技術(shù)與設(shè)計(jì)2復(fù)習(xí)提綱(文件)
【正文】 通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入并與輸入量進(jìn)行比較的過程，就是反饋。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場(chǎng)合。：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對(duì)系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度的要求以及條件的可行性而定。例如：普通電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，被控對(duì)象是電風(fēng)扇，被控量是電風(fēng)扇輸出的風(fēng)速，控制量是電機(jī)的轉(zhuǎn)速；若是具有定時(shí)功能的電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，則需在開關(guān)環(huán)節(jié)加一個(gè)定時(shí)器。方案構(gòu)思：選擇開環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電吹風(fēng)的控制要求。第二，控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)。2當(dāng)水箱的水位達(dá)到某一指定高度時(shí)，進(jìn)水口立即停進(jìn)水。3主要干擾因素是水箱的出水流量。當(dāng)水箱的水位低于水箱的某一高度時(shí)，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實(shí)際水位高度之差），這個(gè)信號(hào)通過浮球、連桿機(jī)構(gòu)傳給進(jìn)水閥，使進(jìn)水閥打開，從而水箱進(jìn)水；當(dāng)水箱的水位達(dá)到水箱的某個(gè)高度時(shí)，水位差為零，進(jìn)水閥關(guān)閉。設(shè)計(jì)分析： 1從設(shè)計(jì)要求來看，這是一種自動(dòng)控制，因此選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。在進(jìn)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，幾項(xiàng)控制要求之間往往會(huì)產(chǎn)生矛盾，需要結(jié)合具體問題全面解決或有所側(cè)重地解決。 電機(jī)、風(fēng)扇、電熱絲設(shè)定電吹風(fēng)的檔位 風(fēng)的速度和溫度（輸入） （輸出） 確定了電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案后，畫出必要的電氣線路圖，選擇適當(dāng)型號(hào)的元件和配件，進(jìn)行組裝、調(diào)試。設(shè)計(jì)分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象是電吹風(fēng)裝置，被控量是風(fēng)的速度和溫度，控制量是電機(jī)的電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波動(dòng)等?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，還包括畫出必要的設(shè)計(jì)圖紙（控制電路設(shè)計(jì)或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）和實(shí)施圖紙、撰寫說明書等。例如，通過輸入圖像、電或聲音信號(hào)，觀測(cè)、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對(duì)視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，就是黑箱方法的運(yùn)用。自動(dòng)控制系統(tǒng)不一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)。案例分析：供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)P112 被控對(duì)象：水箱被控量（輸出量）：水箱中的水位（實(shí)際水位）執(zhí)行器：進(jìn)水閥門控制器：機(jī)械或電氣控制裝置干擾因素：水箱的出水量，水箱水面蒸發(fā)的水量等水流量實(shí)際水位 + 進(jìn)水閥門連桿機(jī)械水箱給定水位浮子（水位檢測(cè)裝置） 案例分析：加熱爐的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)P113爐內(nèi)溫度 + 加熱爐加熱器控制器給定溫度電熱偶（溫度檢測(cè)裝置） （3）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場(chǎng)合。如普通電水壺將水加熱至沸騰時(shí)，需要人工關(guān)閉電源，而自動(dòng)電水壺具有擋水沸騰時(shí)自動(dòng)切斷電源的功能，終究是運(yùn)用反饋方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的結(jié)果。有些情況可以利用干擾因素實(shí)現(xiàn)某種目的。檢測(cè)裝置起到檢測(cè)輸出量與輸入量差值的作用例如：電冰箱的溫度控制系統(tǒng)控制量實(shí)際溫度 + 壓縮機(jī)溫度控制器空氣給定溫度溫度檢測(cè)裝置 三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖如下：一般的控制過程都有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出，控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。控制應(yīng)用到生活中，提高了人們的生活質(zhì)量。人工控制又稱手動(dòng)控制。例如：人力三輪車轉(zhuǎn)彎過程中的方向控制問題，其控制的對(duì)象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较?，控制的手段是騎車人通過雙手轉(zhuǎn)動(dòng)車把，改變前輪的方向并帶動(dòng)后輪。方案C設(shè)計(jì)一個(gè)自發(fā)手電筒。設(shè)計(jì)方案：方案A（1）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，畫出電路圖。設(shè)計(jì)分析：⒈可把手電筒照明供電部分分為照明和供電兩個(gè)子系統(tǒng)。③系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化：首先從系統(tǒng)整體考慮優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧，再在此基礎(chǔ)上完善各部分的設(shè)計(jì)。三、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的、方法與過程：①系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的與要求：系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。優(yōu)化目標(biāo)；目標(biāo)函數(shù)；約束條件（不能人為調(diào)節(jié)）；影響因素（可以人為調(diào)節(jié)）。（結(jié)合田忌賽馬案例）系統(tǒng)分析的主要原則：
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