控制系统的基本组成与工作过程.ppt

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1、第四章 控制与设计,第二节 控制系统的基本组成 与工作过程,什么是控制?,人们根据自己的目的,通过一定的手段,使事物沿着某一确定的方向发展,就形成了控制。,回顾知识,手段:控制技术,控制必备的三个条件:,1、控制要达到什么目的;2、控制的对象是什么;3、采取什么控制手段。,目的对象手段 控制三要素,按照控制方式分类:,1、人工控制:由人本身通过判断和操作进行控制称为人工控制。如:手按遥控器、人开灯和关灯等2、自动控制:指不需要人工操作,使机器、设备自动地按照预定的规律工作称为自动控制。,如:声控电灯、全自动洗衣机、无人驾驶飞机等,按照执行部件的不同,控制分为:,机械控制、气动控制、液压控制、电

2、子控制等.,对于自动控制按控制方式分为:,开环控制、闭环控制和复合控制。,控制系统的基本组成,简单的控制系统由两部分组成:1、被控对象2、控制装置(包括:传感器、控制器、执行器等),传感器,传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。,典型控制系统案例分析,1、自动门,【案例分析】自动门的控制系统:,系统组成:传感器、控制器、执行器(电动机)、被控对象(门)。,工作过程:当有人到达门前某一距离时,传感器感知,发出“有人”的信号,控

3、制器接到传感器传来的信号后,经变换放大后传给执行器(电动机),电动机根据传来的开门信号转动,门(被控对象)被打开,控制器保持开门信号延时设定的时间后,自动发出关门信号,电动机反转,门重新关闭。与人类比,传感器相当于眼睛,判断有没有人要通过;控制器相当于人脑,根据眼睛传来的信号下达指令;执行器相当于人手,把门打开。,自动门的动作过程,当门口没有人时,门是关着的;当有人来到门口时,门自动打开;当人离开门口后一段时间,门又自动关闭。提问:当人站在门口不动,大门会怎样?,门的开启人工控制框图,自动门的控制过程,控制装置,被控对象,人工控制与自动控制的区别,输入:开/关,2、水箱水位控制,以抽水马桶水箱

4、为例,典型控制系统案例分析,水箱水位控制自动控制,水箱水位控制人工控制,系统组成:水箱(包括水箱内的水)、进水阀门、人工作过程:当水面低于设定水位时,人打开阀门放水入水箱,人眼监视水面高度;当水面达到设定的水位时,人关闭阀门。,人工控制水箱水位框图,水箱水位控制自动控制,系统组成:水箱(包括水箱里的水)、阀门、连杆机构、浮子(俗称水漂)工作过程:1、当水面低于设定水位时,浮子下落,阀门打开,进水;2、浮子监测水面高度,并随着水面升高而浮生;3、当水面达到设定的水位时,浮子传感,通过连杆机构,将阀门关闭。,自动控制水箱水位框图,水位差信号实际水位即输出量阀门开度控制量,反馈:将输出信息反传给比较

5、环节的做 法,称之为反馈。负反馈:反馈信息与原信息起相反的作用,使总输入量减小。目标偏离减小。()正反馈:反馈信息与原信息起相同的作用,使总输入量增大。目标偏离增加。,两种控制方式对比,两种自动控制的比较,开环控制系统:,闭环控制系统:,开环控制系统的特点,()控制系统的输出量不对系统产生影响;()系统的输出量直接受输入量的控制;()信号(或信息)的传递是单向的,总是从输入 端单向传至输出端;(4)无反馈环节。,闭环控制系统的特点,(1)信息路径两条:一条自输入端传至输出端,另一条是输出端信息经反馈环节返回到输入端的比较环节,形成一个闭合的环路;(2)有检测装置。有反馈,反馈影响控制。能将控制

6、的结果反馈回来与希望值进行比较,并根据误差及时调整控制作用,A.拔动教室电灯开关,灯的亮与不亮与手动有关。B.声光感应开关,当有声音时灯亮。C.红外感应出水龙头,手靠近水龙头出水,离开则不出水。D.宾馆自动门,当有人进入,门自动打开。E.当手靠近自动烘手机时,机器启动;当手离开时,机器关闭。,日常生活中的控制:,归纳、抽象以上活动的特征:,一个输入信号(如手拔开关)对应着一个输出信号(如灯亮或不亮)。,控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。,一般的控制过程都有一个输入和一个输出。,任何一种控制的实现,都要通过若干个环节,这些环节构成一个系统,我们称之为控制系统。,对于自动控制系统,区别系统是开环控制还是闭环控制的关键就是:系统的设计中是不是运用了反馈调节的控制方式。,

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