控制与设计复习及练习

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1、专题八控制与设计知识框架控制与设计控制的含义控制的含义控制的应用控制的手段简单控制系统的分析开环控制系统的基本组成和工作过程闭环控制系统的基本组成和工作过程控制系统的方框图控制系统的干扰因素简单控制系统的设计功能模拟方法和思维方法控制系统的设计方案复习要点1．理解控制对象、控制目的和控制手段。了解控制在生产过程中对压力、温度、水位、光照、流量的控制；了解生活中电冰箱、洗衣机、空调机等现代化生活用品的控制技术，会分析典型的案例。2．了解手动控制和自动控制的区别，了解机械控制、气动控制、液压控制、电

2、子控制的区别．熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。3．能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，能确定系统的各个环节(被控对象、执行器、控制器、反馈环节)；能确定被控量(输出量)、控制量、输入量、反馈量、偏差量；能用箭头表示信息在系统中流动和传递的方向。理解其中的控制器、执行器、比较环节和反馈环节的作用。4．能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素．并能分析尽可能避开或抑制干扰因素对控制系统影响的办法。能用功能模拟方法、黑箱方法对简单控制系统的组成方框及其作用进行

3、分析。5．了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量、画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案。6．能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置，学会调试运行，提出改进方案。重点提示1．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区分，控制可分为人工控制和自动控制。按照控制中执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。控制方式也可能是综合的。2．控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统成为闭环控制系统。与开环控制系统框图不同

4、，闭环控制系统中信息流经一个闭合环路，将输出信号反传给比较环节，我们把这种做法称做反馈。没有反馈也就没有闭环，没有反馈的控制系统即为开环控制系统。3．在控制系统中，除输入量(给定值)以外，引起被控量(输出量)变化的各种因素称为干扰因素。一个控制系统的干扰因素往往不止一个，所有控制系统在工作运行过程中都会受到干扰。因此设计一个控制系统，必须学会分析这个控制系统可能有哪些干扰因素，以及这些干扰因素是如何影响系统正常运行的。从而尽可能避开或抑制干扰因素对控制系统的影响。如果一个控制系统能够很好地避开或

5、抑制干扰，我们就认为这个控制系统有较好的抗干扰性。4．对于控制系统的设计方案的形成．还必须分析并明确以下一些具体的问题。(1)分析被控对象的基本特性。了解被控对象在正常的工作状态下，其输出量与输入量之间的关系，分析控制系统有哪些干扰因素，输出与干扰因素有何关系。(2)分析被控量与控制量。如以分析声控灯系统为例，声音是输入信号，被控对象是灯泡，被控量是灯的亮灭，控制量是电流。(3)确定控制系统的构成方案。在以上分析的基础上，根据被控对象的基本特性；根据控制精度、抗干扰性、经济性等方面，确定控制系统

6、是开环控制系统还是闭环控制系统。(4)绘制控制系统的框图。按确定的设计方案绘制控制系统的框图，框图内容的表达要求完整。例题解析【例1】普通家用调光台灯的灯光亮度控制属于()A．自动控制B．电子控制Ｃ．机械控制D．气动控制答案：B（分析）本题考查“控制的手段与方法”。所谓自动控制和手动控制是以控制过程中人工干预的不同情形来区分的。家用调光台灯的灯光亮度的调整一般是用转动开关旋钮来实现的，故属于手动控制。若按照控制系统执行部件的不同来区分，控制又可分为机械控制、气动控制、电子控制等，家用调光台灯灯光

7、亮度的调整是通过改变电子元件来实现的，故属于电子控制。【例2】下列关于控制系统工作过程的说法，正确的是()A．信息只能从输入端传至输出端B．信息只能从输出端传至输入端C．开环控制系统的信息只能从输入端传至输出端D．闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端答案：C（分析）本题考查控制系统的工作过程与方式。控制系统在l_作过程中，若从信息的传输过程分析归类．可以把控制系统分成开环控制系统和闭环控制系统两类。开环控制系统的结构和原理比较简单，信息只从输入端传至输出端，仅有一条路径。它的缺点是控制的精确

8、度不高。闭环控制系统的结构和原理比较复杂，信息流经的路径有两条，一条是输入端传至输出端，另一条是将输出端信息反传到输入端的比较环节。它的优点是有较高的控制精度和较强的抗干扰性能。【例3】自动门的工作过程为：当门口没有人时，门是关闭的；当有人来到门口时．门自动打开；当人离开门口一段时间后，门又自动关闭。请根据上述的功能要求完成以下设计内容：(1)确定自动门的技术要求。(2)如何实现自动门的打开和闭合。(提示：可以参照教科书97页的齿轮齿条结构)[提示](1)自动门的技术要求可设计为当人距离门1m(