器或挡位,风扇的转速,电源的电信号,锅内的温度,电源的电信号,脱粒的量,人手的红外信号,水龙头的出水量,开环控制系统,在游泳池注水控制系统中，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。我们就可以通过设定注水时间，使游泳池的水位达到希望的高度。将注水的时间值（假设为2小时）设定到定时器中，开启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会通知进水阀门关闭，停止向游泳池注水。,分析：,游泳池的水位只受设定的注水的时间控制，这里，作为输入的设定的注水时间可以计算，称为输入量；作为输出的游泳池的水位可以用水面高度
9、这样的量来计算，称为输出量。,设定注水的时间,定时器,进水阀门,游泳池,游泳池的水位,输入,输出,水流量,定义：,控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。,开环控制系统,案例分析,红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号,控制电路,电机,自动门,门的开启或关闭,转动,输入,输出,请画出下列开环系统的方框图,1、电视摇控器的控制系统2、楼道声控灯的控制系统3、电动车的防盗报警系统,生活中还有哪些开环控制系统？要求学生应用一般开环控制系统方框图画出以下控制系统的控制方框图。,公共汽车车门控制系统。红绿灯定时控制系统。防盗报警系统。火灾报警系统。音乐喷泉控制系统。闹钟
10、定时控制系统。自动烘手机,二、闭环控制系统,水箱的水位自动控制示意图,闭环控制系统就是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。,简单闭环控制系统的方框图如下：,案例分析：空调器温度控制系统,炎炎夏日，人们采取各种消暑措施消暑，空调是第一选择。那么，空调器是如何控制温度的呢？它的工作过程又如何呢？如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC，那么空调通过比较，控制电路发出信号促使压缩机进行工作；当温度达到设定温度时，控制电路发出信号，压缩机停止工作，风扇照常工作。因此，空调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息反馈，它是闭环控制系统。,问题：根据空调器的工作过程，试画出其温度控制系统的方框图。,空调器温度控制系统方框图如下：,马上行动：判断下列控制系统是否属于闭环控制系统，画出方框图。,请完成,1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）,2、电冰箱的温度控制系统（属于闭环控制系统）,3、走道路灯的声光控制系统（开环）,4、交通路口红绿灯自动控制系统（闭环）,练习,根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打 “ ”,
