高二通用技术技能实践案 编制人张家勇 学练技能实践展示模式 使用时间2014\\4\\14 编码501-5.1 班级：高二（ ）班 姓名： 教师评价： 课题：§4.2（1）控制系统的工作过程与方式
【技能讲解】（教师讲解知识点。）
1、控制系统
街道、宿舍走廊或其他公共场所的照明灯，多采用光控电路，日熄夜亮，以节约用电。光控电路由光控开关和灯泡串联组成。当外界光线较弱时，光控开关就会自动接通电源。灯亮：当外界光线较强时，光控开关自动切断电源，灯熄灭。光控开关和灯泡构成了照明控制系统，外界光线的强弱是控制系统的输入，灯泡的亮和熄是控制系统的输出。
外界光线的强弱—→光控开关 —→灯泡 —→灯泡的亮和熄 （输入） （输出）
下雨天能够自动关闭窗户的装置，为上班一族减少了室内进雨水的烦恼。假设常态下窗户是打开状态，有一个感湿器放在窗户的上部，当它感测到有雨点时，感湿器发出一个信号接通电源使电动机转动，带动窗户关闭。当不下雨时，感湿器没有输出信号，窗户处于打开状态。感湿器、电动机、窗户构成了一个控制系统。雨水是该控制系统的输入，窗户的关闭是该控制系统的输出。
雨水—→感湿器 —→电动机 —→窗户—→窗户的关闭 （输入） （输出） 阅读：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。踩动脚蹬的力是该控制系统的输入，车轮的转速是该控制系统的输出，踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
脚踩的力—→脚蹬、曲柄、链轮、—→自行车行驶的速度 （输入） 中轴、链条、飞轮 （输出） 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。
电风扇风速的挡位—→电机、扇叶—→风速 （输入） （输出） 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。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。
马上行动：指出表中所列事例是否属于控制系统，如果是控制系统，请指出系统的输入、输出分别是什么。
控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制系统。
2、开环控制系统
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高二通用技术技能实践案 编制人张家勇 学练技能实践展示模式 使用时间2014\\4\\14 编码501-5.1 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。这一控制系统的工作过程可用下图描述。此时，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。 水流量
设定注水的时间—→定时器—→进水阀门—→游泳池—→游泳池的水位 （输入） （输出） 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。
开环控制系统在日常生活中的用途很广，如十字路口的经绿灯定时控制系统、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等。 案例分析
自动门的控制系统
为了方便人们的出入，一些医院手术室、现代化的宾馆和银行都安装了自动门。当有人走近大门时，大门就会自动打开。
这是什么道理呢？原来，当人走近自动门时，门上方的红外装置检测到人体热辐射发出的红外信息，控制电路接收到该信号后，便会发出相应的指令，启动电机运转，从而带动门自动开启（或者控制气动装置，使门向两边打开）。当门开启之后，控制电路将作出判断，如果没有人在门四周，就通知电机做反向运转，使门关闭。
可见，自动门的开启或关闭只与红外装置是否检测到人体发出的信号相对应。如果把红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号看做输入量，门的开启或关闭看做输出量，那么自动门的工作原理可以用下面的方框图来描述：
（输入）红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号→控制电路→电机→自动门→门的开启或关闭（输出）
马上行动：列举你所知道的开环控制系统。
（ 例如，声控灯、自动烘手机、自动水龙头、洗衣机、防盗报警器、火灾报警器、电风扇的风速控制、投影屏幕的升降控制、直流电动机和数控机床等。） 在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
对于开环控制系统，通常可以用下面的方框图来描述： 控制量
输入量——→控制器——→执行器——→被控对象——→输出量
上图中，输入量即控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间；输出量（被控量）即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位；被控对象即控制系统中所要求控制的装置或生产过程，如游泳池；执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门；控制器即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路；控制量即执行器的输出信号，如流过阀门的水量。 案例分析
水泵抽水控制系统
以前，农民种植庄稼，给干旱的农田灌水是一件困难的事，有些地方只能“靠天吃饭”。现在，人们用泵抽水解决了这个问题，当需要灌溉农田时，只要接通电源，电机就带动水泵工作，将水从
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高二通用技术技能实践案 编制人张家勇 学练技能实践展示模式 使用时间2014\\4\\14 编码501-5.1 水源处抽到干旱的农田中。 水泵抽水控制系统的工作过程如下图所示： 水流量
（输入）接通电源 → 电机 → 水泵 → 水管 → 水管排出水（输出）
这是一个开环控制系统，在这个控制系统中，水泵是否排出水受电源开或关的控制，而且信号的传递是单向的。
案例分析：电子警察 车辆超速检测系统
电子警察是现代道路交通安全管理的有效手段，它可以迅速地监控、抓拍、处理违章。车辆超速检测系统用于高速公路上监控车辆速度，增加交通安全性。它能够监视并跟踪过往的机动车辆，在跟踪过程中计算出车辆的运行速度，同时抓拍超速车辆的图片，为交通和公安部门掌握分析交通情况、提高管理水平提供帮助。
以雷达测速系统为例，它由测速雷达、判读汽车速度的电脑和照相机三大部分组成。其工作过程可表示如下：
超速汽车的图像信号存储、输出 汽车的速度—→测速雷达—→判读汽车速度的电脑—→照相机—————————————→ （输入） （输出） 上述车辆超速检测系统是一个开环控制系统。在这个系统中，一旦有汽车通过，雷达测速装置实时测出汽车速度，由电脑迅速判断出是否超速，如超速则启动照相机跟踪抓拍，将拍摄到的图像信息存储和输出到控制中心，。这里汽车的速度是该系统的输入量，超速汽车的图像信息是输出量。 马上行动
1、用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框图中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。
（1）音乐喷泉的控制 （2）公共汽车车门的开关控制。 （1)①音乐喷泉的控制过程可以用下图表示：
图中，输入信号是随音乐节奏而改变的电信号，输出信号则是和着音乐节奏时起时伏、时缓时急的喷泉水流。
这一开环控制系统的特点是，输入信号到输出信号之间的信息传递是单向的，没有反馈通道，所以这是一个开环控制系统，其输出量仅受输入量控制。当调速水泵或者喷泉头出现问题，不能按照音乐节奏喷水时，系统本身不能自动检测输出信号的状态，不能进行调整和补偿，也就是说由于某种干扰作用使输出信号出现非正常状态，系统本身没有自动纠正的能力，要进行纠正，必须再借助于人工。
②公共汽车车门的开关控控制：公共汽车车门的开关控制是气动控制，司机操作开关装置，电流控制“电磁阀”的启闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动活塞开门或关门。方框图如下：
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高二通用技术技能实践案 编制人张家勇 学练技能实践展示模式 使用时间2014\\4\\14 编码501-5.1 输入量为开关信号，输出量为车门的开与关，控制量为气动活塞的行程。
2、列举你所了解的开环控制系统的例子，说明其控制工作过程，并画出方框图。
电视机和遥控器组成一个开环控制系统。接通电源，打开电视机的开关，将遥控器的前端对准电视机上的红外检测装置，通过揿按钮，可以选择频道节目。 普通家用电饭煲的煮饭控制工作过程的方框图：
煮饭指令—→ 保温限温控制装置—→ 电热盘 —→ 内锅—→ 煮饭 （输入） （输出） 小试验
训练1、以遥控器控制电视频道为例，画出方框图，输入、输出各是什么？
训练2、普通家用电饭煲的煮饭控制工作过程的方框图，输入、输出各是什么？
训练3、这节课学到了什么？
训练1输入、输出各是揿按钮、相关频道画面 训练2输入、输出各是煮饭指令、煮熟的饭
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