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1、第四章第四章 控制与设计控制与设计第一节了解控制第一节了解控制教学目标：教学目标：1.理解控制的含义理解控制的含义2.了解控制的手段了解控制的手段3.理解控制在生活和生产中的应用理解控制在生活和生产中的应用1、控制的手段、控制的手段2、控制的应用、控制的应用一、控制一、控制 事物的发展与变化具有多样性。例如，一事物的发展与变化具有多样性。例如，一棵树可能因为某种原因结不出果实，也可能硕果棵树可能因为某种原因结不出果实，也可能硕果累累，而且果实可能有大有小，或酸或甜；降落累累，而且果实可能有大有小，或酸或甜；降落的雨水，可以用来灌溉农田，也可以供人们冲洗的雨水，可以用来灌溉农田，也可以供人们冲洗
2、物品，还可以发电，但也可能流入江河，甚至有物品，还可以发电，但也可能流入江河，甚至有可能引起洪涝灾害。可能引起洪涝灾害。鱼塘：鱼塘：成熟的西瓜：成熟的西瓜：流行性病毒：流行性病毒：指出下列事物发展与变化的多种可能性：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，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。须借助适当的手段来实现。马上行动马上行动干涸干涸溢出水溢出水其中的鱼可能多而其中的鱼可能多而
3、肥，可能少而弱肥，可能少而弱被摘下吃掉被摘下吃掉榨汁榨汁烂掉烂掉传染人群传染人群使人发病使人发病被人的抵抗被人的抵抗力所战胜力所战胜通过预防和综合通过预防和综合治理而被控制治理而被控制案例分析案例分析 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
4、令进行治水。大禹治水，一改禹子承父业，接受舜的命令进行治水。大禹治水，一改其父其父“以以塞而阻水塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过经过1313年的努力，终于年的努力，终于“洪波安息洪波安息”、“水患大治水患大治”。思考：大禹治水的过程中，通过什么思考：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。中通过某些手段实现特定目的的事例。大禹治水大禹治水二、控制的涵义二、控制的涵义人们按照自己的意愿或目的，通过一定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，这的手
5、段，使事物向期望的目标发展，这就是控制（就是控制（control）。）。例如：射手通过瞄准，使箭射中例如：射手通过瞄准，使箭射中靶心；人们通过电冰箱获得适当靶心；人们通过电冰箱获得适当的温度，使食物能够长期存放；的温度，使食物能够长期存放；先进的生产流水线通过计算机的先进的生产流水线通过计算机的“指挥指挥”，实现自动化生产等。，实现自动化生产等。三、控制的分类三、控制的分类从控制过程中人工干预的情形来分：从控制过程中人工干预的情形来分：人工控制（手动控制）：人工控制（手动控制）：人工纺纱、打开普通自人工纺纱、打开普通自来水龙头，揿按键打开电灯、驾驶汽车等；来水龙头，揿按键打开电灯、驾驶汽车等；
6、自动控制：自动控制：数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等温控制、十字路口红绿灯的转换等按照执行部件的不同，控制分为：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、电子控制等机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等 1、分析下列控制现象是自动、分析下列控制现象是自动控制还是人工控制：控制还是人工控制：（1）摇动轱辘，提取井水；）摇动轱辘，提取井水；（2）用气筒给自行车的轮胎）用气筒给自行车的轮胎充气；充气；（3）电梯的上下运行控制；）电梯的上下运行控制；（4）农用灌溉抽水机抽水的）农用灌溉抽水机抽水的控制控制。以前在
7、烈日炎炎的夏天，人们用手摇芭蕉扇扇风消暑。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。目的。随着科学技术的发展，随着科学技术的发展，20世纪世纪50年代，人们发明了空调器。空调器利用年代，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
8、消暑的目的。温消暑的目的。手摇扇手摇扇电风扇电风扇空调器空调器手摇扇子产生风手摇扇子产生风电机带动叶片转动时产生风电机带动叶片转动时产生风自动调温自动调温手动手动手动控制手动控制自动控制自动控制 控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，它涉及到社会生活生产的各个领域。它涉及到社会生活生产的各个领域。控制应用到生活中，提高了人们的生活质量，人控制应用到生活中，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，类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境，使之能满足人们的需要。人们通过空调器对房间的温使之能满足人们的需要。人们
9、通过空调器对房间的温度进行控制，使房间温度处于人体适宜的状态；度进行控制，使房间温度处于人体适宜的状态；生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作进行控制，控制在生产中得到了极为广泛的应用。汽车自动装配生产流水线实现了汽车零件的自动装配、喷漆等，并能对零件的传送速度进行控制，便于生产操作，大大减轻了工人的劳动强度，提高了产品的质量和生产效率；农田节水灌溉控制，在控制农田灌溉水量、实现水量均匀喷灌的同时，减轻了农民的劳动强度。控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。精密制导武器能够对目标进行精确攻击，火箭能将各种卫星准确送入太空轨道，“神州五号”飞船遨游太空、准确返回地面，控制起着重要的作
10、用。辩论自动控制技术在各行各业的应用，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，不同的人持有不同的观点。请就此进行辩论。电风扇的风速控制系统（电风扇的风速控制系统（control system）电机、扇页电机、扇页电风扇风速的档位电风扇风速的档位（输入）（输入）风速风速（输出）（输出）一个档位对应着一个风速。一个档位对应着一个风速。1 1、定义：定义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为些环节就构成了一个系统，称为控制系统控制系统。灯的开关控制的过程：灯的开关控制的过程：输入信号
11、输入信号输出信号输出信号灯灯开关开关游泳池注水控制系统方框图：游泳池注水控制系统方框图：游泳池游泳池进水阀门进水阀门定时器定时器设定注水时间设定注水时间（输入）（输入）水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（输出）（输出）灯的开关控制的方框图：灯的开关控制的方框图：灯灯电路电路开关开关手的动作手的动作（输入）（输入）电流电流光线光线（输出）（输出）2 2、特征：特征：系统的输出量系统的输出量仅受仅受输入量控制，输入量到输出量输入量控制，输入量到输出量之间的信号是之间的信号是单向传递单向传递。1 1、定义：定义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响
12、，这种控制称为这种控制称为开环控制系统开环控制系统。列举你所知道的开环控制系统。列举你所知道的开环控制系统。1 1、自动声光控灯、自动声光控灯2 2、自动烘手机、自动烘手机等等1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车却仍然要等待？怎么办？2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可是有时水满了，有时却未满，怎么办？三、闭环控制系统1、定义：、定义：系统的输出量返回到输入系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响端并对控制过程产生影响的控制系统称为的控制系统称为闭环控制闭环控制系统系统2、分类：分类：控制系统开环控制系统（open loop control system）闭环控制系统（closed loop control system）四、小结四、小结控控制制系系统统开环开环闭环闭环控制系统的输出量不对系统的控制产控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响生任何影响系统的输出量系统的输出量仅受仅受输入量控制，输入输入量控制，输入量到输出量之间的信号是量到输出量之间的信号是单向传递单向传递系统的输出量返回到输入端并对控制过系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响程产生影响输出量到输入量之间的信号形成一个回输出量到输入量之间的信号形成一个回路路