天台苍山中学  厉彬
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天台苍山中学 厉彬. 控制论( Cybernetics ). Norbert Wiener. 两个基本概念:信息传输和反馈. 《 控制论,即关于动物和机器的控制与通讯 》 维纳( N. Wiener, 美国数学家). 普适性的系统科学. 生产控制. 交通控制. 气候控制. 人口控制. 金融控制. 疾病控制. 控制的基本对象 静态对象 动态对象. 动态对象. 教室空气调节系统. 静态对象 自动楼道照明系统. 控制的基本目标 抑制干扰 追踪目标. 控制的基本对象 静态对象 动态对象. 追踪目标. 抑制干扰.

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天台苍山中学 厉彬

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Presentation Transcript


天台苍山中学 厉彬


控制论(Cybernetics)

Norbert Wiener

两个基本概念:信息传输和反馈

  • 《控制论,即关于动物和机器的控制与通讯》

  • 维纳(N.Wiener,美国数学家)

普适性的系统科学


生产控制

交通控制

气候控制

人口控制

金融控制

疾病控制


  • 控制的基本对象

    • 静态对象

    • 动态对象

动态对象

教室空气调节系统

静态对象

自动楼道照明系统


  • 控制的基本目标

    • 抑制干扰

    • 追踪目标

  • 控制的基本对象

    • 静态对象

    • 动态对象

追踪目标

抑制干扰

导弹控制系统用于追踪高速机动飞行的目标,将其击落。

教室空气调节系统用于抑制外界温度变化对室内温度的影响,保持舒适的室温。


  • 控制的基本对象

  • 控制的基本目标

    • 抑制干扰

    • 追踪目标

  • 控制的基本手段

    • 前馈控制

    • 反馈控制

      (正反馈、负反馈)

前馈控制

反馈控制

前馈控制采用事先记录的反向声波抑制高速汽轮机组的运行噪音。

反馈控制比较被控对象实际状态与设定轨迹之间的差别,消除控制误差。


控制器

执行器

对象

检测装置

方框图


问题一

什么是被控对象?

被控对象是主观界定的


被控对象问题

  • 自动感应门

  • “可调光台灯的控制”中被控对象是台灯,还是旋钮?


问题二

什么是“控制器”?

控制器是具有决策能力的装置

信息处理装置:信息--信息


  • 定时器是控制器吗?

  • 电机是控制器吗?

控制器的问题


问题三

什么是“执行器”?

执行器是实施控制决策的装置

信息转换装置:信息--物理量


常见的执行器

  • 开关、阀门、活塞

  • 电机、水泵、继电器

  • 制冷装置(压缩机)、加热器

  • ……


问题四

什么是“检测装置”?

检测装置是提供决策依据的装置

信息转换装置:物理量--信息


控制量和被控量(输入量和输出量)

  • 控制量:

  • 能被系统控制

  • 能控制被控量

  • 设定值和被控量:从控制目的角度

  • 输入量和输出量:从信息传输方向角度


人 与 控 制 系 统

控制器

执行器

对象

检测装置


分析控制系统时几个常见问题

系统还是控制系统

开环还是闭环

人工还是自动


  • 电风扇

  • 自行车

系统还是控制系统?


  • 手摁遥控器开启车库门

  • 手摁遥控器选台

  • 全自动洗衣机、半自动洗衣机

人工控制还是自动控制?


如何

区分

开环控制系统和闭环控制系统

2007. 01

功能是否以精确控制为目的

结构上是否有反馈环节

被控量的类型

被控量的状态


开环控制系统和闭环控制系统

有检测装置的控制系统一定是闭环吗?

根据车流量改变红绿灯时间的控制系统

水开后,电热水壶自动断电的水温控制系统


开环控制系统和闭环控制系统

电饭煲保温过程的温度控制系统


开环控制系统和闭环控制系统

电饭煲煮饭过程的温度控制系统


影响被控量

1

不是系统内部的因素

2

2

若引起的影响或变化是在该系统预先设计对策范围之内,该“因素”不能称为干扰因素

3

干扰因素的判断


情况 1

情况 2

情况 3

1111

空调所在房间的室内温度由25℃上升到了32℃

连杆断裂、生锈、浮球漏水

控制系统本身某个元件出故障,导致输出量改变是不是干扰因素?

干扰因素的判断

以下是干扰因素吗?


新教材中控制部分变化内容

控制的手段与应用(P98)

控制系统与设计

通过蔬菜大棚温度控制的人工控制方式和自动控制方式,说明人的干预情况。

本书侧重讨论自动控制。


外界光线的的强弱

光控开关

灯泡

灯泡的亮与熄

雨水

感湿器

电动机

窗户

窗户的关闭

新教材中控制部分变化内容

控制系统的定义举例(P102)

控制系统与设计


新教材中控制部分变化内容

“什么是反馈”案例分析(P110)

控制系统与设计

将原来的“投篮”、“开车”改为“电冰箱的温度控制”。


温控器

蒸发器

连杆

新教材中控制部分变化内容

“什么是反馈”案例分析

控制系统与设计


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