第四单元 控制与设计(Control Design)

控制系统的工作过程与方式

一、控制系统

自行车行驶的速度控制是通过脚 蹬、曲柄、链轮、中轴、飞轮等部件 来实现的。骑车人的双脚踩动脚蹬带 动曲柄绕中轴做回转运动，由链轮经 链条传到后轴的飞轮而带动车轮旋转， 这些部件就构成了自行车的传动(或 动力)控制系统。

一、控制系统脚踩 的力脚蹬、曲柄、 链轮、中轴、 链条、飞轮自行车 行驶速 度

输 入

输 出

一、控制系统电风扇的风速控制是通过改变 电机的转速来实现的。给电风扇设 定风速挡位，电机就以一定的转速 带动扇叶转动，输出预定的风速。 风速挡位是该控制系统的输入，扇 叶转动的风速是该控制系统的输出， 一个挡位对应着一个风速。

一、控制系统电风扇风 速的档位 电机、 扇叶

风速输 出

输 入

一、控制系统含义：

任何一种控制的实现， 都要通过若干个环节，这 些环节就构成了一个系统， 称为控制系统。

一、控制系统

控制系统的输 出与输入之间有一 定的对应关系。

P102 马上行动是否属 于控制 系统电饭煲 输入 输出

是

接通电 锅内的 源的电 温度 信号

P102 马上行动是否属 于控制 系统脱粒机 输入接通电 源的电 信号

输出脱粒机 脱粒的 量

是

P102 马上行动是否属 于控制 系统 红外线 自动水 龙头输入红外线装 置检测到 人手发出 的信号

输出

是

出水 量

一、控制系统分类：

控制 系统

开环控制系统 闭环控制系统

开环控制系统

在游泳池注水控制系统中，如果进水管 单位时间的水流量一定，那么游泳池水位的 高度与进水的时间是一一对应的。我们就可 以通过设定注水时间，使游泳池的水位达到 希望的高度。将注水的时间值(假设为2小 时)设定到定时器中，开启进水阀注水，一 旦时间到达，定时器就会通知进水阀门关闭， 停止向游泳池注水。

开环控制系统分析：游泳池的水位只受设定的注水的时 间控制，这里，作为输入的设定的注水 时间可以计算，称为输入量；作为输出 的游泳池的水位可以用水面高度这样的 量来计算，称为输出量。

开环控制系统设定注 水的时 间

定 时 器

输 入

进 水流量 水 阀 门

游 泳 池

游泳池 的水位

输 出

开环控制系统定义：

控制系统的输出量不 对系统的控制产生任何 影响，这种控制系统称 为开环控制系统。

开环控制系统举例

十字路口的红绿灯定时控制系统 楼宇的防盗报警控制系统 火灾自动报警系统

公园的音乐喷泉自动控制系统