高二通用技术 控制系统的设置(3课时)

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1、第四单元控制与设计控制系统的设计与实施一、控制系统设计的一般思路二、控制系统的设计与实施案例第1课时引入：要设计一种自动开关的节能灯控制系统，如何展开我们的设计思路？需要从哪些方面着手考虑问题呢？被控对象是什么？控制的目的是什么？这种灯用在什么地方？环境怎样？这样的灯应如何工作？被控量和控制量分别是什么？有什么其他因素会干扰灯的正常工作？依据你的判断，能提出一种设计方案吗？1.控制系统设计的一般思路：控制系统设计明确控制的目的确定被控量、控制量分析被控对象的主要特性控制系统的调试运行和评价分析主要的干扰因素控制系统方案的选择系统的成本分析……实施控制系统所需的设备

2、、元件等案例：电吹风风速控制（1）被控对象是什么？（2）控制目的是什么？（3）被控量是什么？控制量是什么？（4）需要哪些零部件组成控制系统？（5）有哪些干扰因素会影响到控制系统的工作？影响的程度有多大？（6）你认为,控制系统各部件的设计还与什么有关?⑴开环控制系统的设计明确设计要求。明确被控对象、被控量和控制量。考虑控制系统的方案。设计要求：电吹风能根据不同的挡位（如冷风挡、热风挡）输出不同种类的风。设计分析：电吹风控制系统的被控对象是电吹风装置，被控量是风的速度和温度，控制量是电机电压，干扰因素是房间温度、电源电压的波动等。电吹风分控制工作过程：电吹风

3、是要将其内部电热丝的热量通过一个小电风扇扩散出去。方案构思：选择开环控制系统实现电吹风的控制要求。设定风的挡位就设定了电机的电压和电热丝的阻值，接通电源后，电机带动一个小风扇转动，产生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设定的风种相对应的风。电机、风扇、电热丝设定电吹风的挡位（输入）风的速度和温度（输出）。电机、风扇、电热丝设定电吹风的挡位（输入）风的速度和温度（输出）试验过程：1.画出电吹风的电路设计图；2.选择挡位打开开关演示电吹风的工作过程；3.知识延伸：如果设定了热风挡之后又需要分强风挡和弱风挡如何进行设计。案例：抽水马桶观察模型的演示，阅读教材，陈述其工作

4、过程。提出下列问题：（1）被控对象是什么？（2）控制目的是什么？（3）被控量是什么？控制量是什么？（4）为什么采用闭环控制方式？（5）被控量与控制量之间是如何实现反馈的？（6）如果要节约用水，减少水箱每次冲水量，你能设计哪几种方案？⑵闭环控制系统：①一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。②控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定量之差应控制在允许的范围之内。③闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计设计项目：抽水马桶水箱的自动控制系统设计要求：1.当水箱中的水位低与某一指定的高度时，进水口立即进水

5、。2.当水箱中的水位高与某一指定的高度时，进水口立即停止进水。3.控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别的要求。设计分析：1.从设计要求来看，这是一种自动控制，因此选择闭环控制系统。2.被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量（即进水量），水箱水位的高度与进水量之间呈曲线关系。3.主要干扰因素水水箱的流水量。采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱中的水位低与某一指定的高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱中的水位高与某一指定的高度时，水

6、位差为零，进水阀关闭。水箱水位的控制过程：拨动冲水旋扭，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。给定水位杠杆比较进水阀门水箱水位浮球+-控制过程方框图：小结：一、控制系统设计的一般思路系统要达到的目标？控制的对象？被控对象的特性？被控量和控制量？外界的主要干扰因素？怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？设备和元件？1.选择开环还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件的可行性而定2.找出控制系统的干扰因素，并分清主次，找出最大的干扰因素3.要确定控制量和被控量4.执行器和检测装置的选择:一是要根据控制量和被控量的需求，二是根

7、据控制条件控制系统设计需满足的基本条件:能达到控制的目的采用易于实现的方式降低控制成本减少对环境的负面影响教学资料：1.控制的函义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。2.控制的分类（1）从控制过程中人工干预的情形来分：人工控制、自动控制；（2）按照执行部件的不同来分：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。3.控制系统（1）控制系统的函义：任何一个控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统。（2）控制系统的分类：由于控制的方式不同，自动控制又有：开环控制系统和闭环控制系统之分。4.开环控制系统（1）开环控制系统函义：