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1、优质文本必修2-复习资料第一章结构与设计结构：事物的各个组成局部之间的有序搭配和排列。合理的结构是事物存在的根底;卓越的结构是设计和制造者的重要追求从力学角度说，结构：可以承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力内力：当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力。应力是构件的单位面积横截面上所产生的内力，当应力到达某一极限时，结构就会被破坏。应力内力，受力面积壳体结构：层状的结构。受力特点-外力作用在结构的外表上结构的类型：实体结构-结构构件本身是实心的结构，受力特点-外力分布在整个体积中框架结构：由细长的构件组成。特点-支撑空间而不充满空间结
2、构的稳定性：指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力影响结构稳定性的要素：1.重心位置的上下2.结构与地面接触所形成的支撑面的大小3.结构的形状等(重心所在点的垂线落在结构底面的范围内)结构强度：结构具有的抵抗外力破坏的能力影响因素：结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等(三角行是框架结构中最根本的形状之一;连接方式：刚连接和铰连接)结构设计考虑的主要因素：稳定性和强度的要求;平安因素;公众和使用者的审美需求;使用者的个性化需求，对设计对象的本钱控制要求和一定的使用寿命等经典结构欣赏：技术和文化两个角度第二章流程与设计时序：时间上的先后顺序有些时序可以颠倒，有些时序不可以颠倒流程：一
3、项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序用流程图来表达流程，流程图的表现方式：文字表达、表格表达、图示表达等方式生活和工作流程：节省时间、提高工作效率、提高工作质流程设计量等目标实现的目标生产活动：提高效率、提高质量、节省资源、平安生产、提高经济效益、提高管理水平等方面生产活动流程设计根本因素：材料、工艺、设备、人员、资金和环境等流程设计的步骤：1.确定目标，明确任务2.分析根本因素3.明确主要事项4.确定时序，划分环节5.画出流程图6判断是否符合要求：否的话回到2继续，是的话结束流程优化：对流程的改进过程涉及的指标：工期优化、工艺优化、本钱优化、技术优化、质量优化等第三章系统与设计系统
4、：由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的假设干要素或局部组成的具有特定功能的有机整体1.至少要有两个或两个以上的要素才能组成系统构成系统的条件2.要素局部之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体3.整体具有的功能是各个要素的功能中所没有的系统类型：自然系统、人造系统、实体系统、抽象系统整体性最根本的特征：1.不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各个要素在孤立状态下所没有的2.要素影响整系统根本特征体3.整体具有的功能大于系统的各个局部的功能之和相关性：组成系统各要素之间或系统整体与局部之间的相互作用相互联系目的性：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，区别不同的系统的标志
5、动态性：任何系统都是动态变化开展着环境适应性：具有适应环境变化的能力系统分析：为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此根底上拟定一套有效的处理步骤和程序或对原有的系统提出改进的过程步骤：1.明确问题，设定目标2.收集资料，制定方案3.分析计算，评价比较4.检验核实，作出决策系统分析原那么：综合性原那么，科学性原那么，整体性原那么系统优化：在给定条件约束条件下，根据系统的优化目标，采取一定的方法和手段，使系统目标值到达最大化或最小化系统设计步骤：系统分解成假设干子系统，确定各系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进
6、行总体技术设计和评价等第四单元.控制与设计控制：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开展明确控制对象控制目的和控制手段控制分类：人工控制和自动控制机械控制、气动控制、液压控制、电子控制控制系统：任何控制的实现，都要通过假设干个环节，这些环节就构成了一个系统 重点控制系统分类：开环和闭环干扰因素：在控制系统中，除输入量以外，引起被控量变化的各种因素反响：控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程闭环控制系统设计根本要求：1.必须是稳定的2.精确度必须符合要求，即系统的输出量与给定的值之差应在控制的允许范围内3.具有较好的抗干扰性能简答分析题
7、1. 技术与自然的关系？答：人类在利用技术开发、改造自然时，应把握合理的尺寸，注意对自然的保护，不能无视一些技术或产品对环境造成的负面影响。自然资源是有限的，应以可持续开展为目标，实现合理利用。2. 技术的两面性？答：任何客观事物都具有两面性，技术也不例外，它既可以带来福音，也可以给人们带来危害，在技术创造和使用的过程中，应该防止急功近利、目的不良、使用不当等情况的发生，始终坚持技术造福与人。3. 专利的申请步骤？答：提交申请受理阶段初审阶段创造专利申请公布阶段创造专利申请实质审查阶段授权阶段4. 设计与技术的关系？答：设计是技术成果转换的桥梁和纽带。技术促进设计的革新。技术是设计的平台，没有
8、技术作根底，设计将难以表现和实现。技术的进步直接制约着设计的开展，先进的技术可以使人们的设计得以实现。5. 人机关系要实现的目标？答：高效，舒适，健康，平安6实现合理的人机关系，应该注意哪些方面？答：普通人群和特殊人群，静态的人和动态的人，人的生理需求和心理需求，信息的交互7技术试验的作用？答：技术试验是技术活动中的一项重要内容，在技术创造、技术革新、技术推广等活动中，它不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题、探索规律、优化技术的关键。对技术应用的实现起到了有力的保障作用。可以使设计得以改进和完善，将设计的风险和失误降到最低。8技术试验报告内容？答：试验目的、试验准备、试验步骤、试验记录、试
9、验总结等9设计的一般过程？答：发现与明确问题，制定设计方案，制作模型或原型，测试评估及优化，产品的使用和维护10.设计的一般原那么？7个原那么答：创新原那么，实用原那么，经济原那么，美观原那么，道德原那么，技术标准原那么，可持续开展原那么11.问题的来源？答：1.人类生活活动中必然会遇到的2.由别人给出，设计者必须针对问题寻求解决方案3.基于一定的目的由设计者自己主动地发现问题12.发现问题的途径？答：1.观察日常生活2.收集和分析信息3.技术研究与技术试验13.模型在不同阶段的类型？答：草模，概念模型，结构模型，功能模型，展示模型14制作模型的步骤？答：1选择适宜的材料2.根据本地的条件，准
10、备适当的工具和加工设备3.按设计图样划线4.对材料进行锯割、切削等加工5.装配6.对模型外表进行外表处理7.产品外观造型和色彩的评价；对产品结构、功能进行检测和试验，检验是否符合设计要求8.对设计方案进行修改，做成展示模型15.影响结构稳定性的主要因素？答：重心位置的上下，结构与地面接触所形成的支撑面的大小，结构的形状等16.影响结构强度？答：结构的形状，使用的材料，构件之间的连接方式等因素17.结构设计考虑的主要因素？答：稳定性和强度，平安因素，审美需求，个性化需要，本钱的控制和一定的使用寿命要求18.生活流程设计根本因素？答：材料，工艺，设备，人员，资金，环境等19.流程优化涉及到的指标？
11、答：工期优化时间缩短，但是流程由依此进行向交叉或平行变化，工艺优化材料的加工方法，本钱优化，技术优化，质量优化等20.构成系统的条件？答：1。.至少有两个或两个以上的要素局部才能组成系统2要素局部之间相互联系、相互作用，按照一定的方式形成一个整体3这个整体具有的功能是各个要素(局部)的功能中所没有的21.系统的根本特性？答：整体性，相关性，动态性，环境适应性，目的性一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝指：三个人构成一个系统，每个人都是系统的组成要素，如果三人之间的协作关系处理得不好，影响整体功能的发挥三个小皮匠顶个诸葛亮指：三个皮匠构成一个整体，整体的功能大于各个要素的功能之和一着不
12、慎，全盘皆输指：在一个系统中，局部对整体的制约，局部的变化会影响整体的变化，甚至还会对全局产生决定性的影响罗丹砍去雕塑双手的目的指：做事要注重整体效应，必要的时候，要舍得抛弃局部而保存整体22.系统分析的一般步骤？答：明确问题，设定目标收集资料，制定方案分析计算，评价比较检验核实，作出决策23开环和闭环控制系统？答：开环：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响闭环：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响24.什么是反响？答：控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程25.闭环控制系统的设计根本要求？答：1必须是稳定的;2控制精确度必须符合要求，即系统的
13、输出量与给定值之差应控制在允许范围之内;3具有较好的抗干扰性能第一单元结构与设计知识点一、结构的涵义：1、结构的概念：结构是指事物的各个组成局部之间的有序搭配和排列，结构多种多样且决定着事物存在的性质及功能。自然界形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示例苍耳子、飞机、导弹跟踪系统等。2、结构的分类：根据物体的结构形态，通常将结构分为实体结构、框架结构 和 壳体结构三种根本类型。实体结构是指结构体本身是实心的结构。它的受力特点是，外力分布在整个体积中，如实心墙、大坝等；框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是，支撑空间而不充满空间，如铁架塔、建筑用脚手架，厂房的框架等；壳体结构是指
14、层状的结构。它的受力特点是，外力分散作用在结构体的外表上，如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的根本结构类型组合而成，称为组合结构，如埃菲尔铁塔等。二、结构的分析：1、承受应力： 从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力，称为内力。应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力到达某一极限容许应力时，结构就会遭到破坏。用公式表示为，其中F是内力，S是受力面积，是应力。构件的受力形式多种多样，根本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲
15、力，很多情况下，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。结构的受力分析2、结构的稳定性：结构的稳定性是结构在负载的作用下维持其原有平衡状态 的能力。它是结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素有多种，主要有重心位置的上下、结构与地面接触所形成的支撑面积的大小和结构的形状、材料等。对于一个结构而言，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。3、结构的强度：结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。三角形是框架中最根本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。结构构件的连接通常有两类：铰连接和刚连
16、接。铰连接是指被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。如门与门框的连接；刚连接是指被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接。三、结构的设计：结构设计应以一种或几种功能的实现为根本目标，应满足设计标准，满足使用者的根本需要。结构设计应考虑的主要因素有：功能、符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，平安因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的本钱控制要求和一定的使用寿命等。对于任何结构的设计平安是至关重要的因素。步骤：确定结构设计方案绘制简单结构设计草图做出模型或原型四、结构的欣赏：优秀的结构设计不仅表现在结构的
17、实用功能上，也表现在形式上，特别是功能与形式的统一上。古今中外许多能工巧匠把结构的功能与形式恰当地结合起来，形成了一些经典的结构。赏析结构设计作品，可从技术与文化两个角度进行。技术角度：使用功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料合理性、工艺精湛程度等。文化角度：文化寓意与传达，美学原那么，反映时代、民族、习俗方面特征，个性特征等。第二单元流程与设计知识点一、流程的涵义：1、流程的概念：流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序。任何流程都反映了一定的时序，表达出一定的环节。 环节：活动或事件在其开展的过程中，依据某种特征或方式，可将该过程分解为假设干个小过程，称这些小过程为环
18、节。如：切种、布种、掩种环节，冲片和印片环节等。2时序：过程的经历中，各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成。这种时间顺序关系，称为时序。如：先切种 再布种后掩种。2、流程的表达流程图：依据流程的性质及人们的表达习惯，流程图有文字表达、表格表达、图示表达、模型表达、动画演示、方框图、示意图、程序等。二、流程的分析：1、生活与流程：科学合理的流程，可以指导我们正确地做事，提高工作和学习的效率，是我们的生活变得有序、合理，为我们的平安提供保障例洗衣、煮饭与烧菜的流程安排，碘盐和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等。2、生产与流程：运用科学合理的流程可以有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、保
19、证平安生产、保护环境等。流程中工序的作业方式串行和并行。上一道工序完成之后才能进入下一道工序串行。几项工作同时进行并行。3、简单流程图的识读：识读流程图的要点： 找流程的环节，明确每个环节的功能和作用； 弄清流程中时序的表达与特征； 流程是技术的核心概念之一。不同的流程，产生的效益往往不同，“理解流程就是质量、“流程就是效益等。三、流程的设计：1、流程设计的根本要求：提高效率。提高质量。保证平安。节省资源。提高管理水平。提高经济效益。其他，如注意环保、方便操作等。2、流程设计中的根本因素：研究内在属性与规律，就是流程设计应该考虑的根本因素。生产活动中的流程设计的根本因素主要有材料、工艺、设备、
20、人员、资金和环境等。不同行业的流程设计中考虑的根本因素各有差异。3、流程设计的步骤：第一步：首先要明确设计的目的和任务，明确流程所应遵循的内在变化规律。第二步：要分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境等因素。第三步：列出流程涉及的主要事项，并进行初步的排列。第四步：分析各事项步骤之间的先后顺序，合理地安排流程的时序和环节。第五步：选择一个适宜的表达方式画出流程图，对于有严格时间的时序，要标注时间。注意：流程设计的根本要素是环节和时序。4、学画流程设计的框图：画流程设计框图的一般方法：根据对事物的内在属性和规律的分析，以及有关的考虑，将流程的全过程，按每个阶段的功能、作用的不同，分解为假设干
21、小过程环节，并用方框表示环节。按照每个小过程应该经历的时间顺序，将各环节依次排开，并用箭头线连接起来。四、流程的优化：1、流程的优化及目的：在设计和实施流程的过程中，经常需要进行不断的修改和完善，这种对流程修改的过程，叫做流程的优化。目的：提高工作效率、降低本钱、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证平安生产等。2、流程优化的内容：一般流程优化的主要内容有：工期优化、工艺优化、本钱优化、技术优化、质量优化等。对一个流程的优化，可以是整体的全面优化，也可以是对某一个指标进行优化。经常会有这样的情况发生：某一个指标得到了优化，而使另外的指标下降了。比方，技术优化，可能使本钱提高。本钱优化了，也
22、可能使质量下降。因此，在进行流程优化时，要综合平衡，以取得整体优化的成效。3、流程优化的条件：内部条件：对流程内在机理和规律的深入了解。比方对洗涤原理的了解，就会在流程中安排两次漂洗；外部条件：设备和工艺水平的提高或完善，以及人员技术水平的提高。比方，只有在具备锻压设备时，才可能将法兰盘的加工改为少量切削加工。第三单元系统与设计知识点一、系统的涵义：1、系统的概念：由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的假设干要素或局部组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。构成系统，必须具备三个条件：第一，至少要有两个或者两个以上的要素局部才能组成系统；第二，要素局部之间相互联系、相互作用，按照一定方式形
23、成一个整体；第三，这个整体具有的功能是各个要素局部的功能中所没有的。2、 系统的组成、类型：系统是普遍存在的，也是多种多样的。根据需要，可以对系统进行不同的分类。如，可把系统分为自然系统和人造系统，自然系统是自然形成的系统如生态系统，人造系统是由人工制造加工而成的系统如计算机系统和机械传动系统；也可把系统分为实体系统和抽象系统，实体系统是实物形态的如生物系统、机械系统，抽象系统是非实物形态的如哲学系统。3、系统的根本特性：系统的根本特性主要有整体性全局、集合、相关性匹配、关联、目的性功能、动态性更新和环境适应性自适应等，这些特性都表达了一定的思想与方法。结合课本相关案例，学会运用系统的根本特性
24、，分析身边的系统。二、系统的分析：1、系统分析及其目的：系统分析是指为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此根底上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。 目的：寻求解决问题的最正确决策。2、系统分析的一般步骤：明确问题，设立目标收集资料，制定方案分析计算，评价比较检验核实，作出决策。 结合田忌赛马案例3、系统分析的主要原那么：系统分析应遵循整体性原那么丁谓修复皇宫、科学性原那么三三进九不如二五一十和综合性原那么孝襄高速公路。三、系统的优化：1、系统优化的目的：系统的优化是指在给定的条件或约束条件下，根据系统的优化
25、目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值到达最大化或最小化。最小的本钱最大的利润；最短的工期更多的工程量；最少的能耗更多的产品；单位面积土地更高的农业产量。案例：农业间作套种，家具利润问题等优化目标；目标函数；约束条件不能人为调节；影响因素可以人为调节。2、系统优化的方法：数学模型最优解； 科学估算、试验满意解。 结合案例，分析系统优化的实现。四、系统的设计：1、系统设计的目的、方法与过程：系统设计是对各种各样的系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等，直到完成一个能协调工作的实际系统的过程。系统设计要考虑其目的与要求以系统的整体功能的最优为目的、系统各局部之间的相互联系与相互作用、
26、对系统设计方案进行优化整体优化，统筹兼顾等问题。2、系统设计的一般步骤：系统设计的步骤包括：将系统分解为假设干子系统；确定各子系统的目标、功能及其相互关系；对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。3、简单系统的设计： 了解系统设计应解决的主要问题和根本的设计过程，写出系统设计或系统优化设计的书面方案，包括必要的设计草图以及量化数据。案例：手电筒照明供电局部的设计。控制与设计一、控制的手段与应用1.控制的手段控制的含义：案例分析：大禹治水P96 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开展，这就是控制。理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要到达
27、什么目的和采取什么控制手段。例如：人力三轮车转弯过程中的方向控制问题，其控制的对象就是人力三轮车，控制的目的是为了改变三轮车行驶的方向，控制的手段是骑车人通过双手转动车把，改变前轮的方向并带动后轮。控制的手段：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，控制有人工控制和自动控制。人工控制是在人的直接干预和全程干预下进行的。人工控制又称手动控制。自动控制是指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。按执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。有时，控制手段又可以综合的。案例分析：从手摇扇到空调器P982.控制的应用控制应用到生活中，
28、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，使之满足人们的需要。生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制，控制在生产中得到了极为广泛的应用。控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。阅读：控制论P101二、控制系统的工作过程与方式1.控制系统案例分析：自行车行驶的速度控制的实现P102 案例分析：电风扇的风速控制的实现P102 任何一种控制的实现，都要通过假设干个环节，这些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。一般的控制过程都有一个输入和一个输出，控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。2.开环控制系统控制
29、系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统为开环控制系统。开环控制系统在日常生活中用途很广。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。案例分析：自动门的控制系统P103在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，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，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。对于开环控制系统，通常可以用下面的方框图来描述： 输入量即控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间；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，如游泳池的水位；
30、被控对象即控制系统中所要求的装置或生产过程，如游泳池；执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门；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，如控制电路；控制量即执行器的输出信号，如流过阀门的水量。案例分析：水泵抽水控制系统P1043.闭环控制系统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。简单闭环控制系统的方框图如下： 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
31、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。三、闭环控制系统的干扰与反响1.干扰因素在控制系统中，除输入量给定值以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。有的干扰因素是环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的 信号等。在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有假设干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。案例分析：电视机P109有些情况可以利用干扰因素实现某种目的。如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常
32、工作。2.反响1什么是反响控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入并与输入量进行比较的过程，就是反响。案例分析：投篮 P110 利用反响来分析和处理被控制对象，通过系统的书出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运用的方法，称为反响方法。如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电源，而自动电水壶具有挡水沸腾时自动切断电源的功能，终究是运用反响方法实现自动控制的结果。(2) 闭环控制系统的工作过程从反响来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反响问题，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反响来减少被控制量输出量的偏差。一个闭环控制系统，能够克服外界
33、干扰，使被控量控制在给定值附近。案例分析：供水水箱的水位自动控制系统P112 案例分析：加热炉的温度自动控制系统P1133闭环控制系统与开环控制系统的比较开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。闭环控制系统设计比较麻烦，结构相对复杂，构成控制系统的本钱较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。3.功能模拟方法：以功能和行为的相似性为根底，用“模型模拟“原型的功能和行为的方法，就是功能模拟法。阅读：功能模拟方法的提出 P115 思考：功能模拟方法对技术有何意义？4.黑箱方法：把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入
34、与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提供了一种不必翻开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。例如，通过输入图像、电或声音信号，观测、分析脑电波的输出反响，研究人脑对视觉或听觉信息的传递、变换和处理功能，得知人脑内部结构的细节，就是黑箱方法的运用。四、控制系统的设计与实施1.控制系统设计的一般思路设计好一个控制系统，应该明确这个系统要到达的目的是什么，所要控制的对象是什么，被控制对象有哪些重要的特性，被控量和控制量分别是什么，外界的主要干扰因素有哪些，选择怎样的设计方案既能到达目的，又能经济、易于实现，如何选择设备和元件，等等。设计一个控制系统，是选择开
35、环控制还是闭环控制，应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定。能到达控制目的，采用易于实现的控制方式，降低控制本钱、减少对环境的负面影响等，是我们进行控制系统设计必须考虑的根本问题。控制系统的设计方案，还包括画出必要的设计图纸控制电路设计或系统结构设计和实施图纸、撰写说明书等。1开环控制系统的设计开环控制系统的设计相比照拟简单，在明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。例如：普通电风扇控制系统的设计，被控对象是电风扇，被控量是电风扇输出的风速，控制量是电机的转速；假设是具有定时功能的电风扇控制系统的设计，那么需在开关环节加一个定时器。案例分析：电吹风控制系统
36、的设计 P119设计要求：电吹风能根据不同的挡位如冷风挡档、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，控制量是电机的电压，干扰因素是房间温度、电源电压的波动等。电吹风的控制工作过程：电吹风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。设定风的档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。 确定了电吹风控制系统的设计方案后，画出必要的电气线路图，选择适当型号的元件和配件，进行组装、调试。2闭环控制系统的
37、设计简单的闭环控制系统，根本要求：第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。第二，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值之差应控制在允许的范围之内。第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。在进行闭环控制系统的设计时，几项控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计P120设计工程：抽水马桶水箱的自动控制系统设计要求：当水箱中的水位低于到达某一指定高度时，进水口立即进水。当水箱的水位到达某一指定高度时，进水口立即停进水。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：从设计要求来看，这是一种
38、自动控制，因此选择闭环控制系统。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线性关系。主要干扰因素是水箱的出水流量。方案构思：采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某一高度时，出现了水位差给定的水位高度与实际水位高度之差，这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀翻开，从而水箱进水；当水箱的水位到达水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。水箱水位的控制过程：拨动冲水旋钮，使出水阀翻开，水箱冲水，与此同时，进水阀翻开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。 2.控制系统的设计与实施方案案例分析：自动升
39、旗简易控制装置的设计P121本单元小结：事物开展具有多种可能性。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方向开展，就形成了控制。人类的控制现象自古就有，随着科学技术的开展进步，自动控制得以迅速开展。控制的手段多种多样，控制广泛应用于人们的生产生活中。开环控制系统是指输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。闭环控制系统是指在系统的输出端与输入端之间存在反响回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。控制系统的工作过程通常可以用方框图来表示。在控制系统中，除输入量以外引起被控量变化的各种因素，就是干扰因素。反响是闭环控制系统的重要特征，表达了一定的思想方法，有着广泛的应用。此外，功能模拟方法、黑箱方法在控制系统设计以及日常生活中也有着广泛的应用。设计一个控制系统，要明确控制目的、控制对象是什么，要弄清干扰因素以及被控量、控制量，选择经济、易于实现的手段来实现。