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四控制系统的设计与实施

学习目标

节次考试内容考核要求考试属性

控制系统的设计与实施控制系统方案的设计必考＋加试c

一、控制系统设计必须考虑的基本问题

1．明确控制的目的。

2．分析被控对象的主要特性。

3．确定被控量和控制量。

4．分析主要的干扰因素。

5．方案选择。

6．调试、运行和评价。

7．系统的成本、元件、设备分析等。

二、开环控制系统的设计

1．明确设计要求。

2．明确被控对象、被控量和控制量。

3．考虑具体控制系统的方案。

三、闭环控制系统的设计

1．控制精度必须符合要求，系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。

2．控制系统必须是稳定的。

3．要有较好的抗干扰性能。

例1如图1所示为某校学生设计制作的自动取汤机，能保持汤的温度在一定范围内。按

一下取汤按钮，就自动落下一只碗，并放出一定量的汤在碗中。在该自动取汤机的温度控制

系统中，不需要的器件是()

图1

A．温度传感器B．加热器

C．温度控制器D．定时器

答案D

解析本题考查控制系统的组成和设计，控制系统的组成部分一般包括比较器、控制器、执

行器、被控对象、检测装置。分析该温度自动控制系统，温度传感器起到检测的作用，温度

控制器起到控制器的作用，加热器起到执行器的作用，定时器在温度控制过程中不起任何作

用。

例2如图2所示的镜子，内置红外测温装置可以测试人的体温，并在镜面的显示屏上显

示出体温的数值。如果测得的体温过高，还会发出声音报警。请回答下列两题。

图2

(1)体温报警系统的控制手段和方式属于()

A．自动、开环控制B．人工、开环控制

C．自动、闭环控制D．人工、闭环控制

(2)以下部件与体温报警系统的声音控制无关的是()

A．红外测温装置B．喇叭

C．显示屏D．发声芯片

答案(1)A(2)C

例3声控灯适用于多种场合，如在公共楼道里安装声控灯既方便，又安全。声控灯一般

由声传感器、控制器和电子开关等组成。其中整个控制过程为：声传感器检测到的人的声音

(一般为人的脚步声)后，把声音信号转变为电信号传给控制器，控制器通过分析判断后向执

行器发出指令，执行器接收到控制器指令后工作，灯泡亮。此外，声传感器的灵敏度可调整，

可适应不同场合的需要。

(1)声控灯控制系统的输入和输出是什么？两者的关系怎样？

(2)声控灯控制系统的被控量和控制量是什么？

(3)声控灯控制系统为什么可以采用开环控制系统？

(4)画出声控灯开环控制系统的框图。

(5)声控灯要有实用价值，还需要再增加什么功能？

答案(1)声控灯控制系统的输入是声音；输出是灯亮或灯灭。两者的关系是声音强到某一

给定值时，控制系统才起作用，灯亮；声强达不到某一给定值时，控制系统不起作用，灯灭。

(2)声控灯控制系统的被控量是灯的亮、灭，控制量是电流。

(3)声控灯控制系统只有灯亮与灯灭两种运行状态，不需要对输出量的误差进行控制，因此，

可以采用开环控制系统。

(4)声控灯开环控制系统的框图如图所示：

输入电流输出

――――→控制器―→开关执行器――→灯泡被控对象――――→

声音信号灯的亮/灭

(5)声控灯一般用作过道灯，过道灯的特点是人来灯亮，人离开灯灭。所以要使声控灯具有

实用价值，还需要有一个延时装置。灯亮后，延时装置工作，经过一段时间后，灯自动熄灭。

解析本题考查控制系统方案的设计，考查的知识点较多。不仅要弄清楚整个