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课件网) 课时5 控制系统的设计与实施 第四章 控制及其设计 目 录 CONTENTS 任务清单与知识构建 01 案例导学厘清重难点 02 随堂达标检测 03 课时分层训练 04 任务清单与知识构建 1 任务一 探究控制系统的设计要素 1.控制系统的设计要素 2.开环控制系统的设计 开环控制系统的设计相对比较简单，在明确设计要求、被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。 任务二 设计与实施雨水收集池水位控制系统 闭环控制系统的设计 (1)一个闭环控制系统要正常工作，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。 (2)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。 (3)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，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。 案例导学厘清重难点 2 重难点 开、闭环控制系统方案的设计 根据对控制精度的要求及条件的可行性确定是选择开环控制还是闭环控制；通过了解被控对象的输入与输出之间的关系来分析被控对象的基本特征，进而确定控制器的运算方式；控制量应选择可控制的、对抑制干扰因素和保持系统稳定有明显作用的量；执行器、检测器的选择要根据被控量、控制量的需求，要根据控制的条件进行。 例 如图所示为滑台的运动系统示意图，由电机控制子系统和机械传动子系统组成。在电机控制子系统中，传感器检测电机的转动角度，并反馈到控制装置与设定值比较，控制装置根据偏差值发出运动信号，驱动器将运动信号转变成相应的电流驱动电机转动，在机械传动子系统中，电机带动丝杆转动，丝杆通过螺母驱动滑台移动。系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离，从而实现对滑台位置的间接控制。由于丝杆传动的误差和滑块移动时的摩擦，导致滑台移动的距离存在误差。为了提高滑台位置的控制精度，需要对该系统进行优化，下列措施中合理的是( ) A.将电机换成高精度电机，控制方式改为开环控制 B.将传感器换成高精度传感器，提高电机转动角度的检测精度 C.将传感器安装在丝杆上，检测丝杆的转动角度 D.在滑台上安装传感器，检测滑台的位置 答案 D 解析 选项A：闭环的精确度更高，选项错误；选项B：更换传感器，不能解决题干设定情景的问题，选项错误；滑台是被控对象，需要提高滑台控制精度，被控量确定为滑台的位置，需要检测并反馈滑台位置，选项D更有效。 变式训练 如图所示是某即热式饮水机设计方案。自来水经过滤装置后进入储水箱，再送到煮水箱，当水位达到高水位时，进水电磁阀断电关闭，水位降到低水位时电磁阀通电进水。在出水龙头取水时，电加热器迅速将煮水箱中的水加热至100 ℃，其间产生的水蒸气通过排气管排出。小明构思了下列几种电加热器控制方案，较合理的是( ) 解析 选项B：蒸气流动是在加热进行中检测的，不符合要求；选项C和选项D：与设计情景不符，要求用水时加热。 A A.在出水龙头处安装传感器，有水流动时开始加热，无水流动时停止加热 B.在排气管上安装传感器，有水蒸气流动时停止加热，无水蒸气流动时开始加热 C.与水位开关联动，高水位时开始加热，低水位时停止加热 D.与进水电磁阀联动，电磁阀通电时开始加热，电磁阀断电时停止加热 随堂达标检测 3 A.该控制系统的控制手段可选用自动控制 B.执行器可选用电子开关 C.声音传感器可作检测部件 D.该控制系统的控制方式可定为闭环控制 D 解析 已经确定指示灯为被控对象，输出 ... ...
