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课件网) 第五节控制系统方案的初步设计 教材p120-p128 技术设计的一般过程可归纳为:发现与明确问题、制订设计方案、制作模型或原型、优化设计方案等。对于控制系统设计来说，有它的特殊性，即有许多具体的问题需要在方案设计之前弄清楚。因此，本节围绕着如何形成控制系统设计方案这个中心问题，通过案例分析把握控制系统方案初步设计的思路和方法。 一、如何形成初步的控制系统设计方案 案例1声控灯系统 声控灯是一个简单的开环控制系统。它的组成如图4-27所示。 由图可见,声控灯与常规电灯相比，去掉了常规的手操开关，增设了声传感器、控制器和常开(断开）触点。其中，声传感器的灵敏度可设置为不同等级，以适应不同场合使用的需要。 这样的声控灯系统是怎样设计出来的呢 分析1:解析被控对象的基本特性 照明用的电灯,具有两个工作状态，即点亮状态与熄灭状态。点亮与熄灭，实际上是供电电路的接通(有电流通过)与断开（无电流通过)。也就是说，这两个工作状态的实质区别是有电流或无电流。而有电流或无电流,是通过电路中的开关来操纵的。 电灯中电流与开关操作之间的关系,如图4-28所示。 由此可见,对于声控灯来说,声响是输人,电流是输出,有（无)前者,便有（无)后者。这是输出与输入之间的关系———种简单的逻辑关系。 如果供电电网的电压或频率由于某种原因出现波动，将会给电路造成影响。这可以视为一种干扰，即电网参数的波动，直接影响声控灯的输出———电流波动、灯光闪烁。这是输出与干扰的关系。 以上分析的是被控对象在正常工作状态下，输出与输入之间的关系，输出与干扰之间的关系，称为被控对象的基本特性。 问题思考 为避免意外声响对声控灯的干扰，你有什么好办法 分析2:确定被控量与控制量 上面的基本特性分析已经明确:被控对象是灯泡，被控量实质上是电流———流过电灯的电流。输出量就是被控量。 那么，什么是控制量呢 也就是说，通过改变什么参数来实现对被控量的控制呢 由图4-27可见:控制器以及常开触点，根据声音传感器传送过来的电信号(有或无)及触点的触头动作（动或不动)，对电路实现控制（接通或断开),从而决定是否产生电流。因此，触点的通与不通，就是控制量。只是这种控制量仅表现为两种状态而已。 声响是输入信号,简称输入。声响强,输入（信号）量大;声响弱,输入（信号）量小。声传感器将声信号转换成电信号，控制器根据它立即使触点工作，接通电路供电，并延时At。时间△t的设置，保证了人在楼道里走过时所需要的亮灯持续时间。 分析3:确定控制系统构成方案 开环控制与闭环控制的根本区别在于:闭环控制系统应用反馈作用来减小系统的误差，即以反馈量与输入量比较产生偏差量（如本章第二节中的水位差,本章第四节中的温度差、角偏差等)，用偏差量作为控制器的输入去实现控制，就是所谓的偏差控制。因此，闭环控制利用反馈作用，可以使被控量的误差做到很小。 声控灯系统，只有亮与灭两种运行状态，不存在被控量在量上的误差。因此，声控灯选用开环控制方案就能很好地完成控制任务。系统的具体构成包括:声传感器、控制器及常开触点。 分析4:绘制系统框图 参照前述的控制系统框图的绘制方法，绘制出声控灯系统框图，如图4-29所示。 系统框图是系统设计方案的图形描述。它清楚地表述了声控灯系统的设计方案:采用开环控制;系统构成的各环节;输入量(声响)、输出量（被控量)控制量（接通/断开);信息传递途径。 以上四点分析，便是以声控灯为例的控制系统设计的思想与方法、过程与结果。 讨论交流 白天，楼道里有足够光亮的情况下，从节电的角度出发，应当如何改进上述设计 大家一起来想办法,并尽量具体化。 提示: (1)利用感知光强的传感器（ ... ...
