《高中通用技術 第四單元 控制與設計 控制系統(tǒng)的設計與實施（第1課時）2課件 蘇教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中通用技術 第四單元 控制與設計 控制系統(tǒng)的設計與實施（第1課時）2課件 蘇教版必修2（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、一、控制系統(tǒng)設計的一般思路一、控制系統(tǒng)設計的一般思路二、控制系統(tǒng)的設計與實施案例二、控制系統(tǒng)的設計與實施案例引入：引入： 如果如果要要在馬桶內安裝一個抽在馬桶內安裝一個抽氣機，將馬桶內的氣體直接抽到氣機，將馬桶內的氣體直接抽到水箱內的水中，通過水的過濾，水箱內的水中，通過水的過濾，消除臭氣。這樣，由于馬桶內的消除臭氣。這樣，由于馬桶內的空氣流向發(fā)生變化，如廁時馬桶空氣流向發(fā)生變化，如廁時馬桶內發(fā)出的聲音也可得到控制。內發(fā)出的聲音也可得到控制。一、控制系統(tǒng)設計的一般思路一、控制系統(tǒng)設計的一般思路 系統(tǒng)要達到的目標？系統(tǒng)要達到的目標？ 控制的對象？控制的對象？ 被控對象的特性？被控對象的特性？ 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？ 怎樣的方案既達到目的、又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)？怎樣的方案既達到目的、又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)？ 設備和元件？設備和元件？控制系統(tǒng)的設計實施控制系統(tǒng)所需的實施控制系統(tǒng)所需的設備、元件等設備、元件等系統(tǒng)的成本分析系統(tǒng)的成本分析控制系統(tǒng)調試、控制系統(tǒng)調試、運行和評價運行和評價控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的方案選擇方案選擇分析被控對象的分析被控對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擾因素。 。 1.1.設計一個控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是設計一個控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉
3、環(huán)控制，應根據(jù)對控制精度的要求以及條件的閉環(huán)控制，應根據(jù)對控制精度的要求以及條件的可行性而定。可行性而定。 2.2.在控制系統(tǒng)設計過程中，被控對象的特性在控制系統(tǒng)設計過程中，被控對象的特性往往難以直接得到，通常是通過了解被控對象的往往難以直接得到，通常是通過了解被控對象的輸入與輸出之間的關系來分析它的基本特性，從輸入與輸出之間的關系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運算方式而確定控制器的運算方式( (暗箱方法暗箱方法) )。 3.3.一個控制系統(tǒng)中可能存在若干個干擾因素，一個控制系統(tǒng)中可能存在若干個干擾因素，需要分析主次，找出對系統(tǒng)影響最大的干擾因素。需要分析主次，找出對系統(tǒng)影響最大的干擾因
4、素。一、控制系統(tǒng)設計的一般思路 4.4.被控量與控制量的確定是控制方案的關被控量與控制量的確定是控制方案的關鍵，對于簡單控制系統(tǒng)，需要控制的量往往被確鍵，對于簡單控制系統(tǒng)，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應選擇可控的、對抑制干擾定為被控量，控制量應選擇可控的、對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、檢測器的選擇：一是要根據(jù)被執(zhí)行器、檢測器的選擇：一是要根據(jù)被控量和控制量的需求，二是要根據(jù)控制的條件進控量和控制量的需求，二是要根據(jù)控制的條件進行。行。設計要求：設計要求：電吹風能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風。電吹風能根據(jù)不同檔位輸出不同
5、種類的風。案例分析案例分析1：電吹風控制系統(tǒng)的設計：電吹風控制系統(tǒng)的設計設計分析：設計分析：被控對象被控對象電吹風電吹風被控量被控量風的速度和溫度風的速度和溫度控制量控制量電機的電壓電機的電壓干擾因素干擾因素房間溫度、電源電壓的波動房間溫度、電源電壓的波動工作過程：工作過程：電機、風扇、電機、風扇、電熱絲電熱絲設定電吹風的檔位設定電吹風的檔位（輸入）（輸入）風的速度和溫度風的速度和溫度（輸出）（輸出）設計要求：設計要求：控制控制輸出的風輸出的風速速。案例分析案例分析2：電風扇風速控制設計：電風扇風速控制設計設計分析：設計分析：1.電風扇風速控制這個系統(tǒng)要達到的目的是什么？電風扇風速控制這個系統(tǒng)
6、要達到的目的是什么？2.控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？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)濟實用？設計更安全？怎樣做到經(jīng)濟實用？設計更安全？6.該控制系統(tǒng)各部件的設計還與什么有關該控制系統(tǒng)各部件的設計還與什么有關?案例分析案例分析3：抽水馬桶水位自動控制：抽水馬桶水位自動控制設計要求：設計要求： 當水位達到某一指當水位達到某一指定高度時，進水口停止定高度時，進水口停止進水。進水
7、。 設計要求：當水位達到某一指定高度時，設計要求：當水位達到某一指定高度時，進水口停止進水。進水口停止進水。 設計分析：設計分析： 根據(jù)設計要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控根據(jù)設計要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量，水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量，水箱水位的高度與進水量之間呈線形關系，主要箱水位的高度與進水量之間呈線形關系，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。 方案構思：方案構思： 采用浮球作為水位高度的檢測裝置。采用浮球作為水位高度的檢測裝置。當水箱的水位低于
8、水箱的某個高度時，出當水箱的水位低于水箱的某個高度時，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實際水位現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實際水位高度之差），這個信號通過浮球、連桿機高度之差），這個信號通過浮球、連桿機構傳給進水閥，使進水閥打開，從而水箱構傳給進水閥，使進水閥打開，從而水箱進水；當水箱進水；當水箱的的水位達到水箱的某個高度水位達到水箱的某個高度時，水位差為零，進水閥關閉。時，水位差為零，進水閥關閉。 控制過程：控制過程： 轉動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖轉動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥關閉。到指定
9、水位時，進水閥關閉。給定水位給定水位杠桿比較杠桿比較進水閥門進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： 設計要求：設計要求： 抽氣機能根據(jù)不同的檔位（如電風扇的風抽氣機能根據(jù)不同的檔位（如電風扇的風速控制器）改變抽風量的大小。速控制器）改變抽風量的大小。設計設計： 馬桶內抽氣控制系統(tǒng)馬桶內抽氣控制系統(tǒng) 設計分析：設計分析： 抽氣機控制系統(tǒng)的的被控對象是抽氣機裝抽氣機控制系統(tǒng)的的被控對象是抽氣機裝置，被控對象是抽氣量的大小，控制量是電機置，被控對象是抽氣量的大小，控制量是電機的電壓，干擾因素是電源電壓的波動。的電壓，干擾因素是電源電壓的波動。 抽氣機控制的工作過程：抽氣
10、機是通過電抽氣機控制的工作過程：抽氣機是通過電動機帶動真空泵將氣體從馬桶內抽到水箱之中動機帶動真空泵將氣體從馬桶內抽到水箱之中的。的。分組討論：分組討論： 1. 1.設計馬桶內抽氣控制系統(tǒng)設計馬桶內抽氣控制系統(tǒng)方案方案，畫出流程方，畫出流程方框圖?？驁D。 2. 2.討論設計還存在哪些問題，如何改進。討論設計還存在哪些問題，如何改進。方案構思：方案構思： 設定抽氣機的擋位就設定了電動機電壓，接通設定抽氣機的擋位就設定了電動機電壓，接通電源后，電動機帶動真空泵，將馬桶內的氣體抽到電源后，電動機帶動真空泵，將馬桶內的氣體抽到水箱中，輸出的就是預設定抽氣大小的量。水箱中，輸出的就是預設定抽氣大小的量。工作過程：工作過程：電機，真空電機，真空泵泵電源電源（輸入）（輸入）抽氣的量抽氣的量（輸出）（輸出）抽氣機的檔抽氣機的檔位位作業(yè)：作業(yè)：馬桶內抽氣裝置的模型制作馬桶內抽氣裝置的模型制作。 1.確定了抽氣機控制系統(tǒng)的設計方案后，確定了抽氣機控制系統(tǒng)的設計方案后，畫出必要的電氣線路圖。畫出必要的電氣線路圖。 2.選擇適當型號的元件和配件，進行組裝。選擇適當型號的元件和配件，進行組裝。（老師提供相應的配件和原材料，學生現(xiàn)場制作）（老師提供相應的配件和原材料，學生現(xiàn)場制作） 3.進行調試，測試能否實現(xiàn)設計目標，提進行調試，測試能否實現(xiàn)設計目標，提出改進意見。出改進意見。
高中通用技術 第四單元 控制與設計 控制系統(tǒng)的設計與實施（第1課時）2課件 蘇教版必修2
