【学习目标】: ▼ ▲
1、能说出闭环控制系统的组成部分。
2、知道被控量、被控对象、控制量、控制器、执行器、给定量和反馈装置在闭环控制系统中的作用。
3、结合具体案例,分析并简述闭环控制系统的工作过程。
4、会用框图表示控制系统。
一、 控制系统的组成与描述
前一节课我们已经知道,具体的控制系统是多种多样的。那么,用什么方法来描述控制系统呢?
我们用框图来描述控制系统。
1、开环控制
例1:教室的电灯开关控制过程:
一个输入信号(如手拔动开关),对应着一个输出信号(如灯亮或灯熄)。
如果用框图来表示这个控制过程就是:
输入信号(手的动作)——开关——灯——输出信号(灯亮或灭)。
开环控制系统的特征:系统的输出量仅受输入量的控制,输入量到输出量之间的信号是单向传递。
请问:生活中还有哪些开环控制系统?描述它们的工作过程和画出控制框图▼ ▲
自动烘手机;红外线感应出水龙头;银行自动门等;
例2:投飞镖的控制过程:
2、闭环控制
例3:骑自行车的控制过程:
正是有了眼睛这个反馈环节,我们才能够使自行车始终行驶在正确的道路上。
骑自行车这个控制系统由以下部分组成:
(1)期望值(基准值)——道路的方向
(2)比较器——大脑
(3)控制器——大脑
(4)执行器——肢体
(5)控制量——力
(6)被控对象——自行车(主要是车头)
(7)被控量——行驶方向
(8)反馈环节——眼睛(包括神经系统)
闭环控制系统具有多样性,但他们的一般结构形式如下图所示:
控制系统一般由下面几个部分组成(以骑自行车为例):
(1)控制器——控制命令的发出者。(大脑)
(2)执行器——将控制器发出的信号转换成能影响被控对象的信号的装置。(人的肢体)
(3)控制量——能对被控对象产生作用,从而使被控量发生变化的量,即被控对象的输入。(力)
(4)被控对象——对被控量进行调整时所操作的对象。(自行车)
(5)被控量——系统的控制目的,即被控对象的输出。(自行车的行驶方向)
例1:可调光台灯的控制中(不包括人),请指出控制器、执行器、控制量、被控对象、被控量分别是什么? ▼ ▲
控制器:调光电路
执行器:调光电路
控制量:旋钮的旋转角度
被控对象:台灯(主要是旋钮)
被控量:台灯的亮度
问:生活中还有哪些是闭环控制? ▼ ▲
保温电饭锅的保温控制;空调的温度控制
二、控制系统的框图表示
各种控制系统的一般结构方框图形式。
1、开环控制系统结构框图
2、闭环控制系统结构框图