《高中通用技術(shù) 第四單元 控制與設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施（第1課時(shí)）2課件 蘇教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中通用技術(shù) 第四單元 控制與設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施（第1課時(shí)）2課件 蘇教版必修2（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例引入：引入： 如果如果要要在馬桶內(nèi)安裝一個(gè)抽在馬桶內(nèi)安裝一個(gè)抽氣機(jī)，將馬桶內(nèi)的氣體直接抽到氣機(jī)，將馬桶內(nèi)的氣體直接抽到水箱內(nèi)的水中，通過水的過濾，水箱內(nèi)的水中，通過水的過濾，消除臭氣。這樣，由于馬桶內(nèi)的消除臭氣。這樣，由于馬桶內(nèi)的空氣流向發(fā)生變化，如廁時(shí)馬桶空氣流向發(fā)生變化，如廁時(shí)馬桶內(nèi)發(fā)出的聲音也可得到控制。內(nèi)發(fā)出的聲音也可得到控制。一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路 系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)？系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)？ 控制的對(duì)象？控制的對(duì)象？ 被控對(duì)象的特性？被控對(duì)象的特性？ 被

2、控量和控制量？被控量和控制量？ 外界的主要干擾因素？外界的主要干擾因素？ 怎樣的方案既達(dá)到目的、又經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)？怎樣的方案既達(dá)到目的、又經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)？ 設(shè)備和元件？設(shè)備和元件？控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施控制系統(tǒng)所需的實(shí)施控制系統(tǒng)所需的設(shè)備、元件等設(shè)備、元件等系統(tǒng)的成本分析系統(tǒng)的成本分析控制系統(tǒng)調(diào)試、控制系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行和評(píng)價(jià)運(yùn)行和評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的方案選擇方案選擇分析被控對(duì)象的分析被控對(duì)象的主要特征主要特征明確控制的目的明確控制的目的確定被控量、確定被控量、控制量控制量分析主要的干分析主要的干擾因素?cái)_因素。 。 1.1.設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉

3、環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度的要求以及條件的閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度的要求以及條件的可行性而定?？尚行远?。 2.2.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，被控對(duì)象的特性在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，被控對(duì)象的特性往往難以直接得到，通常是通過了解被控對(duì)象的往往難以直接得到，通常是通過了解被控對(duì)象的輸入與輸出之間的關(guān)系來分析它的基本特性，從輸入與輸出之間的關(guān)系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運(yùn)算方式而確定控制器的運(yùn)算方式( (暗箱方法暗箱方法) )。 3.3.一個(gè)控制系統(tǒng)中可能存在若干個(gè)干擾因素，一個(gè)控制系統(tǒng)中可能存在若干個(gè)干擾因素，需要分析主次，找出對(duì)系統(tǒng)影響最大的干擾因素。需要分析主次，找出對(duì)系統(tǒng)影響最大的干擾因

4、素。一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路 4.4.被控量與控制量的確定是控制方案的關(guān)被控量與控制量的確定是控制方案的關(guān)鍵，對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，需要控制的量往往被確鍵，對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應(yīng)選擇可控的、對(duì)抑制干擾定為被控量，控制量應(yīng)選擇可控的、對(duì)抑制干擾因素和保持系統(tǒng)穩(wěn)定又明顯作用的量。因素和保持系統(tǒng)穩(wěn)定又明顯作用的量。 5.5.執(zhí)行器、檢測(cè)器的選擇：一是要根據(jù)被執(zhí)行器、檢測(cè)器的選擇：一是要根據(jù)被控量和控制量的需求，二是要根據(jù)控制的條件進(jìn)控量和控制量的需求，二是要根據(jù)控制的條件進(jìn)行。行。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：電吹風(fēng)能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風(fēng)。電吹風(fēng)能根據(jù)不同檔位輸出不同

5、種類的風(fēng)。案例分析案例分析1：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析：被控對(duì)象被控對(duì)象電吹風(fēng)電吹風(fēng)被控量被控量風(fēng)的速度和溫度風(fēng)的速度和溫度控制量控制量電機(jī)的電壓電機(jī)的電壓干擾因素干擾因素房間溫度、電源電壓的波動(dòng)房間溫度、電源電壓的波動(dòng)工作過程：工作過程：電機(jī)、風(fēng)扇、電機(jī)、風(fēng)扇、電熱絲電熱絲設(shè)定電吹風(fēng)的檔位設(shè)定電吹風(fēng)的檔位（輸入）（輸入）風(fēng)的速度和溫度風(fēng)的速度和溫度（輸出）（輸出）設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：控制控制輸出的風(fēng)輸出的風(fēng)速速。案例分析案例分析2：電風(fēng)扇風(fēng)速控制設(shè)計(jì)：電風(fēng)扇風(fēng)速控制設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析：1.電風(fēng)扇風(fēng)速控制這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么？電風(fēng)扇風(fēng)速控制這個(gè)系統(tǒng)

6、要達(dá)到的目的是什么？2.控制的對(duì)象是什么？被控對(duì)象有哪些特性？控制的對(duì)象是什么？被控對(duì)象有哪些特性？3.需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？被控量的控制需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？被控量的控制量分別是什么？量分別是什么？4.外界的干擾因素是什么？影響的程度有多大？外界的干擾因素是什么？影響的程度有多大？5.怎樣做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用？設(shè)計(jì)更安全？怎樣做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用？設(shè)計(jì)更安全？6.該控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)還與什么有關(guān)該控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)還與什么有關(guān)?案例分析案例分析3：抽水馬桶水位自動(dòng)控制：抽水馬桶水位自動(dòng)控制設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 當(dāng)水位達(dá)到某一指當(dāng)水位達(dá)到某一指定高度時(shí)，進(jìn)水口停止定高度時(shí)，進(jìn)水口停止進(jìn)水。進(jìn)水

7、。 設(shè)計(jì)要求：當(dāng)水位達(dá)到某一指定高度時(shí)，設(shè)計(jì)要求：當(dāng)水位達(dá)到某一指定高度時(shí)，進(jìn)水口停止進(jìn)水。進(jìn)水口停止進(jìn)水。 設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控對(duì)象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水對(duì)象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進(jìn)水管的水流量，水箱水位的高度，控制量是進(jìn)水管的水流量，水箱水位的高度與進(jìn)水量之間呈線形關(guān)系，主要箱水位的高度與進(jìn)水量之間呈線形關(guān)系，主要干擾因素是水箱的出水流量。干擾因素是水箱的出水流量。 方案構(gòu)思：方案構(gòu)思： 采用浮球作為水位高度的檢測(cè)裝置。采用浮球作為水位高度的檢測(cè)裝置。當(dāng)水箱的水位低于

8、水箱的某個(gè)高度時(shí)，出當(dāng)水箱的水位低于水箱的某個(gè)高度時(shí)，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實(shí)際水位現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實(shí)際水位高度之差），這個(gè)信號(hào)通過浮球、連桿機(jī)高度之差），這個(gè)信號(hào)通過浮球、連桿機(jī)構(gòu)傳給進(jìn)水閥，使進(jìn)水閥打開，從而水箱構(gòu)傳給進(jìn)水閥，使進(jìn)水閥打開，從而水箱進(jìn)水；當(dāng)水箱進(jìn)水；當(dāng)水箱的的水位達(dá)到水箱的某個(gè)高度水位達(dá)到水箱的某個(gè)高度時(shí)，水位差為零，進(jìn)水閥關(guān)閉。時(shí)，水位差為零，進(jìn)水閥關(guān)閉。 控制過程：控制過程： 轉(zhuǎn)動(dòng)沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖轉(zhuǎn)動(dòng)沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時(shí)，進(jìn)水閥打開，水箱進(jìn)水，直水。與此同時(shí)，進(jìn)水閥打開，水箱進(jìn)水，直到指定水位時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉。到指定

9、水位時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉。給定水位給定水位杠桿比較杠桿比較進(jìn)水閥門進(jìn)水閥門水箱水箱水位水位浮球浮球+- 控制過程控制過程方框圖方框圖： 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 抽氣機(jī)能根據(jù)不同的檔位（如電風(fēng)扇的風(fēng)抽氣機(jī)能根據(jù)不同的檔位（如電風(fēng)扇的風(fēng)速控制器）改變抽風(fēng)量的大小。速控制器）改變抽風(fēng)量的大小。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)： 馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析： 抽氣機(jī)控制系統(tǒng)的的被控對(duì)象是抽氣機(jī)裝抽氣機(jī)控制系統(tǒng)的的被控對(duì)象是抽氣機(jī)裝置，被控對(duì)象是抽氣量的大小，控制量是電機(jī)置，被控對(duì)象是抽氣量的大小，控制量是電機(jī)的電壓，干擾因素是電源電壓的波動(dòng)。的電壓，干擾因素是電源電壓的波動(dòng)。 抽氣機(jī)控制的工作過程：抽氣

10、機(jī)是通過電抽氣機(jī)控制的工作過程：抽氣機(jī)是通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)真空泵將氣體從馬桶內(nèi)抽到水箱之中動(dòng)機(jī)帶動(dòng)真空泵將氣體從馬桶內(nèi)抽到水箱之中的。的。分組討論：分組討論： 1. 1.設(shè)計(jì)馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)方案方案，畫出流程方，畫出流程方框圖?？驁D。 2. 2.討論設(shè)計(jì)還存在哪些問題，如何改進(jìn)。討論設(shè)計(jì)還存在哪些問題，如何改進(jìn)。方案構(gòu)思：方案構(gòu)思： 設(shè)定抽氣機(jī)的擋位就設(shè)定了電動(dòng)機(jī)電壓，接通設(shè)定抽氣機(jī)的擋位就設(shè)定了電動(dòng)機(jī)電壓，接通電源后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)真空泵，將馬桶內(nèi)的氣體抽到電源后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)真空泵，將馬桶內(nèi)的氣體抽到水箱中，輸出的就是預(yù)設(shè)定抽氣大小的量。水箱中，輸出的就是預(yù)設(shè)定抽氣大小的量。工作過程：工作過程：電機(jī)，真空電機(jī)，真空泵泵電源電源（輸入）（輸入）抽氣的量抽氣的量（輸出）（輸出）抽氣機(jī)的檔抽氣機(jī)的檔位位作業(yè)：作業(yè)：馬桶內(nèi)抽氣裝置的模型制作馬桶內(nèi)抽氣裝置的模型制作。 1.確定了抽氣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案后，確定了抽氣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案后，畫出必要的電氣線路圖。畫出必要的電氣線路圖。 2.選擇適當(dāng)型號(hào)的元件和配件，進(jìn)行組裝。選擇適當(dāng)型號(hào)的元件和配件，進(jìn)行組裝。（老師提供相應(yīng)的配件和原材料，學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)制作）（老師提供相應(yīng)的配件和原材料，學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)制作） 3.進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，提進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，提出改進(jìn)意見。出改進(jìn)意見。