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课件网) 2023 第三节：简单控制系统的设计 学习目标 技术意识：结合生活中的技术情境，收集生活中的技术案例并加以分析,形成正确的技术观。 工程思维：通过所设计制作的控制项目进行控制系统方案的分析，理解其工作原理和特性，总结出控制系统的设计方法。 图样表达：能正确阅读所设计的项目电路图、元件图，并形成良好的设计习惯。 创新设计：能根据设计的需求，面对技术情境，明确要解决的技术问题，并根据现有条件制订解决技术问题的方案，形成一定的设计能力。 物化能力：能根据设计要求搭建一 个控制系统装置，了解所用元件材料的性能，掌握基本工具的使用方法，能对所搭建的系统进行运行调试和综合评价。 思考：观察生活，能否设计/改善一个简单的控制系统。 一、控制系统概论 控制系统设计的基本流程如下 第一步，确定控制的目的。如速度控制是为了达到一定的速度；温度控制是为了获得一个合适的温度等。 第二步，确定系统的被控量。被控量就是为了达到控制目的，我们实际需要控制的量。一般情况下，系统的控制目的就是系统的被控量。如速度控制系统的被控量是速度；温度控制系统的被控量是温度。但有时控制目的和被控量也不是同一对象，如为了控制化学反应的速度，我们通过控制化学反应的温度来实现；为了避免高速公路的交通事故，我们通过控制车速来实现。 第三步，明确被控量应达到的精度指标。如速度、温度的精度指标等。 第四步，选定控制系统的结构。根据控制系统的各项指标（控制精度、造价等），确定控制的类型同时根据被控对象确定执行器。 给定值 控制器 执行器 被控对象 控制量 被控量 给定值 反馈环节 控制器 执行器 被控对象 控制量 比较器 被控量 第五步，建立控制系统的各个环节。大型或复杂的控制系统要通过建立模型来分析。因此要建立控制器、被控对象、执行机构和反馈环节模型。 第六步，确定待调参数。找出能影响系统性能的一些参数作为调整对象，通过对他们的调整，使系统达到最佳性能 第七步，分析、测试控制系统的性能。若性能不能满足设计规范要求，就要重新确定系统结构、部件性能等指标。若满足规范要求，设计工作就可以结束。 控制系统的基本流程 开始 确定控制的目的 确定被控量 给定控制要求 确定系统结构 建立系统模型 确定待调参数 测试系统性能 是否满足要求 结束 重新调整系统结构、指标参数等 否 是 二、设计实例：led数码显示器的设计 LED数码管是由8个发光二级管封装在一起组成8字形的器件，其中7个发光二极管组成“8”字形的每一段，1个发光二极管组成一个小数点。这8个发光二极管的组成如下图所示，各段分别用字母A、B、C、D、E、F、GDP来表示。 1.明确设计的目的 一个使用的LED数码显示器通常由多位数码管组成。但设计只用到一个数码管，通过适当的设计，完成0-9的显示。 2.确定被控量及设计指标 我们采用LED作为发光原件，显示的数字是以光的形式显现，所以该设计的被控量就是LED数码管各段的亮度，且只有亮、灭两种状态 3.确定系统结构 通过上述步骤，我们就可以根据具体的要求来确定控制系统的结构。怎样控制LED数管8个段的亮、灭是该设计的关键。控制系统有开环和闭环、手动和自动等形式，你决采取哪种形式呢 4.选择实现方法 让LED数码管显示特定数码最简单的方法就是采用机械开关进行手动控制。假设我们要显示数字“3”，且采用图4-30所示的共阳极数码管，由数码管各的排列分布可知显示“3”应使AB、C、DG段发光，所以开关与LED数码管的连接如图所示。 5.部件模型及主要参数的确定 对一个复杂的控制系统，在确定了系统结构后，先要对系统中的各部分建立对应的数学模型，然后进行一些理论分析和仿真。当系统较为 ... ...
