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1、控制的手段与应用控制的手段与应用 控制系统的工作过程与控制系统的工作过程与方式方式 控制的应用控制系统南宋年间南宋年间 畜力龙骨水车畜力龙骨水车案例1：木牛流马：据研究：据研究：木牛和流马是汉代独轮手推车的两种改进设计，通过改进使人的负重有所减轻。木牛是一种轮子稍小一些的独轮手推车，载重大，前由人拉、后由人推，运行较慢；流马载重小，轮子稍大一些，由一人推，运行速度很快。诸葛亮所说诸葛亮所说“木牛流马木牛流马”应是比喻它们运行的灵便程度和载重量的大小应是比喻它们运行的灵便程度和载重量的大小：木牛行动较笨而慢，像牛；流马行动敏捷而快，像木牛行动较笨而慢，像牛；流马行动敏捷而快，像马马。不是说它们外
2、形像牛像马。目的：目的：帮助军队运送战略物资。案例案例2 希罗自动门希罗自动门希罗自动门的相关材料见教参P107。摩登时代片断 事物的发展与变化具有多样性事物的发展与变化具有多样性 例如，例如，一棵树一棵树可能因为某种原因结不出果实，可能因为某种原因结不出果实，也可能也可能 硕果累累，而且果实可以有大有小，或酸或硕果累累，而且果实可以有大有小，或酸或甜。甜。降落的雨水降落的雨水，可以用来灌溉农田，也可以，可以用来灌溉农田，也可以 供人供人们冲洗物品，还可以发电，但也可能流入江河，甚们冲洗物品，还可以发电，但也可能流入江河，甚至有可能引起洪涝灾害。至有可能引起洪涝灾害。为什么要有控制？为什么要有
3、控制？指出下列事物发展与变化的多种指出下列事物发展与变化的多种可能性：可能性：鱼鱼 塘塘 成熟的西瓜成熟的西瓜 流行性病毒流行性病毒 可能干涸，也可能溢出水来；可能干涸，也可能溢出水来；其中的鱼可能多而肥，也可能少而瘦。其中的鱼可能多而肥，也可能少而瘦。可能被人摘下吃掉；可能被榨汁做成饮料；可能被人摘下吃掉；可能被榨汁做成饮料；还可能烂在西瓜地里面。还可能烂在西瓜地里面。可能传染人群使人发病；可能传染人群使人发病；可能被人体的抵抗力所战胜；可能被人体的抵抗力所战胜；还可能通过预防和综合治理而被控制。还可能通过预防和综合治理而被控制。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
4、，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。控制是根据自己的目目的的，通过一定的手段一定的手段使事事物物沿着某一确定方向发展的行为和过程行为和过程。控制的涵义控制的涵义 1、控制的对象对象是什么理解控制现象，需要明确：理解控制现象，需要明确：2、控制要达到什么目的目的3、采取什么控制手段手段大禹治水 思考：大禹治水思考：大禹治水过程中，通程中，通过什什么么手段手段实现了什了什么么样的目的？的目的？事例对象 目的手段结果古代治水洪水远离洪水垒坝筑堰，填塞洪水（鲧）愈治愈泛、被帝治死疏通河道，泄洪为主（禹）水患大治、传奇英雄现代治水加深加宽过水平面，炸除礁石，建
5、堤防，河道整治，植树造林，保护流域生态环境控制事例控制的对象 控制的目的 控制的手段大禹治水音响的音量控制用喷雾器喷洒农药洪水洪水安息洪波、安息洪波、大治水患大治水患疏通河道，疏通河道，泄洪为主泄洪为主音响音响音量的调节音量的调节旋转音旋转音量按钮量按钮喷雾器喷雾器给庄家治病给庄家治病操作喷雾操作喷雾器的手柄器的手柄马上行动 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，控制有人工控制人工控制和自动控制自动控制。控制的分类控制的分类 人工控制：控制过程是在人工控制：控制过程是在人的人的直接直接干预和干预和全程全程干预下进行的。干预下进行的。关/开 门驾驶汽车 自动控制自动控制：
6、指在无人直接参与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。太太阳阳能能路路灯灯自自动动门门分析下列控制现象是自动控制还是人工分析下列控制现象是自动控制还是人工控制控制 :(1)摇动铲辘，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。练习：练习：现代网络家电现代网络家电 请说说你所了解的人工控制和自动控制的事例。马上行动二、控制的应用二、控制的应用 控制的应用自古就有，并在近代得到迅速发展，在社会生产生活的各个领域都有极其广泛的应用。汽车自动装配生产线汽车自动装配生产线 工业生产 汽车油漆汽车油漆农业生产 水水 车车农田灌溉
7、 电源电源控制室控制室水泵水泵折射式微喷折射式微喷射流式微喷射流式微喷锤式微灌锤式微灌农田灌溉 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、草地自动喷淋系统、行政楼的自动门等。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、大型音乐喷泉。机械控制：机械控制：普通水龙头、浮子普通水龙头、浮子杠杆杠杆水位控制、电饭煲等。水位控制、电饭煲等。电子控制：电子控制：电子计算器、家用电冰箱、电子计算器、家用电冰箱、自动门、汽车自动变速器的电子控制装置。自动门、汽车自动变速器的电子控制装置。气动控制：气动控制：化工生产中常用的气动
8、阀化工生产中常用的气动阀门、公交车车门开关控制。门、公交车车门开关控制。液压控制液压控制：建筑工地打桩机、修理汽建筑工地打桩机、修理汽车用的油压千斤顶。车用的油压千斤顶。练习：练习：1、控制的涵义（明确对象、目的、手段）2、手动控制和自动控制3、控制的应用。小结：二、控制系统的工作方式二、控制系统的工作方式灯的开关的控制 投影幕的升降的控制 电风扇风速的控制婴儿尿湿报警的控制 这些控制现象有什么共同特征？控制举例控制举例一个输入输入（开与关）对应一个输出输出（亮和灭）电灯的的控制电灯的的控制电灯的的控制电灯的的控制电路、灯电路、灯“开与关开与关开与关开与关”灯灯灯灯“亮与灭亮与灭亮与灭亮与灭”
9、输入输入输入输入输出输出输出输出电风扇的控制电风扇的控制电风扇的控制电风扇的控制电路、电机、扇叶电路、电机、扇叶风速挡位风速挡位风速挡位风速挡位风速风速风速风速输入输入输入输入输出输出输出输出控制系统的特征控制系统的特征电子门铃控制系统电子门铃控制系统控制系统控制系统任何一种控制的实现，都要通过若干若干个环节个环节共同实现，这些环节所涉及的装置装置就构成了一个系统控制系统。马上行动马上行动是否属于是否属于控制系统控制系统输入输入输出输出电饭煲电饭煲脱粒机脱粒机红外线自红外线自动水龙头动水龙头是是是是是是做饭指令做饭指令（电信号）（电信号）启动指令启动指令（电信号）（电信号）人手的红外人手的红外
10、信号信号 锅内的温度锅内的温度 脱粒机脱粒机脱粒的量脱粒的量 出水量出水量游泳池的注水控制系统游泳池的注水控制系统 定时器定时器设定注水的时间设定注水的时间进水阀门进水阀门游泳池游泳池游泳池的水位游泳池的水位水流量水流量1.人工控制人工控制2.定时器控制定时器控制定时器注水控制有什么缺陷？定时器注水控制有什么缺陷？定时器注水控制有什么缺陷？定时器注水控制有什么缺陷？3.？游泳池的注水控制的改进游泳池的注水控制的改进水位检测装置水位检测装置控制器控制器进水阀门进水阀门游泳池游泳池实际水位实际水位水流量水流量控制器控制器检测装置检测装置+-设定水位设定水位游泳池的注水两种控制方式的比较游泳池的注水
11、两种控制方式的比较给定水位给定水位进水阀门进水阀门游泳池游泳池实际水位实际水位水流量水流量控制器控制器检测装置检测装置+-定时器定时器设定注水的时间设定注水的时间进水阀门进水阀门游泳池游泳池游泳池的水位游泳池的水位水流量水流量开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统控制系统控制系统根据其根据其控制方式控制方式的不同，控制系统通常分为：的不同，控制系统通常分为：l开环控制系统开环控制系统(open loop control system)(open loop control system)l闭环控制系统闭环控制系统(closed loop control system)(closed l
12、oop control system)若干环节若干环节输入输入输出输出开环控制系统开环控制系统控制系统的控制系统的输出量输出量不对系统的控制产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生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。系统。控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象输入量输入量输出量输出量控制量控制量开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统控制器控制器控制器控制器执行器执行器执行器执行器被控对象被控对象被控对象被控对象给定值给定值给定值给定值被控量被控量被控量被控量干扰信号干扰信号干扰信号干扰信号+反馈环节反馈环节反馈环节反馈环节-把系统的把系统的输出量输出量返回到返回
13、到输入输入并对并对控制过程产生影响的控制系统称为闭控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。环控制系统。自动门的动作过程是怎样的？自动门的动作过程是怎样的？l当门口没有人时，门是关着的；当有人当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，门打开；当人离开门口后一来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。段时间，门又关闭。自动门的功能和技术要求：自动门的功能和技术要求：l功能：无人时，常关；有人时，开门。功能：无人时，常关；有人时，开门。l技术要求：当人距门技术要求：当人距门1m时，门即打开；时，门即打开；门打开后，延时门打开后，延时10s后关门。后关门。电机电机电机电机自动门自动门自
14、动门自动门控制电路控制电路控制电路控制电路门的开启门的开启门的开启门的开启或关闭或关闭或关闭或关闭人体人体人体人体热辐射热辐射热辐射热辐射转动转动转动转动电机电机控制电路控制电路红外传感器红外传感器控制器控制器控制器控制器执行器执行器执行器执行器控制量控制量控制量控制量红外传感器红外传感器红外传感器红外传感器自动门如何实现开关的呢？自动门如何实现开关的呢？电机电机电机电机自动门自动门自动门自动门控制电路控制电路控制电路控制电路门的开启门的开启门的开启门的开启或关闭或关闭或关闭或关闭人体人体人体人体热辐射热辐射热辐射热辐射转动转动转动转动开环控制系统：像这样信息只从输入端传递到输出端，没有信息反
15、馈的控制系统，称为开环控制系统。电机电机电机电机自动门自动门自动门自动门控制电路控制电路控制电路控制电路门的开启门的开启门的开启门的开启或关闭或关闭或关闭或关闭人体人体人体人体热辐射热辐射热辐射热辐射转动转动转动转动红外传感器红外传感器红外传感器红外传感器执行器执行器执行器执行器被控对象被控对象被控对象被控对象控制器控制器控制器控制器输出输出输出输出输入输入输入输入控制量控制量控制量控制量传感器传感器传感器传感器开环控制系统的方框图开环控制系统的方框图开环控制系统的方框图开环控制系统的方框图开环控制系统案例分析开环控制系统案例分析1.分析“希罗的自动门”的工作过程。2.画出“希罗的自动门”控制
16、方框图。提问：红外自动水龙头是提问：红外自动水龙头是开环控制还是闭环控制？开环控制还是闭环控制？闭环控制系统与开环控制系统的比较闭环控制系统与开环控制系统的比较控制系统控制系统反馈反馈控制精度控制精度结构结构成本成本应用范围应用范围闭环闭环开环开环有反馈有反馈无反馈无反馈精度高精度高精度较低精度较低结构复杂结构复杂结构简单结构简单成本高成本高成本低成本低高精度、高精度、高可靠、高可靠、系统本身系统本身不稳定的不稳定的应用领域应用领域控制精度控制精度要求不高要求不高本身很稳本身很稳定的应用定的应用根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改根据自动门控
17、制系统控制过程和原理，通过稍加改根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改动，你还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用动，你还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用动，你还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用动，你还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用方框图表示你的设计想法。方框图表示你的设计想法。方框图表示你的设计想法。方框图表示你的设计想法。电机电机电机电机自动门自动门自动门自动门控制电路控制电路控制电路控制电路门的开启门的开启门的开启门的开启或关闭或关闭或关闭或关闭人体人体人体人体热辐射热辐射热辐射热辐射转动转动转动转动红外传感器红外传感器红外传感器红外传感器“婴儿尿湿报
18、警器婴儿尿湿报警器婴儿尿湿报警器婴儿尿湿报警器”控制系统是怎样工作的？控制系统是怎样工作的？控制系统是怎样工作的？控制系统是怎样工作的？如何用方框图表示？如何用方框图表示？如何用方框图表示？如何用方框图表示？根据婴儿尿湿报警器的控制原理，通过稍加改动，根据婴儿尿湿报警器的控制原理，通过稍加改动，根据婴儿尿湿报警器的控制原理，通过稍加改动，根据婴儿尿湿报警器的控制原理，通过稍加改动，你还可以设计出应用在哪些方面的控制系统？请用方框图你还可以设计出应用在哪些方面的控制系统？请用方框图你还可以设计出应用在哪些方面的控制系统？请用方框图你还可以设计出应用在哪些方面的控制系统？请用方框图表示你的想法。与
19、前面的表示你的想法。与前面的表示你的想法。与前面的表示你的想法。与前面的“自动门自动门自动门自动门”相结合，你又可以设相结合，你又可以设相结合，你又可以设相结合，你又可以设计出一个怎样的控制系统？计出一个怎样的控制系统？计出一个怎样的控制系统？计出一个怎样的控制系统？尿湿度传感器湿度传感器湿度传感器湿度传感器控制电路控制电路控制电路控制电路铃声发生器铃声发生器铃声发生器铃声发生器扬声器扬声器扬声器扬声器铃声请设计制作一个可以控制玩偶动作的控制装置；请设计制作一个可以控制玩偶动作的控制装置；请设计制作一个可以控制玩偶动作的控制装置；请设计制作一个可以控制玩偶动作的控制装置；你能否设计制作一个可不
20、仅可以控制玩偶动作，甚于可你能否设计制作一个可不仅可以控制玩偶动作，甚于可你能否设计制作一个可不仅可以控制玩偶动作，甚于可你能否设计制作一个可不仅可以控制玩偶动作，甚于可能控制玩偶表情的控制装置；能控制玩偶表情的控制装置；能控制玩偶表情的控制装置；能控制玩偶表情的控制装置；能否实现动作表情的自动控制。能否实现动作表情的自动控制。能否实现动作表情的自动控制。能否实现动作表情的自动控制。整体性整体性 相关性相关性 目的性目的性 球队、巴尔扎克的雕像球队、巴尔扎克的雕像厨房装修厨房装修自行车的发明自行车的发明生病、看病过程生病、看病过程动态性动态性 环境适应性环境适应性 三、系统的特性三、系统的特性 汽车的雨刷汽车的雨刷