高中通用技术地质版（2019）必修《技术与设计2》第四章 控制及其设计第五节 控制系统方案的初步设计一 如何形成初步的控制系统设计方案图片课件ppt

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技术设计过程一般归纳为：发现与明确问题—制订设计方案—模型或原型的制作—方案优化。对于控制系统设计来说，有它的特殊性，即有许多具体的问题需要在方案设计之前搞清楚。因此，本节围绕着如何形成控制系统设计方案这个中心问题，通过案例分析，来把握控制系统方案初步设计的思路和方法。
一、如何形成初步的控制设计方案
案例1 声控灯系统 用墙上的开关去开灯或关灯，已是习以为常的事。但是，在一个黑暗的走廊里，用手摸索着寻找电灯开关很费事，对外来的生人更是难事．另外，人走了不关灯，是常有的事，形成常明灯，浪费电力。 声控灯具有特殊功能与应用。比如，在公共楼道里安装声控灯，既方便，又节电。
分析1 了解被控对象的基本特性照明用的电灯，具有两个工作状态，即点亮状态与熄灭状态。点亮与熄灭，实际上是供电电路的接通（有电流流过）与断开（无电流流过）；也就是说，这两个工作状态的实质区分是：有电流或无电流。而有电流或无电流，是通过电路中的开关来操纵的。 在正常工作状态下，其输出与输入之间的关系，输出与干扰之间的关系，称为被控对象的基本特性。
分析2确定被控量与控制量 上面的基本特性分析已经明确：被控对象是灯泡，被控量实质上是电流——流过电灯的电流。输出量就是被控量。 那么，什么是控制量呢？也就是说，通过改变什么参数来实现对被控觉的控制呢？
分析3确定控制系统构成方案 开环控制与闭环控制，二者的根本区别在于：闭环系统应用反馈作用来减小系统的误差，即以反馈量与输入量比较产生偏差量，用偏差最作为控制器的输入去实现控制，就是所谓偏差控制。因此，闭环控制利用反馈作用，可以使被控盈的误差做到很小。 声控灯系统，只有亮与灭两种运行状态，不存在被控量在量上的误差。因此，声控灯选用开环控制方案，就能很好地完成控制任务。系统的具体构成，包括声传感器、控制器以及常开接点。
分析4绘制系统框图参照前述的控制系统框图绘制方法，绘制出声控灯系统框图。如图所示。
案例2 棚室温度控制系统棚室采暖需求 棚室采暖，是棚室环境需求——光、温、水分、气体中的一个重要方面。采暖按热媒的不同可分为：热风式、热水式、蒸汽式、电热式。其中，热水采暖系统运行稳定可靠，是目前最常用的采暖方式。
1 棚室 2 电磁阀 3 继电器 4 感温元件
二、控制系统方案初步设计方法的讨论
引导问题（1）面对控制系统方案设计任务时，从哪儿入手？（2）控制系统中，一般由许多环节组成，你首先关注的是什么？（3）需要了解对象的基本特性吗？（4）控制系统中有许多变量，做设计时，先要确定其中哪些量呢？（5）选用开环控制或闭环控制的考虑根据是什么？（6）绘制控制系统框图，要注意表达哪些内容？
参考观点：从分析入手。首先关注：传感器／控制器／执行器／对象／反馈。需要／不需要。输入量／控制量／被控量、输出量／反馈量／偏差量。越简单的越好／越高级的越好；控制精度／抗干扰性／经济性… …系统构成的类型／组成环节之间的关系／各种量间的关系／信息流通。