文档介绍：二、控制系统的工作过程与方式
学习目标
分析典型案例,熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程;熟悉闭环控制系统的基本组成,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。
1、控制系统
自行车行驶的速度控制是通过脚蹬、曲柄、链轮、中轴、飞轮等部件来实现的。骑车人的双脚踩动脚蹬带动曲柄绕中轴做回转运动,由链轮经链条传到后轴的飞轮而带动车轮旋转,这些部件就构成了自行车的传动(或动力)控制系统。踩动脚蹬的力是该控制系统的输入,车轮的转速是该控制系统的输出,踩动脚蹬的力越大,车轮的转速就越快。
脚踩的力—→脚蹬、曲柄、链轮、—→自行车行驶的速度
(输入) 中轴、链条、飞轮(输出)
电风扇的风速控制是通过改变电机的转速来实现的。给电风扇设定风速挡位,电机就以一定的转速带动扇叶转动,输出预定的风速。风速挡位是该控制系统的输入,扇叶转动的风速是该控制系统的输出,一个挡位对应着一个风速。
电风扇风速的挡位—→电机、扇叶—→风速
(输入) (输出)
任何一种控制的实现,都要通过若干个环节,这些环节就构成了一个系统,称为控制系统。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。
马上行动
指出表中所列事例是否属于控制系统,如果是控制系统,请指出系统的输入、输出分别是什么。
是否属于控制系统
输入
输出
电饭煲
脱粒机
红外线自动水龙头
控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制系统。
2、开环控制系统
在游泳池注水控制系统中,如果进水管单位时间的水流量一定,那么游泳池水位的高度与进水的时间是一一对应的。我们就可以通过设定注水时间,使游泳池的水位达到希望的高度。将注水的时间值(假设为2小时)设定到定时器中,开启进水阀注水,一旦时间到达,定时器就会通知进水阀门关闭,停止向游泳池注水。这一控制系统的工作过程可用下图描述。此时,游泳池的水位只受设定的注水的时间控制,这里,作为输入的设定的注水时间可以计算,称为输入量;作为输出的游泳池的水位可以用水面高度这样的量来计算,称为输出量。
水流量
设定注水的时间—→定时器—→进水阀门—→游泳池—→游泳池的水位
(输入) (输出)
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响,这种控制系统称为开环控制系统。
开环控制系统在日常生活中的用途很广,如十字路口的经绿灯定时控制系统、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
为了方便人们的出入,一些医院手术室、现代化的宾馆和银行都安装了自动门。当有人走近大门时,大门就会自动打开。
这是什么道理呢?原来,当人走近自动门时,门上方的红外装置检测到人体热辐射发出的红外信息,控制电路接收到该信号后,便会发出相应的指令,启动电机运转,从而带动门自动开启(或者控制气动装置,使门向两边打开)。当门开启之后,控制电路将作出判断,如果没有人在门四周,就通知电机做反向运转,使门关闭。
可见,自动门的开启或关闭只与红外装置是否检测到人体发出的信号相对应。如果把红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号看做输入量,门的开启或关闭看做输出量,那么自动门的工作原理可以用下面的方框图来描述:
(输入)红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号→控制电路→电机→自动门→门的开启或关闭(输出