控制與設計控制與設計1學習目標1.控制的定義。2.自動控制和人工控制的區別。專題一、控制的手段與應用學習目標專題一、控制的手段與應用2事物發展的結果可能是人們預先期望的，也可能是與預期的目標不相符，甚至是不希望得到的。如果人們想達到某一特定的目的，就必須運用適當的手段來實現。事物發展的結果可能是人們預先期望的，也可能是與預期的3了解控制我們聽到過的“控制”自動控制、控制情緒、自我控制的能力、控制溫度控制人口增長、控制病情等等“控制”存在與當今社會的各個方面。工業生產、城市交通、農業生產、航天技術等等了解控制我們聽到過的“控制”自動控制、控制情緒、自我4什么是控制事物的發展與變化具有多樣性。如果人們想達到一定的目的，就必須采取一定的手段來實現。控制的定義：

人們按照自己的意愿和目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發展，這就是控制。什么是控制事物的發展與變化具有多樣性。如果人們想達到5事物的發展與變化一棵蘋果樹天上降落的雨水騎自行車結不出蘋果結的蘋果又多又大結出蘋果又小又酸用來灌溉農田發電引起洪澇災害代步、省力摔跟頭撞到物體和別人事物的發展與變化一棵蘋果樹天上降落的雨水騎自行車結不出蘋果結6采取的手段蘋果樹雨水騎自行車病蟲害防治、果樹管理、土壤管理等等興修水利、建水電站、水源管理等等控制速度、騎車的技術、車的維護等等。采取的手段蘋果樹雨水騎自行車病蟲害防治、果樹管理、興修水利、7高中通用技術控制與設計ppt課件8控制是普遍存在。遙控航模飛機抽水馬桶水箱的自動控制系統控制是普遍存在。遙控航模飛機9抽水馬桶水箱的自動控制系統抽水馬桶水箱的自動控制系統10控制的含義對控制現象理解從下面三個方面入手：1、對象：控制的對象是什么？2、目的：控制要達到什么目的？3、手段：要采用什么樣的手段來控制？控制是根據自己的目的，通過一定的手段使事物沿著某一確定方向發展的行為和過程。

控制的含義對控制現象理解從下面三個方面入手：1、對象：控制的11控制事例控制的對象控制的目的控制的手段電風扇扇葉轉速快慢的控制電風扇調節速度換檔音響的音量控制音響音量的調節旋鈕燃氣熱水器溫度的控制熱水器調節出水口溫度的高低改變燃氣火頭的大小用噴霧器噴灑農藥噴霧器給莊稼治病操作噴霧器的手柄大禹治水洪水安息洪波、大治水患疏通河道，泄洪為主人力三輪車轉彎中的方向控制人力三輪車改變三輪車行駛的方向雙手轉動車把控制事例控制的對象控制的目的控制的手段電風扇扇葉轉速快慢的控12控制的實現需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制和自動控制。控制的手段控制的實現需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來13從人工干預的情形來分：人工控制：控制的過程需要人的接觸，即人直接干預。如：普通自來水龍頭，撳按鍵打開電燈、駕駛汽車等；關/開門駕駛汽車從人工干預的情形來分：人工控制：控制的過程需要人的接觸，即人14自動控制：在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望的方向進行，即沒有人的接觸。太陽能路燈自動門如：打開紅外傳感水龍頭，太陽能路燈，自動門，聲控燈，無人駕駛汽車等；自動控制：在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望15控制實例1人工控制自動控制自動控制對風速的控制控制實例1人工控制自動控制自動控制對風速的控制16控制實例2自動控制人工控制人工控制控制實例2自動控制人工控制人工控制17控制實例1自動控制人工控制控制實例1自動控制人工控制18控制的應用控制的應用自古就有，并在近代得到迅速發展，在社會生產生活的各個領域都有極其廣泛的應用。控制的應用控制的應用自古就有，并在近代得到迅速發展，19控制在工業生產中的應用控制應用到工業生產中，提高了產品的質量和生產效率，減輕了工人的勞動強度，為工人提供了安全保障。生產流水線紡織機控制在工業生產中的應用控制應用到工業生產中，提高了產20汽車自動裝配生產線汽車油漆汽車自動裝配生產線汽車油漆21控制在農業生產中的應用控制應用到農業生產中，提高了勞動效率，減輕了農民的勞動強度，使農民減少在農田里日曬雨淋的時間。聯合收割機農田灌溉控制在農業生產中的應用控制應用到農業生產中，提高了勞22水車水車23溫室溫室24農田灌溉電源控制室水泵農田灌溉電源控制室水泵25農田灌溉折射式微噴射流式微噴錘式微灌農田灌溉折射式微噴射流式微噴錘式微灌26控制在軍事、國防中的應用控制應用到軍事國防中，提高了國家防備和抵抗侵略的能力，為保衛國家的主權、統一、領土完整和安全提供了必要的條件。“神舟五號”返回地面。導彈、火箭控制在軍事、國防中的應用控制應用到軍事國防中，提高了27控制在日常生活中的應用控制應用到日常生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境，使之滿足人們的要求。空調機自動取款機自動控制水龍頭……控制在日常生活中的應用控制應用到日常生活中，提高了人28現代網絡家電現代網絡家電29控制在社會生活中的應用控制應用到社會生活中，使整個社會能協調、健康、有序地發展。控制人口增長，提高人口素質各種法律制度交通管理……控制在社會生活中的應用控制應用到社會生活中，使整個社30未完待續……未完待續……31專題二、控制系統的工作過程與方式學習目標1.反饋--在電子控制系統中的作用2.開環控制和閉環控制的區別3.用方框圖分析生活中常見電子控制系統。專題二、控制系統的工作過程與方式學習目標32自行車行駛速度的控制：腳踩的力腳蹬、曲柄、鏈輪、自行車行駛的速度（輸入）中軸、鏈條、飛輪(輸出)電風扇的風速控制:

電風扇風速的擋位電機、扇葉風速

(輸入)(輸出)1、控制系統

自行車行駛速度的控制：腳踩的力腳蹬、曲柄、鏈輪、33什么叫控制系統:任何一種控制的實現,都要通過若干個環節,這些環節就構成了一個系統,稱為控制系統.控制系統的輸出與輸入之間有一定的對應關系.輸入輸出電飯煲

電源電信號

鍋內的溫度

脫粒機電源電信號

脫粒機的轉速

紅外水龍頭人手的紅外線信號

水龍頭出水量

控制系統通常分為開環控制系統和閉環控制系統什么叫控制系統:任何一種控制的實現,都要通過若干個環節,這些34一、開環控制系統1、什么是開環控制系統

——如果控制系統的輸出對系統的控制（即結果）沒有影響；或者說沒有反饋環節的系統。

反饋即控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。一、開環控制系統1、什么是開環控制系統35投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-電燈的的控制“開與關”輸入電路、燈燈“亮與滅”輸出投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲36游泳池注水控制系統定時器進水閥門游泳池設定注水時間水流量游泳池水位(輸入)(輸出)自動門的控制系統控制電路電機自動門紅外線信號轉動門的開啟或關閉游泳池注水控制系統37列舉你所知道的開環控制系統：列舉你所知道的開環控制系統：38電燈的的控制電路、燈“開與關”燈“亮與滅”輸入輸出電風扇的控制電路、電機、扇葉風速擋位風速輸入輸出控制系統的特征輸入“開與關”輸入“開與關”輸入輸出“開與關”輸入燈“亮與滅”輸出“開與關”輸入輸出輸出燈“亮與滅”輸出燈“亮與滅”輸出電路、燈燈“亮與滅”輸出輸入電路、燈燈“亮與滅”輸出“開與關”輸入電路、燈燈“亮與滅”輸出電燈的的控制“開與關”輸入電路、燈燈“亮與滅”輸出電燈的的控制“開與關”輸入電路、燈燈“亮與滅”輸出電燈的的控制“開與關”輸入電路、燈燈“亮與滅”輸出電燈的的控制電路、燈“開與關”燈“亮與滅”輸入輸出電風扇的控39案例分析：自動門自動門的動作過程是怎樣的？當門口沒有人時，門是關著的；當有人來門口時，門打開；當人離開門口后一段時間，門又關閉。自動門的功能和技術要求：功能：無人時，常關；有人時，開門技術要求：當人距門1m時，門即打開；門打開后，延時10s后關門案例分析：自動門自動門的動作過程是怎樣的？40自動門如何實現自動開、關的呢？電機控制電路紅外傳感器電機自動門控制電路門的開啟或關閉人體熱輻射轉動控制器執行器控制量紅外傳感器自動門如何實現自動開、關的呢？電機控制電路紅外傳感器電機自動41自動門控制系統的方框圖開環控制系統：像這樣信息只從輸入端傳遞到輸出端，沒有信息反饋的控制系統，稱為開環控制系統。電機自動門控制電路門的開啟或關閉人體熱輻射轉動紅外傳感器執行器被控對象控制器輸出輸入控制量傳感器開環控制系統的方框圖自動門控制系統的方框圖開環控制系統：像這樣信息只從輸入端傳遞42擴展思考根據自動門控制系統控制過程和原理，通過稍加改動，你還可以設計出應用其他方面的控制系統嗎？請用方框圖表示你的設計想法。電機自動門控制電路門的開啟或關閉人體熱輻射轉動紅外傳感器擴展思考根據自動門控制系統控制過程和原理，通過稍加改動，你還43對“嬰兒尿濕報警器”分析與擴展思考“嬰兒尿濕報警器”控制系統是怎樣工作的？如何用方框圖表示？根據嬰兒尿濕報警器的控制原理，通過稍加改動，你還可以設計出應用在哪些方面的控制系統？請用方框圖表示你的想法。與前面的“自動門”相結合，你又可以設計出一個怎樣的控制系統？尿濕度傳感器控制電路鈴聲發生器揚聲器鈴聲對“嬰兒尿濕報警器”分析與擴展思考“嬰兒尿濕報警器”控制系統44控制系統方框圖：在控制系統中，為了分析方便，常采用方框來表示系統的環節，用單向信號線來表示系統信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統的方框圖。控制系統方框圖的作用：表示系統各個環節在系統中的位置、功能和相互之間的關系。輸入量控制器執行器被控對象輸出量(控制量)(給定量)(被控量)輸入量:如游泳池的設定時間;輸出量:游泳池的水位控制系統方框圖：在控制系統中，為了分析方便，常采用方框來表示45例:電子門鈴的開環電子控制系統用手按動按鈕開關,輸入一個觸發信號音樂集成電路經過觸發后工作,產生一組載有”音樂”的電信號.

揚聲器將電信號轉變為音樂聲.

輸出的音樂聲的變化對系統的控制狀態并不產生影響,即不存在反饋.輸入:控制(處理):輸出:特點:例:電子門鈴的開環電子控制系統用手按動按鈕開關,輸入46分析下列電子控制系統中的被控對象、被控量、控制器和它們的工作過程的共同點:揚聲器音樂聲音樂集成電路路燈光的變化電子電路鎖舌鎖舌的運動集成電路電子音樂門系統路燈自動控制系統電子鎖自動門被控對象被控量控制器集成電路門門的開關分析下列電子控制系統中的被控對象、被控量、控制器和它們的工作47閉環控制系統閉環控制系統48反饋控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-（1）什么是反饋×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-投籃×控制器（大腦）執行器（手）被控對象（籃球）籃球實際投擲的位置監測裝置（眼睛）籃圈的位置+-反饋控49從反饋來看，閉環控制系統就是指在系統的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產生影響的控制系統。閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。由于某種干擾因素的存在，系統的被控量偏離給定值時，閉環控制系統中的反饋環節能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較，控制器根據比較得到的偏差信號進行調節，從而使系統的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。所以，一個閉環控制系統，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。供水水箱的水位自動控制系統加熱爐的溫度自動控制系統從反饋來看，閉環控制系統就是指在系統的輸出端50游泳池進水閥門控制器給定水位水流量游泳池的水位（輸出）檢測裝置比較器+-閉環控制系統簡單閉環控制系統的方框圖：被控對象執行器控制器給定量控制量被控量檢測裝置比較器-+++游泳池進水閥門控制器給定水位水流量游泳池的水位（輸出）檢測裝51小結控制系統開環閉環控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響輸出量到輸入量之間的信號形成一個回路小結控開環閉環控制系統的輸出量不對系統的控制產52開環控制系統方框圖執行器被控對象控制器輸出輸入控制量傳感器閉環控制系統方框圖被控對象執行器控制器給定量控制量被控量檢測裝置比較器-+++開環控制系統方框圖執行器被控對象控制器輸出輸531、干擾因素干擾就是對控制系統的行為造成影響的有害的信號及擾動，即除給定量外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。干擾對控制功能的影響

克服干擾的基本方法

1、消除干擾

2、減弱干擾

3、提高控制系統性能1、干擾因素干擾就是對控制系統的行為造成影響的有害的信號及擾