【導(dǎo)讀】 -1- 莄螈肇莈莀螇腿芀蠆螆衿肅薅螆羈艿蒁螅肄肁莇襖螃芇芃袃袆肀薂袂羈芅薈袁膀肈蒄袁袀莃莀袀膆蚈衿肅莂薄袈膇膅蒀羇袇莀莆薄罿膃節(jié)薃肁莈蟻薂袁膁薇薁羃蕆蒃薀肅艿荿蕿膈肂蚇薈袇羋薃蚈羀肁葿蚇肂芆蒞蚆螂聿芁蚅羄芄蝕蚄肆膇薆蚃腿莃蒂螞袈膅莈螞羈莁芄螁肅膄薂螀螃荿蒈蝿裊膂莄螈肇莈莀螇腿芀蠆螆衿肅薅螆羈艿蒁螅肄肁莇襖螃芇芃袃袆肀薂袂羈芅薈袁膀肈蒄袁袀莃莀袀膆蚈衿肅莂薄袈膇膅蒀羇袇莀莆薄罿膃節(jié)薃肁莈蟻薂袁膁薇薁羃蕆蒃薀肅艿荿蕿膈肂蚇薈袇羋薃蚈羀肁葿蚇肂芆蒞蚆螂聿芁蚅羄芄蝕蚄肆膇薆蚃腿莃蒂螞袈膅莈螞羈莁芄螁肅膄薂螀螃荿蒈蝿裊膂莄螈肇莈莀螇腿芀蠆螆衿肅薅螆羈艿蒁螅肄肁莇襖螃芇芃袃袆肀薂袂羈芅薈袁膀肈蒄袁袀莃莀袀膆蚈衿肅莂薄袈膇膅蒀羇袇莀莆薄罿膃節(jié)薃肁莈蟻薂袁膁薇薁羃蕆蒃薀肅艿荿蕿膈肂蚇薈袇羋薃蚈羀肁葿蚇肂芆蒞蚆螂聿芁蚅羄芄蝕蚄肆膇薆蚃腿莃蒂螞袈膅莈螞羈莁芄螁肅膄薂螀螃荿蒈蝿裊膂莄螈肇莈莀螇腿芀蠆螆衿肅

　　

【正文】 系統(tǒng)分析的目標(biāo)：發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)。 ○ 2 系統(tǒng)分析采用的方法：運用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗。 ○ 3 系統(tǒng)分析產(chǎn)生的結(jié)果：擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ到y(tǒng)提出改進(jìn)方案。 例：王選漢字激光照排系統(tǒng) （ 2）系統(tǒng)分析的一般步驟？ 系統(tǒng)分析的主要原則： a （ 1）整體性原則 系統(tǒng)分析首先要著眼于子系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段 ；先看長遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。 例：田忌賽馬、丁謂修復(fù)皇宮 、 街道各部門施工 （ 2）科學(xué)性原則 系統(tǒng)分析一方面要有嚴(yán)格的工作步驟，另一方面應(yīng)盡可能地運用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析，使決策的過程和結(jié)果更具用說服力。 例：種稻“三三進(jìn)九不如二五一十” （ 3）綜合性原則 系統(tǒng)分析時還要注重綜合性原則，要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。 例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水壩 系統(tǒng)的優(yōu)化： c —— 在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或 最小化）。 系統(tǒng)優(yōu)化各要素的具體內(nèi)容： （ 1） 期望目標(biāo)：系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo) (A)。 （ 2） 約束條件：對系統(tǒng)起限制作用的，并且是不可人為調(diào)節(jié)的。 （ 3） 影響因素：是指對系統(tǒng)的目標(biāo)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素 (X)。 例：農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化 —— 農(nóng)業(yè)間作套種、利潤問題 （ 4） 函數(shù)關(guān)系：期望目標(biāo)與影響因素之間的函數(shù)關(guān)系。 A=f(X) 三、系統(tǒng)的設(shè)計 —— 系統(tǒng)設(shè)計是在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計出滿足預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)的過程。它包含對某個系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，同時需要運用系統(tǒng)的思想和方法對其設(shè)計過程進(jìn)行分析、設(shè)計。 （一）系 統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題： c 系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求 要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。 系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用 運用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突問題，注重各部分的橫向、縱向聯(lián)系。 明確問題 , 設(shè)立目標(biāo) 收集資料 , 制定方案 分析 計算 , 評價比較 檢驗核實 , 作出決策 14 系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化 先從整體考慮優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧，再在此基礎(chǔ)上完善各部分的設(shè)計。 （二）簡單系統(tǒng)的設(shè)計： c 舉例：手電筒照明供電部分的設(shè)計。 第四單元 控制與設(shè)計 一、控制的手段與應(yīng)用 控制的含義： b 人們按照自己的意愿或 目的 ，通過一定的 手段 ，使 事物 向期望的目標(biāo)發(fā)展，這 就是控制。 控制的手段： a 控制的應(yīng)用： b （ 1）生活：控制應(yīng)用到生活中，提高了人們的生活質(zhì)量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，使之滿足人們的需要。 （ 2）生產(chǎn)：生產(chǎn)中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進(jìn)行控制，控制在生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。 （ 3）軍事國防：控制在軍事、國防等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。 二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式 簡單開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程： c 概念： 控制系統(tǒng)的輸出量 不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響 的 控制系統(tǒng)。 例： 紅綠燈定時控制系統(tǒng)、 防盜報警控制系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、公園的音樂噴泉自動控制系統(tǒng) 、 紅外線自動門控 制系統(tǒng)、普通電風(fēng)扇風(fēng)速控制系統(tǒng)、可調(diào)光臺燈控制系統(tǒng) 等。 特征： 系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是 單向傳遞 。 方框圖： 輸入量：控制系統(tǒng)的給定量。 控制器：對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件。 執(zhí)行器：直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件 控制量：執(zhí)行器的輸出信號。 被控對象：控制系統(tǒng)中所要控制的裝置或生產(chǎn)過程 輸出量：控制系統(tǒng)所要控制的量。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成： b 概念： 系統(tǒng)的輸 出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。 例：供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)、加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)、花房溫度控制系統(tǒng)、投籃 、 家用電飯鍋保溫控制系統(tǒng)、家用電冰箱溫度控制系統(tǒng) 等。 按人工干預(yù)來分：人工控制、自動控制 按執(zhí)行部件來分：機(jī)械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制 15 基本組成： 與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了檢測裝置、比較器 。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖： c 控制器和執(zhí)行器的作用： c 控制器： 對輸入信號 （偏差值） 進(jìn)行 運算 處理 ， 并發(fā)出控制命令 。 執(zhí)行器：根據(jù)指令對被控對象直接控制。 三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋 干擾因素： c 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。 有的干擾因素是環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風(fēng)等； 有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機(jī)導(dǎo)航信號的手機(jī)信號等。 反饋的含義： b 控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置 ， 返回到輸入并與輸入量進(jìn)行比較的過程，就是 反饋 。 例： 投籃、自動電水壺 反饋環(huán)節(jié)的作用： a 通過將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置，返回到輸入并與輸入量進(jìn)行比較，從而減少輸出量的偏差，穩(wěn)定輸出量。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程： a （ 1） 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。 （ 2）工作過程： ○ 1 由于 干擾因素 的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定值時； ○ 2 閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)能及時 檢測 出被控量的值，并迅速 反饋 到輸入端，與給定值進(jìn)行 比較 ； ○ 3 控制器 根據(jù)比較得到的偏 差信號進(jìn)行 調(diào)節(jié) ，從而是系統(tǒng)的被控量接近給定值，達(dá)到精確控制的目的。 例：供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)、加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng) 功能模擬方法： a 以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法 ，就是功能模擬方法。 黑箱方法： a 把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(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。 例 ： 通過輸入圖像、電或聲音信號，觀測、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對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 方法的運用。 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(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)定的場合。 閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動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合。 四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施 P118 c 控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路 ： 16 系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)？控制的對象？被控對象的特性？被控量和控制量？外界的主要干擾因素？怎樣的方案既達(dá)到目的、又經(jīng)濟(jì)、易于實現(xiàn)？設(shè)備和元件？ 開環(huán)控制系統(tǒng)的 設(shè)計 (書本 P119 案例分 析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計 ) 開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計相對比較簡單，在明確設(shè)計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計 (書本 P120 案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 ) 基本要求： 第一 、 一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。 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)。 第三 、 閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。 在進(jìn)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計時，幾項控制要求之間往往會產(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。 116：花房溫度控制： 輸入：給定溫度 控制器：溫度控制器 執(zhí)行器：增降溫裝置 被控對象：花房 輸出：實際溫度 將