《闭环控制系统》教案分析.docVIP

PAGE  PAGE 51 《闭环控制系统》教案分析 一. 开环和闭环控制系统的定义分析 二. 开环和闭环控制系统的区别及判断方法 三. 闭环控制系统的方框结构及与实际系统的对应关系 四. 闭环控制系统的各部分结构的基本概念的归纳总结 五. 开闭环, 自动和手动控制系统的总结 问题研讨 1: 1. 人开电灯的控制方式 (1) 问提研讨: 人打开电灯开关后, 不看电灯是否亮不亮, 这是一种什么控制 ? (2) 人打开电灯开关后, 要看电灯是否亮不亮, 如不亮, 要多次开关电灯, 甚至检修开关, 直到开亮为止, 这是一种什么控制 ? 2. 人开汽车 (1) 人手握方向盘开汽车是什么控制方式 ? (2) 人两手离开方向盘去发手机短信, 有拐弯时, 或有情况时手再扶方向盘, 这种开汽车方式是什么控制方式 ? 问提研讨 2: (1) 自动控制系统是否一定是闭环控制 ? 举例说明之 (2) 按照控制的??定义, 是否有人参加的控制 系统一定是闭环控制系统 ? (3) 开环控制系统一定没有检测, 反馈回路吗 ? (4) 水箱 ( 游泳池 ) 水位自动控制系统中, 被控对像是水箱 ( 游泳池 ) 吗 ? (5) 现在有些教材中出现“输出量”的概念 ( 课标中没有这个概念 ), 它是什么 ? 它等于被控量吗 ? 一. 开环和闭环控制系统的定义分析 例 1. 飞镖（图 4-7 ）是同学们都很熟悉的运动。我们在投掷飞镖时，首先会在脑子里确定一个希望射中的目标，然后再根据场地的情况及自己的经验，控制手臂的投掷动作，将飞镖掷出。显然，在飞镖掷出后，飞镖的飞行就不可控制了，能否命中目标，取决于飞镖在投掷时的初始状态，即投掷者的投掷水平。 实际上，如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行干预，这种根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了控制。 二. 开环和闭环控制系统的区别及判断方法 (一) 开、闭环控制的定义 能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制的系统，称为闭环控制系统。而不是将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为开环控制系统。系统中将控制的结果反馈回来的部分，称为反馈环节。闭环控制系统都有反馈环节，所以有时又称闭环控制系统为反馈控制系统。反馈环节是闭环控制系统的重要特征。 (二) 原课标中闭环控制系统的结构工作原理及理解中存在的问题 原理图： 问题 给定量可以上负下正吗？ 下方箭头代表什么量？ 代表什么？ 被控量箭头指向何方？ 输出量是什么？ (三) 闭环控制系统结构概念的补充理解 （注：被控量不是一个结构实体，所以不能用实线方框，图中虚线的改动只是一种理解方法，原图并无错误） 开环和闭环控制系统的区别及判断方法： 案例一：骑自行车 案例二：驾驶汽车 案例三：空调系统和冰箱系统 一个有争议的案例分析 —— 人投飞镖是否是闭环控制： 控制过程分析 第一次投飞镖偏左 第二次投飞镖偏右 第三次经过校正后飞镖命中靶心 结论：有检测，有反馈，有控制校正，最后飞镖命中靶心。这个控制过程是否闭环控制？ 现在我们来讨论一个有争议的案例。图中显示的是一个人，手中拿着飞镖，对着靶心投飞镖。投飞镖的过程当中，假定第一次投的飞镖偏左，投到左边去了，第二次偏右，第三次命中目标。有的人认为这三次是经过调整校正过程，有检测有反馈有校正，最后命中靶心，把这三个过程合起来作为一个系统就构成了闭环控制系统。现在全国分两大结论，一类结论认为这三次投飞镖是闭环控制过程，而另一类结论认为这个不是闭环控制系统，还是开环控制系统。这个争论就比较大了。那么咱们怎么判定谁的说法是正确的呢？我们怎么讨论、检查或者判断一个控制系统是闭环还是开环呢？这是要我们来讨论一下课标和教材中的一些结论。就是第三个，课标和部分教材中关于闭环控制系统关于抗干扰作用的论述。 (三)课标和部分教材中关于闭环控制系统抗干扰作用的论述 1. 课标中关于闭环控制系统抗干扰作用 （四）控制与设计 1 ．内容标准 （ 1 ）理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。 例　事物的发展有多种可能性，人们根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了控制。 （ 2 ）分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。 例１　控制设计是对系统的信息流程、反馈机制进行分析和设计，使系统的运行达到最佳状态。 例２　开关控制灯的亮与灭（手动、开环控制）。 例３　电冰箱冷藏室温度的控制（自动，闭环控制）。 （ 3 ）能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用 例　画出家用空调控制系统的方框图。 （ 4 ）能结合案例找出影响简单控制