常见开环控制系统方框图
常见开环控制系统方框图
开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。
开环控制系统特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入，量到输出量之间的信号是单向传递。
开环控制系统的方框图：
输入量——控制系统的给定量； 输出量——控制系统所要控制的量；
控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件； 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件； 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。
控制量——执行器的输出信号，一般是影响被控量变化的因素；（输出量≠控制量，输出量＝被控量）
1.自动门的控制系统
自动门工作过程：
（1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号 （2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）；
（3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象）
（4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 自动门控制系统的方框图：
输入量 （给定量）控制量
2.水泵抽水控制系统：
3.家用窗帘自动控制系统
4.楼道自动声控灯装置
水流量
控制量（转动）
5.游泳池定时注水控制系统
6.十字路口的红绿灯定时控制系统
输入量
控制量（电流）
控制量（水流量）
控制量（水流量）
7.公园音乐喷泉自动控制系统
8.自动升旗控制系统
输入量
（音乐信号）控制器
（声电转换装置）
执行器
（水泵）
被控对象
（喷头）
输出量
（喷泉水柱）
控制量（转速）
输入量
（定时时间）控制器
（定时装置）
执行器
（电动机）
被控对象
（国旗）
输出量
（升旗速度）
控制量（转动）
9.宾馆火灾自动报警系统
10.宾馆自动叫醒服务系统
控制量（电流）
控制量（电流）
11.公共汽车车门开关控制系统
12.普通全自动洗衣机控制系统
控制量（行程）
控制量（转动等）
13.可调光台灯控制系统
14.电吹风控制系统
控制量（电流）
控制量（电压）
15.普通电风扇控制系统
16.电饭锅煮饭控制系统
控制量（转速）
控制量（热量）
17.手电筒控制系统
18.家用缝纫机缝纫速度控制系统
控制量（电流）
控制量（转动）
19.希罗的自动门控制系统
20.电子门铃的开环电子控制系统
21.利用遥控器转换电视频道
输入量
（祭坛点火 或火熄灭）
控制器 （火炉）
执行器 （联动装置）
被控对象 （庙门） 输出量
（门开或关）控制量（轴转动）
输入量 （按开关）
控制器 （集成电路）
执行器 （电路）
被控对象 （喇叭）
输出量 （音乐声）
控制量（电流）
输入量 （按频道按钮）
控制器
（遥控器）
执行器 （接收电路） 被控对象 （电视机） 输出量 （电视节目）
控制量（电流）
22.活动猴控制系统
23.车俩超速检测系统
输入量 （人操纵动作）
控制器
（牵引线）
执行器 （线、孔杠杆装置）
被控对象 （活动猴） 输出量
（猴的动作）
控制量（活动量）
输入量 （汽车速度）
控制器 （电脑）
执行器 （控制机构）
被控对象 （照相机） 输出量
（车图像信号存
储、输出）
控制量（执行信号）
24.电动车的防盗报警系统
25.路灯自动控制系统
控制量（电流）
控制量（电流）
几个开环与闭环自动控制系统地例子
2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。 图P2-2 2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 （1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的() () ?=s X s X r c （3）求图（c ）的 ()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 () () ?1=s F s X 图P2-3 2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()() () s M s s W 2θ= 。
图P2-4 图P2-5 2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()() () s u s s W r θ=。 2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。试确定传递函数() () ()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。 图P2-6 2-7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 ()()()()()()[]()s X s W s W s W s W s X s X c r 87111--= ()()()()()[]s X s W s X s W s X 36122-= ()()()()[]()s W s W s X s X s X c 3523-= ()()()s X s W s X c 34= 2-8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。 图P2-7 图P2-8
开环控制系统与闭环控制系统方框图几例
开环控制系统与闭环控制系统方框图几例（仅供参考） 1.普通机械式电饭煲简单的工作过程如下：接通电源，拨动杠杆按钮，给出做饭指令，磁钢吸合，拉住与之相连的杠杆，杠杆拨动微动开关，微动开关在杠杆的按压下接通加热回路，磁钢铝壳帽与锅底接触，开始加热。当饭熟时（不再有水的沸腾），锅底温度升高，磁钢温度达到150℃时失去磁性，在弹簧力作用下，杠杆下移，微动开关恢复常态，结束加热状态。此时电源仍是接通状态，由于双金属片温控器的作用，电饭煲进入保温状态（70度以下），这就是电饭煲接通电源后即使不按键也能得到温水的原因。但不按下杠杆按键则煮不熟饭。 由上面的工作过程可知，普通电饭煲虽然简单，但其控制过程还是比较复杂的。其工作流程为：给出“做饭”指令——进入加热状态——判断是否达到150度，没有达到，继续加热，如果达到，则进入保温状态。从这个流程知道，电饭煲的控制，从总体上说，仍是一个开环控制。因为，输入一个“做饭”指令，输出的就是“做饭”状态。如果输入的是“温水”指令，则输出的状态就是“温水”状态。即输入量和输出量是一一对应的。但是，其局部环节还有反馈。其参考方块图如下： 3.宾馆、酒店的“自动叫醒服务系统”是一个开环控制系统。 参考框图如下： 4．家用缝纫机的缝纫速度控制系统
缝纫机“转速控制系统”的控制对象应该是“缝纫机”不应该是“机针”。对缝纫机来说，还有其它控制系统，如“针距控制系统”、“倒车控制系统”等，这些系统的控制对象都是缝纫机。参考框图如下： 注：有些学生会认为这个控制系统是一个闭环控制系统，理由是人可以不断调整缝纫的转速。其实这种理解是错误的。它不是闭环的原因是：第一，它输入的转速不是恒定的，没法与输出转速进行比较。第二，“人”作为操作者，对控制系统施加控制指令的行为，不能视为“人作为某个环节参与了控制系统”。 5.走道路灯的声光控制系统 声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下：白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。这样，通过对环境声光信号的检测与处理，完成电路通断的自动开关控制。其声控部分的参考框图如下： 6．交通路口红绿灯自动控制（根据车流量大小改变红绿灯时间）系统 目前所用的交通路口的红绿灯控制系统一般都是按给定的时序来控制的，因此应该是开环控制系统，而不是闭环。对车流量因素的考虑，是在调查统计的基础上在设计给定时序时体现的。其参考框图如下： 当然有一点在注意，红绿灯的时间并不能完全靠车流量的多少来控制。对单个交叉口而言，当交通需求较小时，信号周期则应短一些，但一般不能少15秒，以免某一方向的绿灯时间小于15秒使车辆来不及通过路口影响交通安全；当交通需求较大时，信号周期则应长一些，但一般不能超过120秒，否则某一方向的红灯时间将超过60秒，驾驶员心理上不能忍受。当交通需求很小时，一般按最
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例 开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关—— 的这个活动没有影响； 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，的系统 举例：调节水龙头—— 有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图： 1、水泵抽水控制系统 2、家用窗帘自动控制系统 3、宾馆自动门控制系统 5、游泳池定时注水控制系统 6、十字路口的红绿灯定时控制系统 7、公园音乐喷泉自动控制系统 8、自动升旗控制系统 9、宾馆火灾自动报警系统 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 输入量 （定时时间） 控制量
10、宾馆自动叫醒服务系统 11、活动猴控制系统 12、公共汽车车门开关控制系统 13、家用缝纫机缝纫速度控制系统 14、普通电风扇控制系统 15、普通全自动洗衣机控制系统 16、手电筒控制装置 17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统 18、可调光台灯控制系统 19、电吹风控制系统 控制量 控制量 （压缩空 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量
闭环控制系统方框图12例 闭环控制系统的方框图： 1、投篮 2、供水水箱的水位自动控制系统 3、加热炉的温度自动控制系统 4、抽水马桶的自动控制系统 5、花房温度控制系统 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量 给定量 被控量 控制量
几个开环与闭环自动控制系统的例子
2- 1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2- 2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。 图P2-2 图P2-3 转动惯量、等效粘性摩擦系数和心M!。 D (b| 00 值） 忆｝ 2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 (1)求图(a)的X C_s X r s (2)求图(b)的Xc-s X r s (3)求图（c）的仝空 X! S （4）求图（d）的4 F s *.td 2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间 隙、 无变形，求折算到传动轴上的等效
2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。 绕组上，输出为电机角位移，求传递函数W s 设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁 s --- 。U r S 2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机, 原电机以恒定转速运行。试确定传递函数 图P2-6 2- 7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 X1 s X r s W1s W1 s W7s W8s X c s X 2 s s X i s s X 3 s X 3 s X 2 s X c s ^V5 s ^V3 s X c s W4 s X3 s 2- 8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。 图P2-4 图P2-5 U c s U r s W s，设不计发电机的电枢电感和电阻。 &■ I- r D — 丄---- CZD 图P2- 8
2-14 画出图P2-14所示系统的信号流图，并分别求出两个系统的传递函数 2- 9 求如图P2-9所示系统的传递函数 W s 乞？ , W 2 s X c s X r s X N s 图 P2-9 2- 10 求如图P2-10所示系统的传递函数。 图 P2-10 2- 11 求图P2-11所示系统的闭环传递函数。 图 P2-12 2-13 画出图P2-13所示结构图的信号流图，用梅逊公式求传递函数: W 1 s X c S X r s W 2 s X c s N s X c1 S X c2 S X r1 s X r2 s 图 P2-11 图 P2-13
常见开环控制系统方框图
常见开环控制系统方框图 开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。 开环控制系统特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入，量到输出量之间的信号是单向传递。 开环控制系统的方框图： 输入量——控制系统的给定量； 输出量——控制系统所要控制的量； 控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件； 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件； 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。 控制量——执行器的输出信号，一般是影响被控量变化的因素；（输出量≠控制量，输出量＝被控量） 1.自动门的控制系统 自动门工作过程： （1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号 （2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）； （3 ）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对 输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量 （被控量） 控制量
象，简称对象） （4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。自动门控制系统的方框图： 2.水泵抽水控制系统： 3.家用窗帘自动控制系统 人体 热辐射信号控制 电路 电机自动门 门的开 或关 转动 输入量 控制器执行器被控对象 输出量 控制量 输入量（接通电源） 控制器 （控制电路） 执行器 （水泵） 被控对象 （水管） 输出量 （水管排出水） 水流量
4.楼道自动声控灯装置 5.游泳池定时注水控制系统 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 （输入量） 天亮或暗的光信号 控制器 （控制电路） 执行器 （电动机） 被控对象 （窗帘） 输出量 （窗帘开或闭） 控制量（转动） 输入量 （有无声光信号） 控制器 （控制电路） 执行器 （触点延迟开关） 被控对象 （楼道灯） 输出量 （灯亮或灭）控制量（电流） 输入量 （设定注水的时间） 控制器 （定时器） 执行器 （进水门阀） 被控对象 （游泳池） 输出量 （游泳池的水位） 控制量（水流量）
几个开环与闭环自动控制系统的例子
2-１试求出图P2-1中各电路得传递函数、 图P2-1 ２—２试求出图P２—2中各有源网络得传递函数。 图P2-２ ２—3 求图Ｐ２－3所示各机械运动系统得传递函数。 (1)求图(a)得 (2)求图(b)得 (3)求图(c)得(４)求图(d)得 图Ｐ2—3 2—4 图P2－4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形,求折算到传动轴上得等效转动惯量、等效粘性摩擦系数与。 图P2-4 图P２－５ 2-５图P2-5所示为一磁场控制得直流电动机。设工作时电枢电流不变,控制电压加在励
磁绕组上,输出为电机角位移,求传递函数、 ２－6 图P２-6所示为一用作放大器得直流发电机,原电机以恒定转速运行。试确定传递函数,设不计发电机得电枢电感与电阻。 图P２-6 2-7 已知一系统由如下方程组组成,试绘制系统方框图,并求出闭环传递函数。 ２-８试分别化简图P2—７与图P2－8所示得结构图,并求出相应得传递函数、 图P2—7 图Ｐ2-8 ２—９求如图P2－9所示系统得传递函数,。 图P2—9 2—１0 求如图P2—10所示系统得传递函数。
图Ｐ2—10 ２－1１求图Ｐ2—１1所示系统得闭环传递函数。 图P2—１１ 图P2—12 ２－１3 画出图Ｐ2-１３所示结构图得信号流图,用梅逊公式求传递函数:,。 图P２-１3 2—1４画出图Ｐ2－14所示系统得信号流图,并分别求出两个系统得传递函数,、 图P2—１４ 3-1 一单位反馈控制系统得开环传递函数为。 求:(1)系统得单位阶跃响应及动态特性指标δ%、t r、ｔS、μ; (2)输入量x r(ｔ)=t时,系统得输出响应; (2)输入量xｒ(t)为单位脉冲函数时,系统得输出响应。
常见开环控制系统方框图
常见开环控制系统方框图：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影 响。开环控制系统系统的输出量仅受输入量控制，输入，量到输出量之间的信号是单向传开环控制系统特征：递。开环控制系统的方框图：控制量输入量 输出量控制器执行 器被控对象（给定量）（被控量） 输入量——控制系统的给定量；输出量——控制系统所要控制的量；控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件；被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。输出量＝（输出量≠控制量，控制量——执行器的输出信号，一般是影响被控量变化的因素；被控量） 1.自动门的控制系统 自动门工作过程：）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号（1（这里的电动机叫做执行器，经变换放大后传给电动机（2）控制器接到传感器传来的信号后，；也称为驱动器））电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对3（象，简称对象））控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。（4 自动门控制系统的方框图： 控制量 转动控制人体门的开电机自动门电路热辐射信号或关 输出量被控对象输入量执行器控制器 2.水泵抽水控制系统： 水流量 控制器执行器输入量输出量被控对象 （控制电路）（水泵）（接通电源）（水管排出水）（水管） 3.家用窗帘自动控制系统
4.楼道自动声控灯装置 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 7.公园音乐喷泉自动控制系统
8.自动升旗控制系统 9.宾馆火灾自动报警系统 10.宾馆自动叫醒服务系统 公共汽车车门开关控制系统11.
开环控制系统的工作过程和方式[一]
4.2 .1 《开环控制系统的工作过程与方式》教学设计 【整体设计说明】 （一）本节在单元中的地位 本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。从总体上看，“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解，下节课要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程，因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。 （二）学生学情分析 学生对“控制”一词并不陌生，经常提到控制温度、控制时间、控制音量、控制亮度、控制电流等。在生活、学习中，学生对控制形成了或多或少的感性认识，这些认识仅限于表面现象，对控制系统的组成和工作过程并没有进行过深入思考和研究。但学生毕竟也经常进行控制操作，对控制有一些体会，在物理等学科中学习了电子、传感器基础知识，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验在教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，为学生配合教师教学提供了可能。 （三）本节整体教学思路 开环控制系统的基本组成与工作过程对后面的闭环控制和控制方案的设计至关重要，所以这节的教学一定要落实到位，使学生真正吃透和理解。要达到这样的效果，教师必须引导学生对典型实例详细分析，使学生对实例中的控制过程和原理有一个清晰的认识，然后再引导学生从中抽取出控制系统的基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象，各个组成部分的功能和作用学生自然也明白了。 对于控制系统的基本组成的作用，学生一般不难理解，但对于它们的工作原理，学生可能会存在许多问题，也极有可能在课堂教学中提出这些疑问。对于疑问的学生，教师要给予表扬和鼓励，这是学生技术素养提高的一个具体表现，培养学生的质疑的教学的一个重要方面。教师要不失时机地进行正确引导，同时在备课过程中应注意相关内容的学习和准备。 在“技术与设计1”中曾提出“技术是综合知识的结晶”。笔者认为在本节内容的教学中可以予以回溯，因为作为控制系统的基本组成涉及的学科比较多，单就传感器来讲，就可能涉及光、声音、射线、压力、温度、化学成分等，回扣这一内容一是可以加深学生对“技术需要综合知识”的进一步理解，二是可以激发学生学习其他学科知识的积极性，强化通用技术课程和其他领域课程的联系。 本节课教学应当避免“纸上谈兵”。教师可以利用学校现有的实验器材、教学设施资源，或通过自制或改制教具，尽量创造条件，利用实物展开教学。比如：声控自动门、游泳池注水系统等。利用这些必能起到事半功倍的效果。
几个开环与闭环自动控制系统的例子
几个开环与闭环自动控制系统的例子
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２-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2－2 试求出图Ｐ2-2中各有源网络的传递函数。 图P2－２ 2－3 求图Ｐ2－３所示各机械运动系统的传递函数。 (1)求图(a)的 ()()?=s X s X r c (２)求图（b ）的() () ?=s X s X r c （3）求图(c ）的 ()()?12=s X s X (4)求图（d ）的 ()() ?1=s F s X 图P ２-3 2－4 图P ２-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()() s M s s W 2θ= 。
图Ｐ2-4 图P2-５ 2-5 图Ｐ2-5所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移,求传递函数()() () s u s s W r θ=。 2-６ 图Ｐ2-6所示为一用作放大器的直流发电机,原电机以恒定转速运行。试确定传递函数 () () ()s W s U s U r c =,设不计发电机的电枢电感和电阻。 图Ｐ2-6 2－7 已知一系统由如下方程组组成,试绘制系统方框图,并求出闭环传递函数。 ()()()()()()[]()s X s W s W s W s W s X s X c r 87111--= ()()()()()[]s X s W s X s W s X 36122-= ()()()()[]()s W s W s X s X s X c 3523-= ()()()s X s W s X c 34= 2－８ 试分别化简图Ｐ２－7和图P2－8所示的结构图,并求出相应的传递函数。 图P2-7 图Ｐ2－８
控制系统的工作过程及方式
控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.了解开环控制和闭环控制的特点； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关资料
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例 开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响； 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统 举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 开环闭环的区别：1、有无反馈；2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断。 手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图： 1、水泵抽水控制系统 2、家用窗帘自动控制系统 3、宾馆自动门控制系统 4、楼道自动声控灯装置 控制量 控制量 控制量 控制量
5、游泳池定时注水控制系统 6、十字路口的红绿灯定时控制系统 7、公园音乐喷泉自动控制系统 8、自动升旗控制系统 9、宾馆火灾自动报警系统 10、宾馆自动叫醒服务系统 11、活动猴控制系统 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量
12、公共汽车车门开关控制系统 14、普通电风扇控制系统 15、普通全自动洗衣机控制系统 16、手电筒控制装置 17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统 18、可调光台灯控制系统 控制量 （压缩空控制量 控制量 控制量 控制量 输入量 （压力传感器是否测到压力异常信 号） 控制量 控制量
开环控制系统与闭环控制系统的区别(编程原理培训)
1 开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例 开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响； 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统 举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 开环闭环的区别：1、有无反馈；2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断。 手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图： 1、水泵抽水控制系统 2、家用窗帘自动控制系统 3、宾馆自动门控制系统 4、楼道自动声控灯装置 输入量（给定量） 控制器 执行器 被控对象 输出量（被控量） 控制量 输入量（接通电源） 控制器（控制电路） 执行器（水泵） 被控对象（水管） 输出量（水管排出水） 控制量（水流量） 输入量（天亮或暗） 控制器（光的检测装置） 执行器（电动机） 被控对象（窗帘） 输出量（窗帘开或闭） 控制量（转动） 输入量（有无声音） 控制器（声电传感 执行器（触点延时开关） 被控对象（楼道灯） 输出量（灯亮或灭） 控制量（电流）
常见开环控制系统方框图知识讲解
常见开环控制系统方 框图
常见开环控制系统方框图 开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。 开环控制系统特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入，量到输出量之间的信号是单向传递。 开环控制系统的方框图： 输入量——控制系统的给定量； 输出量——控制系统所要控制的量； 控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件； 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件； 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。 控制量——执行器的输出信号，一般是影响被控量变化的因素；（输出量≠控制量，输出量＝被控量） 1.自动门的控制系统 自动门工作过程： （1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号 （2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）； （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象） （4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 自动门控制系统的方框图： 人体 热辐射信号 控制 电路电机自动门 门的开 或关 转动 输入量执行器被控对象 输出量 控制量 输入量 （给定 控制器执行器被控对象 输出量 （被控 控制量
2.水泵抽水控制系统： 3.家用窗帘自动控制系统 4.楼道自动声控灯装置 输入量 （接通电 控制器 （控制电 路） 执行器被控对象输出量 水流量 （输入量）控制器执行器被控对象输出量 控制量（转
5. 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 7.公园音乐喷泉自动控制系统 输入量 控制器执行器被控对象输出量 控制量（电 输入量 控制器执行器被控对象输出量 控制量（水流 输入量 控制器执行器被控对象输出量 控制量（水流
经典的闭环控制系统方框图12例
经典的闭环控制系统方框图12例 闭环电子控制系统：由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。 基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。 闭环电子控制系统必须符合两个条件： （一）它的核心是电子技术； （二）有反馈。反方把人划入控制系统，这个控制系统的核心就不单单是电子技术，故不能称为闭环电子控制系统。但因为存在反馈，可称为闭环控制系统。 同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 闭环控制系统框图 控制器执行器被控对象 被控量（输出量） 给定量 （输入量） 检测装置控制量 比较器
一、家用压力锅工作原理 二、投篮 三、供水水箱的水位自动控制系统 控制器 （重锤） 执行器 （出汽孔） 被控对象 （压力锅） 被控量 （锅内压力） 给定量 （重锤重力） 检测装置 （重锤） 控制量 （出汽量） 比较器 控制器 （大脑） 执行器 （手） 被控对象 （篮球） 被控量 （篮球位置） 给定量 （篮圈位置） 检测装置 （眼睛） 控制量 （投掷力） 比较器 控制器 （机械或电气控制装置） 执行器 （阀门） 被控对象 （水箱） 被控量 （水箱水位） 给定量 （设定的水位高度） 检测装置 （浮球或液位传感） 控制量 （进水量） 比较器
开环控制系统举例
开环控制系统 以直流电动机的转速控制系统为例，说明开环控制系统的工作原理。 用直流电动机D来驱动一个需要以恒速转动的负载。当电位器R的滑动端确定在某一个位置时，电位器就给出一个确定的电压Ur，Ur经运算放大器、触发器和可控制硅功率放大器（称控制器）输出电压为Ua，Ua加在直流电动机两端。电动使以一个相应的转速n驱动负载转动。若改变滑动端的位置，Ur就改变，Ua、n都发生改变。故可知，对应电位器滑动端的某一个位置，电动机就运行在某一个对应的转速n上。从而达到了控制电动机的转速n的目的。 如果负载发生变化，电动机转速偏离给定值，如果要求电机转速维持给定转速不变，这个系统不能实现。要实现就必须有人参与。由操作人员测出电机的实际转速，与给定的转速进行比较，判断出偏离的值，再由操作人员调整滑动端的位置使电动机转速恢复到给定值。 从上面的分析可以看，给定值（Ur）直接控制电机转速，而电机转速n不能反过来影响Ur，这种控制系统称为开环控制系统。 这个系统电动机D为被控制对象，转速n为输出量（被控制量），Ur为输入量负载波动，可控电源变化等为扰动量。 上一页下一页开环控制系统结构图 开环控制系统可用图1-1-2结构图表示 图1-1-2开环控制结构图 结构图可以表示开环控制系统输入量与输出量之间的关系，由图可以看出，输入量直接经过控制器作用于被控对象，所以输入量影响输出。当出现扰动时，没有人干预的情况下输出量不能按照输入量所期望的状态去工作，输出量不能反过来影响输入量。
图1-1-3中CF是测速电机，测速电机的输出电压UCF与转速n成比例，UCF反馈到输入端与输入电压Ur进行比例，得出偏电压UE，由偏差电压UE通过控制器控制电机的转速。当电位器滑动端在某一位置时，给出一个输入电压Ur，相应电机就输出某一个转速n，当有干扰时， 从上面分析可知，为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量进行相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差。整个系统形成一个闭环。 输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统称为闭环控制系统。也叫反馈控制系统。 闭环控制系统结构图 闭环控制系统中各元件的作用和信号之间的关系可用结构图1-1-4表示。 输入电压Ur减去主反馈电压UCF得偏差电压Ue，经控制器输出电压Ua加在电机两端，电机转动输出转速，带动测速发电机转动输出UCF。
开环控制系统教学设计
开环控制系统 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 3.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。 本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析— 总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。
开环闭环控制系统方框图
真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。土地是以它的肥沃 和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生 产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话， 即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连 小草也长不出来的 开环控制系统方框图20例 控制量 1水泵抽水控制系统控制量 4、楼道自动声控灯装置 控制量 输入量— ?控制器― ? 执行器 ■ 被控对象输出量 （有无声音）（声电传感（触点延时开关）■ （楼道灯）（灯亮或灭） 5、游泳池定时注水控制系统 输入量控制器执行器被控对象输出量 （设定注水的时间） ---- ■（定时器） IF （进水门阀） ---------F （游泳池）（游泳池的水位） 输入量 （给定量） 输出量 （被控量） 2、家用窗帘自动控制系统控制量 输入量（天亮或暗） 控制器执行器被控对象输出量（光的检测装置） ■ （电动机）（窗帘）（窗帘开或闭） 3、宾馆自动门控制系统控制量 输入量（人热辐射发岀的信号） 控制器执行器 ° 被控对象输出量 （控制电路）■（电动机）■（自动门）（门开或闭） 控制量 输入量 （接通电源）（水流 量） 输出量 （水管排岀水） （转 动） （转 动）
6、十字路口的红绿灯定时控制系统 控制量 （电 流） 7、公园音乐喷泉自动控制系统 控制量 输入量 （音乐信号） 控制器 ■ 执行器 ■ 被控对象 输出量 （声控装置） ■ （阀门） （喷嘴） （喷水与否） 关） 8、自动升旗控制系统 输入量 （定时时间） 控制量 （转动） 9、宾馆火灾自动报警系统 输入量 ■ 控制器 ------- h r 执行器 ■ 被控对象 输出量 （烟雾信号） ’ （感烟控制装置） ■ （报警电路） （报警部件） （报警信号） 控制量 （电流） 10、宾馆自动叫醒服务系统 控制量 输出量 （电话铃声） （电流） 输入量 （时间设定） 11、活动猴控制系统 输入量 （人操纵动作） 控制量 输出量 （猴的动作 或表情） 12、公共汽车车门开关控制系统 控制量 （压缩空
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例
开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响； 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较， 的系统 举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图： 1、水泵抽水控制系统 2、家用窗帘自动控制系统 4、楼道自动声控灯装置 5、游泳池定时注水控制系统 6、十字路口的红绿灯定时控制系统 8、自动升旗控制系统 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 输入量 控制量 控制量
9、宾馆火灾自动报警系统 10、宾馆自动叫醒服务系统 11、活动猴控制系统 13、家用缝纫机缝纫速度控制系统 14、普通电风扇控制系统 15、普通全自动洗衣机控制系统 17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统 18、可调光台灯控制系统 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量
19、电吹风控制系统 闭环控制系统方框图12例 闭环控制系统的方框图： 1、投篮 2、供水水箱的水位自动控制系统 3、加热炉的温度自动控制系统 控制量 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量