【正文】 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(wèn)題全面解決或有所側(cè)重地解決。 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)。 四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 P118 c 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路 ： 系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)？控制的對(duì)象？被控對(duì)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(shí)現(xiàn)？設(shè)備和元件？ 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (書(shū)本 P119 案例分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) )開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在明確設(shè)計(jì)要求，明確被控對(duì)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)設(shè)計(jì)比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜 ，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。例 ： 通過(guò)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(jué)或聽(tīng)覺(jué)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。 例：供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)、加熱爐的溫度自動(dòng)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。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程 ： a （ 1） 閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過(guò)反饋來(lái)減少被控制量（輸出量）的偏差。 反饋的含義： b 控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)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(guò)程，就是 反饋 。 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。 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(duì)輸入信號(hào) （偏差值） 進(jìn)行 運(yùn)算 處理 ， 并發(fā)出控制命令 。 例：供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)、加熱爐的溫度自動(dòng)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。 輸出量：控制系統(tǒng)所要控制的量。執(zhí)行器：直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的裝置或元件 控制量：執(zhí)行器的輸出信號(hào)。 方框圖： 輸入量：控制系統(tǒng)的給定量。 例： 紅綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)、防盜報(bào)警控制系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、公園的音樂(lè)噴泉自動(dòng)控制系統(tǒng) 、 紅外線自動(dòng)門(mén)控 制系統(tǒng)、普通電風(fēng)扇風(fēng)速控制系統(tǒng)、可調(diào)光臺(tái)燈控制系統(tǒng) 等。（ 3）軍事國(guó)防：控制在軍事、國(guó)防等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。 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(lèi)能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周?chē)沫h(huán)境，使之滿足人們的需要。 （二）簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： c： 舉例：手電筒照明供電部分的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用 ： 運(yùn)用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突問(wèn)題，注重各部分的橫向、縱向聯(lián)系。它包含對(duì)某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)需要運(yùn)用系統(tǒng)的思想和方法對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)。 影響因素：是指對(duì)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。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）。例：田忌賽馬、丁謂修復(fù)皇宮、街道各部門(mén)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(yùn)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(guò)程和結(jié)果更具用說(shuō)服力。 ○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。 ○1 系統(tǒng)分析的目標(biāo)：發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)。 (5)環(huán)境適應(yīng)性 （自適應(yīng)） ： 系統(tǒng)都存在于一 定的環(huán)境之中，并不斷的與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)的能量的和信息的交換，系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化。 例：古代建筑的“梁柱結(jié)構(gòu)”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程 (3)目的性 （功能） ： 任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實(shí)現(xiàn)一定的功能，這是區(qū)別不同系統(tǒng)的主要標(biāo)志。 ○2 系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和。是系統(tǒng)的最基本的特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的 7 思想和方法。 例：計(jì)算機(jī)硬件屬于實(shí)體系統(tǒng)；軟件屬于抽象系統(tǒng)。 例： 生態(tài)系統(tǒng)屬于自然系統(tǒng)；飛船、房舍等屬于人造系統(tǒng)。 構(gòu)成系統(tǒng)必須具備的三個(gè)條件： （ 1）至少要有兩個(gè)或兩個(gè)以上的要素（部分）； （ 2）要素（部分）之間互相聯(lián)系、互相作用，按照一定方式形成一個(gè)整體； （ 3）整體具有的功能是各個(gè)要素（部分）的功能中所沒(méi)有的。因此，在進(jìn)行流程優(yōu)化時(shí)，要綜合平衡，以取得整體優(yōu)化的成效。比如，技術(shù)優(yōu)化，可能使 成本提高。 流程優(yōu)化過(guò)程所應(yīng)考慮的主要問(wèn)題： c 對(duì)一個(gè)流程的優(yōu)化，可以是整體的全面優(yōu)化，也可以是對(duì)某一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。 （例： 對(duì)洗滌原理的了解，就會(huì)在流程中安排兩次漂洗 ） ⑵ 外部條件： 流程優(yōu)化要建立在“ 設(shè)備 ”、“材料”、 “ 工藝 ” 水平提高的基礎(chǔ)上。主要手段是在不改變工藝的條件 下，將某些環(huán)節(jié)的串行改為并行。目的 ： 提高工作效率、降低成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境 污染、保證安全 生產(chǎn)等 。 小鐵錘的 錘柄 加工流程圖：下料→磨削圓頭→板牙套絲→電鍍 。 ⑵ 按照每個(gè)小過(guò)程應(yīng)該經(jīng)歷的時(shí)間順序，將各環(huán)節(jié)依次排開(kāi)，并用箭頭線連接起來(lái)。 流程設(shè)計(jì)的基本步驟： a—— 見(jiàn)右圖 注： 流程設(shè)計(jì)的基本要素是 環(huán)節(jié) 和 時(shí)序 ； 對(duì)于有嚴(yán)格時(shí)間的時(shí)序，要標(biāo)注時(shí)間。 人員和資金 ：不同的技術(shù)水平和必要的資金影響生產(chǎn)的過(guò)程、質(zhì)量和周期。 工藝 ： 不同產(chǎn)品的工藝要求各異，流程設(shè)計(jì)也不同。 具體的：流程設(shè)計(jì)基本因素主要有材料、工 藝、設(shè)備、人員和資金、環(huán)境等。不同的流程，產(chǎn)生的效益往往不同， “理解流程就是質(zhì)量 ”、 “流程就是效益 ”等。 常見(jiàn)的流程表達(dá)方式（流程圖）： a 流程圖有 文字表達(dá)、表格表達(dá)、圖示表達(dá)、模型表達(dá)、動(dòng)畫(huà)演示 等。 （ 例 ： 買(mǎi)票→ 候車(chē)→檢票→上車(chē) 。 時(shí)序與環(huán)節(jié)： a⑴ 時(shí)序： 過(guò)程的經(jīng)歷中，各環(huán)節(jié)按照一定的時(shí)間順序先后出現(xiàn)、完成。 上一道工序完成之后才能進(jìn)入下一道工序 —— 串行。 （例：洗衣、煮飯與燒菜的 流程安排、碘鹽和味精佐料的加放流程、青霉素注射流程等） 對(duì)生產(chǎn) ： 運(yùn)用科學(xué)合理的流程可以有效地組織生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等。包含環(huán)節(jié)與時(shí)序。 文化角度 ：文化寓意與傳達(dá)，美學(xué)原則，反映時(shí)代、民族、習(xí)俗方面特征，個(gè)性特征等。 經(jīng)典結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的欣賞與評(píng)價(jià)： c—— 技術(shù) 與 文化 兩個(gè)角度進(jìn)行。 三、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素： a 符合使用者對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的 穩(wěn)定性 和 強(qiáng)度 要求， 安全 因素，公眾和使用者的 審美需求 ，使用者的 個(gè)性化需求 ，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的 成本 控制要求和一定的 使用壽命 等。如：門(mén)與門(mén)框的連接 剛連接 —— 被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素： c（結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力） ① 結(jié)構(gòu)的形狀 、② 使用的材料 、③ 構(gòu)件之間的連接方式 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接通常有兩類(lèi)： 鉸連接 和 剛連接 。） 二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性： b 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 是指結(jié)構(gòu)在 荷載 的 作用下維持其原有 平衡狀態(tài) 的能力。 如摩托車(chē)手的頭盔、飛機(jī)的外殼、貝殼等。 殼體結(jié)構(gòu) 是指層狀的結(jié)構(gòu)。其受力特點(diǎn)是： 既能承受豎向重力荷載，也能承受水平方向的荷載 。如實(shí)心墻、大壩等。 實(shí)體結(jié)構(gòu) 是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)決定著事物存在的性質(zhì)。 在模型或原型制作完成之后，