二、开环控制系统 任务一理解控制系统 一、教学目标 1.通过技术体验活动，理解控制系统的含的工作过程含义，熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。 二、教学重点、难点 控制系统的含的工作过程含义，开环控制系统的特征 三、教学方法 讲授法，演示法，任务引导法 四、教学过程 1、情境导入 陈晨设计了雨水收集系统，但是每逢雨季，雨水收集池的水位就会随着雨水的不断 注入而升高，当水位升到一定高度时，雨水就从溢水口溢出排放出去，造成了雨水资源 的浪费。 2、新课学习 技术体验 搭建雨水收集池水位报警装置 体验目的:通过搭建雨水收集池水位报警装置，感受控制系统的工作过程。 情境展示:当雨水收集池水位达到溢出高度时，需要报警提示，让家人及时用掉一些水。 问题分析:在连接水位报警装置时，声光报警器应该安装在什么位置? 活动准备: 材料:警示灯、蜂鸣器、电极水位传感器、继电器、水池等。 主要过程: 1.搭建水位报警装置。 (1)水位报警控制系统流程图(图4-15)和水位报警系统示意图(图4-16)。 (2)使用现有材料，根据水位报警系统示意图搭建报警装置。 2.测试水位报警装置，填写下表: 测试动作 警示灯状态 向水沈中注入水，使水位达到报警高度 将水池中的水放出部分，使水位低于报警高度 思考: 1.如果把电极水位传感器改为干簧管传感器，该装置需要如何改动? 2已经有报警装置，为什么还要留溢流孔? 控制系统 上述报警控制装置中， 水位是该控制装置的输入，通过水位传感器将信息传送到控制器;当水位达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警。这样一个系统称为控制系统。 任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制系统。控制系统的输出与输人之间有一定的对应关系。 思维碰撞 控制系统与一般意义上的系统相比，其特点有哪些? 引申： 按照有无反馈分类 无反馈称为开环控制系统（open-loop control system），这种系统的输入直接供给控制器，并通过控制器对受控对象产生控制作用。其主要优点是结构简单、价格便宜、容易维修；缺点是精度低，容易受环境变化（例如电源波动、温度变化等）的干扰。 有反馈称为闭环控制系统（closed-loop control system），输入与反馈信号比较后的差值（即偏差信号）加给控制器，然后再调节受控对象的输出，从而形成闭环控制回路。所以，闭环系统又称为反馈控制系统，这种反馈称为负反馈。与开环系统相比，闭环系统具有突出的优点，包括精度高、动态性能好、抗干扰能力强等。它的缺点是结构比较复杂，价格比较贵，对维修人员要求较高。 根据采用的信号处理技术不同分类 模拟控制系统，采用模拟技术处理信号的控制系统称为模拟控制系统。 数字控制系统，采用数字技术处理信号的控制系统称为数字控制系统。 根据输入量是否恒定分类 输入量是恒定的，这种控制系统我们一般称之为恒值控制系统，如恒速电机、恒温热炉等。 输出量随着输入量的变化而变化，这种控制系统称为随动系统。例如导弹自动瞄准系统等。 工作原理 检测输出量（被控制量）的实际值；将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差； 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。 性能要求 为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对控制系统的基本要求，通常是通过系统对特定输入信号的响应来满足的。例如，用单位阶跃信号的过渡过程及稳态的一些特征值来表示。在确保稳定性的前提下，要求系 统的动态性能和稳态性能好，即： 动态过程平稳（稳定性）； 响应动作要快（快速性）； 跟踪值要准确（准确性）。 应用领域 工业方面 控制系统已 ... ...
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