第四章 控制及其设计 4.4 控制系统的设计与实施 任务二 设计与实施雨水收集池水位控制系统 1、情境导入 下雨天，雨水收集池的水位不断升高，当水位升至溢水口时,声音报警装置启动，同时水泵开始向位于高处的蓄水箱抽水。当雨水收集池的水位降到水池高度的1/4时,应停止抽水。 闭环控制系统的设计 闭环控制系统用于实现不同的控制目的，要求往往也不一样。对于简单的闭环控制系统，有以下基本要求: 第一，一个闭环控制系统应正常工作，首先必须是稳定的。如输出量发生偏离,系统通过动态调整使被控量回到平衡状态，系统的这种调整过程有可能使系统产生振荡。若振荡呈逐渐衰减趋势，能很快稳定下来，还属于稳定系统，否则就是不稳定系统。 第二，控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许范围之内。 第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。 在进行闭环控制系统的设计时，几项控制要求之间往往会产生矛盾，而要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。 情境展示: 同学们设计和制作好的雨水收集池，在雨水过多时会发生漫溢，在不下雨时又因为水位过低而无水可用，针对这一问题，大家积极寻找解决问题的方法和途径。 问题分析: 当雨水收集池的水位升到溢水口时，发出声音报警；当雨水收集池的水位到达溢水口时， 把水抽到高处的冲厕蓄水箱。 当抽水直到雨水直到雨水收集池水位降到水池高度的1/4时停止抽水。 主要过程: 1、报警系统 2.水位控制系统 采用水位传感器检测水位，当水位达到溢水口时，潜水泵启动，抽水到冲厕蓄水箱。当水位传感器检测到水位降到水池的1/4时，潜水泵停止抽水。 采用水位传感器检测水位，当水位达到溢水口时，使电磁阀开关闭合，电路接通，声音报警。当水位降到溢水口以下时，电磁阀开关断开，声音报警取消。 材料准备 接线端子 蜂鸣器 电极水位传感器 液位水位传感器 编程控制板 电磁开关 潜水泵 9V电池 9V电池线 杜邦线 水管 水槽 （蓄水箱） 利用linkboy电路连接及编程仿真 linkboy编程视频 制作及测试视频 试验报告 小组完成 {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}试验主题 试验目的 材料准备 试验过程 试验记录 试验结论 思考: 一般情况下，要实现高水位开始抽水、低水位停止抽水，要用两个传感器。你是否能用一个传感器来实现这个控制的呢? 评 价 作品 完成 功能 实现 小组 合作 成本 美观 {5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA} 评价者 评价项目 学生评价 教师评价 自评 他评 课堂表现 自主学习 动手能力 小组合作 分析问题 解决问题 项目作品 项目作品评价 课堂评价 小 结 1.设计闭环控制系统 2.水位传感器的应用 3.编程 4.制作水位控制系统及测试 课后练习 1.设计并制作水车控制装置模型，如图所示。利用流动的水冲击水车，以控制不同的机械装置而产生动作。 2.某地下车库的车位管理系统，每个车位上方都有传感器检测是否有车停进来。当车位上无车时，车位上方的显示灯为绿色，当车位上有车时，车位上方的显示灯为红色。这样不仅方便驾驶人员找到空车位，还方便后台及时汇总车库的车位信息，统计空车位数量和位置。 请设计完成这一车位管理系统，并选择你熟悉的材料、元件，制作该系统的模型。 下 课 ... ...
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