第一课通用技术控制与设计要点.ppt

想一想：事物的发展与变化 讨论：下列事物发展或变化的可能性： 事物的发展与变化呈现多样性，发展结果可能是人们预先期望的，也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的，如果人们想达到某一特定目的，就必须借助适当的手段来实现。 大禹是中国古代传奇英雄人物，他所处的年代洪水泛滥而久治不息。他的父亲鲧（gǔn）受尧的命令而治水，采用垒坝筑堰、填塞洪水的方法，结果愈治愈泛，水患益盛，最终被舜帝治罪而死。鲧死后，水患并未止息。 大禹子承父业，接受舜帝的命令进行治水。大禹治水，一改其父“以壅塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过13年的努力，终于“洪波安息”、“水患大治” 。 二、控制的分类 人工控制：控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。 自动控制：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。 从执行控制的部件来分： 机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等等。 三、控制的应用 希罗的自动门 公元1世纪，希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和液压为动力的自动门。 如图，祭坛点火使1中的空气膨胀，水流入2，利用水的重力使轴3转动，将门打开。当祭坛的火熄灭时，庙门在重锤的作用下就会自动关闭。 2.控制在工业生产中的应用 1、自动门 自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的；当有人来到门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。 自动门的功能和技术要求有： 功能： （1）无人时，常关； （2）有人时，开门。 技术要求： （1）当人距门1m时，门即打开。 （2）门打开后，延时10s后关门。 系统组成：门、电动机、控制器、传感器。 工作过程 （1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号（2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）； （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象） （4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 系统组成与工作过程如图： 红外线自动门 绘制框图的方法 水箱水位控制——自动控制 系统组成：水箱（包括水箱里的水）、阀门、连杆机构、浮子（俗称水漂） 工作过程： 1、当水面低于设定水位时，浮子下落，阀门打开，进水； 2、浮子监测水面高度，并随着水面升高而浮生； 3、当水面达到设定的水位时，浮子传感，通过连杆机构，将阀门关闭。 自动控制水箱水位框图 （给定水位） 输入 水位差 连杆机构 水箱 输出 （实际水位） 浮子 反馈 — 阀门 （开度） 水位差——信号 实际水位——即输出量 阀门开度——控制量 反馈：将输出信息反传给比较环节的做 法，称之为反馈。 负反馈：反馈信息与原信息起相反的作用，使总输入量减小。目标偏离减小。（—） 正反馈：反馈信息与原信息起相同的作用，使总输入量增大。目标偏离增加。 两种控制方式对比 环 节 方式 传感器 控制器 执行器 被控对象 人工控制 人眼 人脑与手 阀门 水箱 自动控制 浮子 连杆机构 阀门 水箱 两种自动控制的比较 传感器 输入 有人否 控制器 电动机 （执行器） 门 （被控对象） 输出 开/关 （给定水位） 输入 水位差 连杆机构 水箱 输出 （实际水位） 浮子 反馈 — 阀门 （开度） 开环控制系统： 闭环控制系统： 开环控制系统的特点 （１）控制系统的输出量不对系统产生影响； （２）系统的输出量直接受输入量的控制； （３）信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入 端单向传至输出端； （4）无反馈环节。 闭环控制系统的特点 （1）信息路径两条：一条自输入端传至输出端，另一条是输出端信息经反馈环节返回到输入端的比较环节，形成一个闭合的环路； （2）有检测装置。有反馈，反馈影响控制。能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据误差及时调整控制作用 A.拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。 B.声光感应开关，当有声音时灯亮。 C.红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则不出水。 D.宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。 E.当手靠近自动烘手机时，机器启动；当手离开时，机器关闭。 日常生活中的控制： 归纳、抽象以上活动的特征 : 一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输出信号（如灯亮或不亮）。 控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。 一般的控制过程都有一个输入和一个输出。 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。 对于自动控制系统，区别系统是开环控制还是闭环控