第九讲《控制与设计》知识点归纳

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1、第九讲《控制与设计》知识点归纳第九讲《控制与设计》知识点归纳第九讲《控制与设计》知识点归纳第九讲《控制与设计》知识点归纳第九讲《控制与设计》知识点归纳第九讲《控制与设计》知识点归纳第九讲《控制与设计》知识点归纳学习目标：1理解控制的含义，了解控制的手段，理解控制在生活中的应用。2熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。3熟悉闭环控制系统中的反馈环节的作用和闭环控制系统的工作过程，找出主要的干扰因素并分析，了解功能模拟方案和黑箱方法在控制系统中的应用。4了解简单的被控对象的基本特征，能确定被控量、控制量、画出控制系统

2、的方框图。学习重点、难点：控制的手段；开环控制系统和闭环控制系统的流程图；闭环控制系统的工作过程及干扰。学习过程：一、控制的手段与应用1控制的手段⑴控制的含义：案例分析：大禹治水P96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，这就是控制。理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如：人力三轮车转弯过程中的方向控制问题，其控制的对象就是人力三轮车，控制的目的是为了改变三轮车行驶的方向，控制的手段是骑车人通过双手转动车把，改变前轮的方向并带动后轮。⑵控制的手段：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分，控制有人工控

3、制和自动控制。人工控制是在人的直接干预和全程干预下进行的。人工控制又称手动控制。自动控制是指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。按执行部的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。案例分析：从手摇扇到空调器P982控制的应用控制应用到生活中，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，使之满足人们的需要。生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制，控制在生产中得到了极为广泛的应用。控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。二、控制系统的工作过程与方式1控制系统案例分析：自行车行驶的速度控制的实现P102案例分析

4、：电风扇的风速控制的实现P102任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。一般的控制过程都有一个输入和一个输出，控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。2开环控制系统控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统为开环控制系统。开环控制系统在日常生活中用途很广。如十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。案例分析：自动门的控制系统P103在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框表示系统的环节，用单向信号线表示系统信号传递的方向，这种图称为控制

5、系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。对于开环控制系统，通常可以用下面的方框图描述：案例分析：水泵抽水控制系统P1043闭环控制系统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称为闭环控制系统。简单闭环控制系统的方框图如下：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节。三、闭环控制系统的干扰与反馈1干扰因素在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。有的干扰因素是环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。在控制系统中，干扰因素可能有一

6、个，也可能有若干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。案例分析：电视机P109有些情况可以利用干扰因素实现某种目的。如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。2反馈（1）反馈：控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入并与输入量进行比较的过程，就是反馈。案例分析：投篮P110利用反馈分析和处理被控制对象，通过系统的书出调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运用的方法，称为反馈方法。如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电，而自动电水壶具有挡水沸腾时自动切断电的功能

7、，终究是运用反馈方法实现自动控制的结果。(2)闭环控制系统的工作过程从反馈看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈问题，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈减少被控制量（输出量）的偏差。一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。案例分析：供水水箱的水位自动控制系统P112加热炉的温度自动控制系统P113（3）闭环控制系统与开环控制系统