技术与设计2》复习提纲

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1、?技术与设计?复习提纲第一单元 结构与设计本单元重要概念:结构、构件、实体结构、框架结构、壳体结构、结构稳定性、结构强度、重心、连接方式、应力一、常见结构的认识一、常见结构的认识1 1、结构无处不在、结构无处不在含义:广义地说,结构是指事物的各个组成局部之间的有含义:广义地说,结构是指事物的各个组成局部之间的有序搭配和排列。序搭配和排列。但这里所谈的结构,是指可以承受一定应力的架构形态,但这里所谈的结构,是指可以承受一定应力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。各种各样的结构各种各样的结构自然界自然界雪花雪花 ,贝壳,贝壳 ,蜂巢,蜂巢各种各样的结

2、构各种各样的结构技术领域技术领域汽车汽车 , 各种各样的结构各种各样的结构社会领域社会领域人员的学历结构人员的学历结构2 2、结构与力、结构与力从力学的角度:结构是指可承受一定应力的架构形态,它可以从力学的角度:结构是指可承受一定应力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。抵抗能引起形状和大小改变的力。应力:构件的单位横截面上所产生的内力称为构件的应力应力:构件的单位横截面上所产生的内力称为构件的应力 。内力:当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作内力:当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用力会发生改变,产生一种抵抗外力的力,称为内力用力会发生改变,产生一种抵抗外

3、力的力,称为内力 。组成结构的构件的根本受力形式组成结构的构件的根本受力形式要是指物体的以下根本受力形式:要是指物体的以下根本受力形式:拉力、弯曲力、压力、扭转力、剪切力拉力、弯曲力、压力、扭转力、剪切力 例:梁的受力:例:梁的受力: 上部受到压力上部受到压力 下部受到拉力下部受到拉力 3 3、结构的类型、结构的类型根据物体的结构形态,通常将结构分为根据物体的结构形态,通常将结构分为实体结构:通常是指结构体本身是实心的结构。实体结构:通常是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是外力分布在整个体积中,如墙壁、其受力特点是外力分布在整个体积中,如墙壁、柱子、实心球等等。柱子、实心球等等。框架结构:

4、通常是指结构体由细长的构件组成的框架结构:通常是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是支撑空间却不充满空间,如窗户、结构。其特点是支撑空间却不充满空间,如窗户、画框、房子的架构等等。画框、房子的架构等等。壳体结构:壳体结构: 壳体结构通常是指层状的结构。其受壳体结构通常是指层状的结构。其受力特点是,外力作用在结构体的外表上,如头盔、力特点是,外力作用在结构体的外表上,如头盔、汽车飞机的外壳等等汽车飞机的外壳等等 二、稳固结构的探析二、稳固结构的探析一、结构的稳定性一、结构的稳定性涵义:结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有涵义:结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能

5、力。的平衡形式的能力。 影响结构稳定性的主要因素:影响结构稳定性的主要因素:结构重心位置的上下结构重心位置的上下结构与地面接触所形成的支撑面积大小结构与地面接触所形成的支撑面积大小结构的形状结构的形状结构稳定性相关知识结构稳定性相关知识1.1.影响结构稳定性的因素是相互关联的,需要综合考虑各影响结构稳定性的因素是相互关联的,需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。种因素来讨论结构的稳定性。2.2.结构与地面接触所形成的支撑面越大越稳定。结构与地面接触所形成的支撑面越大越稳定。3.3.如果重心所在点的垂线落在结构地面的范围内,就是稳如果重心所在点的垂线落在结构地面的范围内,就是稳定的,否那么就会

6、倾倒。定的,否那么就会倾倒。4.4.物体在静止与运动状态下的稳定性的条件是不一样的。物体在静止与运动状态下的稳定性的条件是不一样的。二结构的强度二结构的强度 结构的强度是指结构具有的抵抗破坏的能力。结构的强度是指结构具有的抵抗破坏的能力。 结构的强度是通过构件和材料来表达的。结构的强度是通过构件和材料来表达的。1 1、强度与应力、强度与应力内力:构件在外力的作用下会变形,同时其内部各质点之间的内力:构件在外力的作用下会变形,同时其内部各质点之间的相互作用力发生了改变,产生一种抵抗外力的力,称为内力。相互作用力发生了改变,产生一种抵抗外力的力,称为内力。在材料相同的情况下,构件被破坏的危险程度与

7、什么有关?在材料相同的情况下,构件被破坏的危险程度与什么有关?应力应力 内力内力N / N / 横截面积横截面积S S 2 2、强度与材料、强度与材料许用应力:设计时应力的最高限度值。各种材料都有其相应的许用应力:设计时应力的最高限度值。各种材料都有其相应的许用应力值。许用应力值。 相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度不同。相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度不同。 结构结构的强度还与材料的形状有关。的强度还与材料的形状有关。3 3、结构的连接、结构的连接 结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构连接区域:结点整体结构连接区域:结

8、点铰结点:连接处不能相对移动,但可相对转动铰结点:连接处不能相对移动,但可相对转动松螺栓、松铆松螺栓、松铆刚结点:连接处既不能相对移动,也不能相对转刚结点:连接处既不能相对移动,也不能相对转动。榫接、胶接、焊接动。榫接、胶接、焊接影响结构强度的主要因素:影响结构强度的主要因素:1.1.结构的形状结构的形状2.2.使用的材料使用的材料3.3.构件之间的连接方式构件之间的连接方式三结构与功能三结构与功能结构多样化结构多样化功能不同功能不同同一结构具有多种功能同一结构具有多种功能三、简单结构的设计三、简单结构的设计结构设计的过程及设计的一般过程结构设计的过程及设计的一般过程根据问题确定具体的设计工程

9、根据问题确定具体的设计工程明确设计目标及要求明确设计目标及要求进行设计分析进行设计分析( (主要是针对结构方面主要是针对结构方面) ) 形成初步设计方案形成初步设计方案模型制作模型制作检测、优化和改进设计检测、优化和改进设计评价评价结构设计的目标和主要因素结构设计的目标和主要因素结构设计以一种或几种功能的实现为根本目标,应满足设结构设计以一种或几种功能的实现为根本目标,应满足设计标准,满足使用者的根本需求。计标准,满足使用者的根本需求。主要因素:稳定性、强度、平安因素、审美需求、个性需主要因素:稳定性、强度、平安因素、审美需求、个性需要、本钱、使用寿命等等要、本钱、使用寿命等等四、经典结构的欣

10、赏四、经典结构的欣赏赏析结构设计作品赏析结构设计作品, ,可从技术与文化两个角度进行。可从技术与文化两个角度进行。技术的角度主要有:结构功能、稳固耐用、造型设计的创技术的角度主要有:结构功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料使用的合理性,工艺制造的精湛程度等意和表现力、材料使用的合理性,工艺制造的精湛程度等 文化的角度主要有:文化寓意与传达,公众认可的美学原文化的角度主要有:文化寓意与传达,公众认可的美学原那么,反映的时代、民族、习俗方面的特征、结构的个性那么,反映的时代、民族、习俗方面的特征、结构的个性特征等。特征等。 第二单元 流程与设计本单重要概念:环节、时序、流程、流程图、串行工

11、序、并行工序、优化一、生产生活中的流程一、生产生活中的流程几个概念:几个概念: 流程:一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的流程:一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的顺序。顺序。时序:时间上的先后顺序时序:时间上的先后顺序环节:根据某种逻辑,将一项活动分为的假设干小的过程环节:根据某种逻辑,将一项活动分为的假设干小的过程案例分析案例分析学生一天的活动流程学生一天的活动流程 软皮椅的生产流程软皮椅的生产流程二、流程的根本组成二、流程的根本组成1 1、流程的根本组成分析、流程的根本组成分析流程是一系列连续有规律的活动。流程是一系列连续有规律的活动。环节是一系列必须做的具体工作和活动内

12、容或工艺和加工环节是一系列必须做的具体工作和活动内容或工艺和加工内容。内容。环节也可以是一个流程,即流程具有层次性。环节也可以是一个流程,即流程具有层次性。时序是在完成一件事情或生产某种产品时环节相互之间所时序是在完成一件事情或生产某种产品时环节相互之间所应该遵循的先后顺序应该遵循的先后顺序环节之间的时序有的可颠倒,也有的不可颠倒。环节之间的时序有的可颠倒,也有的不可颠倒。2 2、工作流程的环节和时序、工作流程的环节和时序环节是构成工作流程的一系列的具体工作和活动内容。环节是构成工作流程的一系列的具体工作和活动内容。时序那么是做这些具体工作内容所需要遵循的顺序。时序那么是做这些具体工作内容所需

13、要遵循的顺序。 3 3、工艺流程的根本组成分析、工艺流程的根本组成分析工艺流程是由一系列工艺或加工环节,以及反映这些环节工艺流程是由一系列工艺或加工环节,以及反映这些环节之间相互关系的时序先后顺序所组成。之间相互关系的时序先后顺序所组成。工艺流程的环节与时序工艺流程的环节与时序环节是具体的处理或加工内容和所需的技术或工艺要求,环节是具体的处理或加工内容和所需的技术或工艺要求,并对应着相应的设备、装置和过程。并对应着相应的设备、装置和过程。时序先后顺序那么是生产和制造过程的反映。时序先后顺序那么是生产和制造过程的反映。任何一种产品的生产都需要经过从设计到制作的过程,这任何一种产品的生产都需要经过

14、从设计到制作的过程,这个过程包括工作流程和工艺流程。个过程包括工作流程和工艺流程。三、流程的描述三、流程的描述一流程的各种描述一流程的各种描述文字表达文字表达表格表达表格表达图示表达图示表达模型表达模型表达动画表达动画表达流程有各种各样的表达方式,其中最常用的是流程图。流程有各种各样的表达方式,其中最常用的是流程图。流程图是指用图形和简单的文字来描述流程。流程图是指用图形和简单的文字来描述流程。二、流程的设计二、流程的设计流程设计主要应考虑事物的内在性质、规律和相关因素,流程设计主要应考虑事物的内在性质、规律和相关因素,应以环节和时序为设计的主要线索。应以环节和时序为设计的主要线索。流程设计需

15、要考虑的根本因素流程设计需要考虑的根本因素材料:不同的材料有不同的加工方法。材料:不同的材料有不同的加工方法。工艺:不同的产品有不同的工艺要求,流程也不同。工艺:不同的产品有不同的工艺要求,流程也不同。设备:生产设备的水平往往决定了流程的自动化水平。设备:生产设备的水平往往决定了流程的自动化水平。人员和资金:人员的技术水平和必要的资金会影响生产的人员和资金:人员的技术水平和必要的资金会影响生产的过程、质量和周期,是流程设计必须考虑的主要因素。过程、质量和周期,是流程设计必须考虑的主要因素。环境:生产过程与环境的相互作用,是流程设计中应该关环境:生产过程与环境的相互作用,是流程设计中应该关注的重

16、要因素,等等。注的重要因素,等等。流程设计的目标和要求 工作和生活:考虑如何节省时间、提高工作效率、工作质量。生产活动:提高效率、质量、节省资源、平安生产、提高经济效益、提高按管理水平等。流程设计的步骤 P52三、流程的优化三、流程的优化流程的优化是指,在流程的设计和实施过程中,要对流程流程的优化是指,在流程的设计和实施过程中,要对流程进行不断的改进,以期取得最正确的效果。进行不断的改进,以期取得最正确的效果。改进的目的是为了提高工作效率、降低本钱、节约能耗、改进的目的是为了提高工作效率、降低本钱、节约能耗、减少环境污染、保证平安生产等等。减少环境污染、保证平安生产等等。流程优化的类型流程优化

17、的类型工期优化工序并行,先进设备的使用工期优化工序并行,先进设备的使用工艺优化切削改浇铸,标准件的使用工艺优化切削改浇铸,标准件的使用本钱优化自动化生产,废水循环使用本钱优化自动化生产,废水循环使用质量优化计算机管理和监控质量优化计算机管理和监控技术优化技术优化等等等等流程优化的条件:材料、设备、工艺流程优化的条件:材料、设备、工艺第三单元 系统与设计本单重要概念: 系统、子系统、整体性、系统分析、系统优化、系统设计一、系统是普遍存在的一、系统是普遍存在的 系统无处不在,万物皆是。系统无处不在,万物皆是。 宇宙间的一切事物都处于一定的系统中,任何一种现宇宙间的一切事物都处于一定的系统中,任何一

18、种现实事物都是一个系统。实事物都是一个系统。1 1、系统与系统的结构、系统与系统的结构 系统:由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的系统:由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的假设干要素组成的有机整体。假设干要素组成的有机整体。2 2、系统的涵义:、系统的涵义:系统:由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的假系统:由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的假设干要素组成的有机整体。设干要素组成的有机整体。根本特征:根本特征:1.1.两个或两个以上的元素组成;两个或两个以上的元素组成;2.2.这些元素之间相互联系、相互作用;这些元素之间相互联系、相互作用;3.3.具有一定的结构和功能。

19、具有一定的结构和功能。人体系统人体系统 骨骼骨骼 肌肉肌肉 消化系统消化系统 呼吸系统呼吸系统血液循环系统血液循环系统内分泌系统内分泌系统神经系统神经系统系统的分类1自然系统和人造系统2实体系统和抽象系统3静态系统和动态系统4开放系统和封闭系统5简单系统和复杂系统6黑色系统和白色系统二、系统的根本特性二、系统的根本特性整体性:非各个要素的简单相加整体性:非各个要素的简单相加 例:一支球队例:一支球队理解:理解: 日常生活中,常听人说:日常生活中,常听人说: 1 1、 “ “一个和尚挑水吃,二个和尚抬水吃,三个和一个和尚挑水吃,二个和尚抬水吃,三个和尚没水吃尚没水吃 2 2、 “ “三个臭皮匠等

20、于一个诸葛亮三个臭皮匠等于一个诸葛亮 3 3、 “ “一着不慎,全盘皆输一着不慎,全盘皆输 4 4、“ “头痛医头脚痛医脚头痛医头脚痛医脚请根据系统的整体性特征,请根据系统的整体性特征,分别解释之。分别解释之。相关性:各要素之间相互作用相关性:各要素之间相互作用 例:厨房装例:厨房装目的性:实现一定的功能目的性:实现一定的功能 例:企业管理系统例:企业管理系统动态性:系统处于运动变化之中动态性:系统处于运动变化之中 例:生病、看病例:生病、看病环境适应性:任何系统都处在一定的环境中,系统与其所环境适应性:任何系统都处在一定的环境中,系统与其所处的环境通常都有物质、能量和信息的交换,外界环境的处

21、的环境通常都有物质、能量和信息的交换,外界环境的变化会引起系统特性的改变,并相应地引起系统功能和系变化会引起系统特性的改变,并相应地引起系统功能和系统内局部相互关系的变化。统内局部相互关系的变化。 例:例:“ “春捂秋冻春捂秋冻 电冰箱电冰箱三、系统的分析三、系统的分析1 1、运用科学的方法对系统进行分析、比较、试验,从而、运用科学的方法对系统进行分析、比较、试验,从而拟定一套经济有效的处理程序,或对原有系统提出改进方拟定一套经济有效的处理程序,或对原有系统提出改进方案。案。 系统分析系统分析在现实生活中,由于受环境和条件的限制,不可能找出一在现实生活中,由于受环境和条件的限制,不可能找出一切

22、方案,也不可能对所有方案进行全面比较,漫无边际地切方案,也不可能对所有方案进行全面比较,漫无边际地去研究所有方案,无论在时间上还是人力上都不允许,运去研究所有方案,无论在时间上还是人力上都不允许,运用科学的方法就更为重要,缺乏资料,缺少对资料的科学用科学的方法就更为重要,缺乏资料,缺少对资料的科学计算和分析,只靠拍脑袋无法寻找到最优方案。计算和分析,只靠拍脑袋无法寻找到最优方案。 2 2、系统分析的一般步骤、系统分析的一般步骤3 3、系统分析的主要原那么、系统分析的主要原那么整体性原那么整体性原那么要着眼于系统整体,要先分析整体,再分析局部;先看要着眼于系统整体,要先分析整体,再分析局部;先看

23、全局,后看局部;先看全过程,再看某一个阶段;先看长全局,后看局部;先看全过程,再看某一个阶段;先看长远,再看当前远,再看当前科学性原那么科学性原那么运用科学方法和数学工具进行定量分析,使决策的过程运用科学方法和数学工具进行定量分析,使决策的过程和结果更具说服力。和结果更具说服力。综合性原那么综合性原那么注重研究系统各局部之间的相互联系和相互作用,既注注重研究系统各局部之间的相互联系和相互作用,既注重研究各局部间的横向联系,也注重研究各局部间的纵向重研究各局部间的横向联系,也注重研究各局部间的纵向关系关系四、系统的优化四、系统的优化系统的优化是指在给定的条件下,根据系统的优化目标,系统的优化是指

24、在给定的条件下,根据系统的优化目标,采取一定的手段和方法,使系统的目标值到达最大化。采取一定的手段和方法,使系统的目标值到达最大化。系统的优化实在系统的约束条件规定范围内,从多种可行系统的优化实在系统的约束条件规定范围内,从多种可行方案或技术手段中得出最优解,使系统到达最优的目标。方案或技术手段中得出最优解,使系统到达最优的目标。优化:在一定的条件约束条件下,通过一定的手段和优化:在一定的条件约束条件下,通过一定的手段和方法,使系统的目标值到达最大化最小化的方案。方法,使系统的目标值到达最大化最小化的方案。优化的关键在于:分工合理,协调配合优化的关键在于:分工合理,协调配合五、系统的设计五、系

25、统的设计 在日常生活和生产实践中,我们经常需要对各种各样的在日常生活和生产实践中,我们经常需要对各种各样的系统进行一定的设计。系统进行一定的设计。 例如,企业资产的管理设计、室内装潢设计、个人形象例如,企业资产的管理设计、室内装潢设计、个人形象设计等等设计等等系统设计应考虑的主要问题系统设计应考虑的主要问题1 1、系统设计的目的与要求、系统设计的目的与要求2 2、系统的各局部之间的相互联系与相互作用、系统的各局部之间的相互联系与相互作用 3 3、系统设计方案的优化、系统设计方案的优化 第四单元第四单元 控制与设计控制与设计一、控制是普遍存在一、控制是普遍存在任何一种控制都是有目的、有对象、有手

26、段的。任何一种控制都是有目的、有对象、有手段的。学校:学校的音乐铃声、多媒体教学系统、足球学校:学校的音乐铃声、多媒体教学系统、足球场草地自动喷淋系统、体育馆的自动伸缩坐椅等。场草地自动喷淋系统、体育馆的自动伸缩坐椅等。家庭:冰箱、电饭煲、微波炉等。家庭:冰箱、电饭煲、微波炉等。社会:交通信号灯、电子警察、电梯、程控社会:交通信号灯、电子警察、电梯、程控 交交换机等换机等二、控制的涵义二、控制的涵义控制是根据自己的意愿或目的,通过一定的手段,使事物控制是根据自己的意愿或目的,通过一定的手段,使事物向期望的目标开展的行为和过程。向期望的目标开展的行为和过程。1 1、控制的对象是什么;、控制的对象

27、是什么;2 2、控制要到达什么目的;、控制要到达什么目的;3 3、采取什么控制手段。、采取什么控制手段。三、控制的分类三、控制的分类从控制过程中人工干预的情形来分:从控制过程中人工干预的情形来分:人工控制:控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行人工控制:控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。的。 例如:人工纺纱、普通自来水龙头,旋转按钮翻开电灯、例如:人工纺纱、普通自来水龙头,旋转按钮翻开电灯、驾驶汽车等;驾驶汽车等;自动控制:控制在无人直接参与的情况下,是事物的变化自动控制:控制在无人直接参与的情况下,是事物的变化明确按照期望的方向进行。明确按照期望的方向进行。 例如:数控机床、饮料

28、自动装罐生产线、例如:数控机床、饮料自动装罐生产线、 花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等 按照执行部件的不同,控制分为:机械控制、气动控按照执行部件的不同,控制分为:机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等制、液压控制、电子控制等按控制方式分为:开环控制、闭环控制和复合控制。按控制方式分为:开环控制、闭环控制和复合控制。一、控制系统的组成一、控制系统的组成 任何一种控制的实现,都是通过假设干个环节,这些环任何一种控制的实现,都是通过假设干个环节,这些环节就构成了一个系统,成为控制系统。节就构成了一个系统,成为控制系统。组成:控制器、执行器、被控对象、反响环

29、节组成:控制器、执行器、被控对象、反响环节相关量:给定量、控制量、被控量相关量:给定量、控制量、被控量二、 开环控制系统定义: 控制系统的输出量部队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。游泳池的水位定时器进水阀门游泳池设定注水的时间水流游泳池的水位定时器进水阀门游泳池设定注水的时间水流量量定时器定时器进水阀门进水阀门游泳池游泳池水流量水流量水流量水流量游游游游泳泳泳泳池池池池的的的的水水水水位位位位设定注水时间设定注水时间设定注水时间设定注水时间三、闭环控制系统在闭环控制系统的输入端和输出端之间,三、闭环控制系统在闭环控制系统的输入端和输出端之间,除了有从给定水位到实际的信息传

30、递,还有从输出端返回除了有从给定水位到实际的信息传递,还有从输出端返回到输入端的信息传递,控制系统可以把输出量返回到输入到输入端的信息传递,控制系统可以把输出量返回到输入端与给定值进行比较,构成一个闭合回路。端与给定值进行比较,构成一个闭合回路。水流量控制器进水阀门游泳池给定水位水流量控制器进水阀门游泳池给定水位 + +游泳池的水位比游泳池的水位比较器较器 检测装置检测装置- -检测装置检测装置控制器控制器进水阀门进水阀门游泳池游泳池水流量水流量水流量水流量游游游游泳泳泳泳池池池池水水水水位位位位给定水位给定水位给定水位给定水位比较器比较器比较器比较器二、二、 控制系统方框图控制系统方框图在控

31、制系统中,为了分析的方便,常用方框图来在控制系统中,为了分析的方便,常用方框图来表示系统的环节,用单向信号线来表示系统信号表示系统的环节,用单向信号线来表示系统信号传递的方向,表示了系统的各个环节在系统中的传递的方向,表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互作用的关系。位置、功能和相互作用的关系。1 1、开环、开环对于开环控制系统,通常用下面的方框图来描述:对于开环控制系统,通常用下面的方框图来描述:从平常的案例中归纳出开环控制系统的框图表示。从平常的案例中归纳出开环控制系统的框图表示。2 2、闭环、闭环从平常的案例中归纳出闭环控制系统的框图表从平常的案例中归纳出闭环控制系统的框图表控制

32、器控制器执行器执行器被控被控对象对象给定值给定值给定值给定值被控量被控量被控量被控量控制量控制量控制量控制量开环控制系统闭环控制系统反馈环节反馈环节控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象给定值给定值给定值给定值被控量被控量被控量被控量控制量控制量控制量控制量比较器比较器比较器比较器控制系统的分析方法控制系统的分析方法1. 1. 功能模型法功能模型法 以功能和行为的相似性为根底,用以功能和行为的相似性为根底,用“ “模型模型模拟原型的功能和行为的方法模拟原型的功能和行为的方法 。2.2.黑箱方法通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系黑箱方法通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系统内部结构和

33、功能的方法,通过观测黑箱外部的输入信息统内部结构和功能的方法,通过观测黑箱外部的输入信息( (外界对黑箱的影响外界对黑箱的影响) )和输出信息和输出信息( (黑箱对外界的反响黑箱对外界的反响) )研究研究和认识其功能、特性、结构、机理。和认识其功能、特性、结构、机理。控制系统设计的一般思路控制系统设计的一般思路系统要到达的目标:系统要到达的目标:分析控制的对象分析控制的对象明确系统控制的目的明确系统控制的目的 分析被控对象的主要特性分析被控对象的主要特性 确定被控量和控制量确定被控量和控制量 综合分析外界的主要干扰因素综合分析外界的主要干扰因素 怎样的方案既到达目的怎样的方案既到达目的, ,又

34、经济又经济, ,易于实现易于实现 系统的本钱分析系统的本钱分析实时控制系统所需的设备和元件实时控制系统所需的设备和元件课本上相关的开环控制系统课本上相关的开环控制系统十字路口的红绿灯定时控制系统十字路口的红绿灯定时控制系统楼宇的防盗报警系统楼宇的防盗报警系统火灾自动报警系统火灾自动报警系统公园音乐喷泉自动控制系统公园音乐喷泉自动控制系统自动门的控制系统自动门的控制系统自动声光控灯控制系统自动声光控灯控制系统自动烘自动烘 控制系统控制系统水泵抽水控制系统水泵抽水控制系统宾馆酒店的自动叫效劳系统宾馆酒店的自动叫效劳系统家用缝纫机速度控制系统家用缝纫机速度控制系统家用压力锅压力控制系统家用压力锅压力

35、控制系统希罗自动门控制系统希罗自动门控制系统普通家用电饭煲的煮饭系统普通家用电饭煲的煮饭系统公共汽车车门开关系统公共汽车车门开关系统电吹风的控制系统电吹风的控制系统课本上相关的闭环控制系统课本上相关的闭环控制系统游泳池水位控制系统游泳池水位控制系统电冰箱的温度控制系统电冰箱的温度控制系统交通路口红绿灯自动控制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根据车流量大小改变红绿灯时间) )系统系统蔬菜大棚的温度控制系统蔬菜大棚的温度控制系统投篮的工作过程两次以上投篮的工作过程两次以上视力保护提醒器视力保护提醒器供水水箱的水位自动控制系统供水水箱的水位自动控制系统 加热炉的温度自动控制系

36、统加热炉的温度自动控制系统花房的温度控制系统花房的温度控制系统可调光台灯的亮度控制系统可调光台灯的亮度控制系统抽水马桶水箱的自动控制系统抽水马桶水箱的自动控制系统干扰的涵义:对控制系统的行为造成影响的有害的信号及扰动,即除给定量外,引起被控量量值变化的各种因素。干扰对控制功能的影响1.1.什么是反响?什么是反响? 控制系统中,讲输出量通过适当的检测装置返回到输入控制系统中,讲输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程,就是反响端并与输入量进行比较的过程,就是反响feedbackfeedback。2.2.反响方法反响方法 利用反响来分析和处理被控对象,通过系统的输出来调利用反响

37、来分析和处理被控对象,通过系统的输出来调整系统的行为,使系统沿着预期的目标运行的方法。整系统的行为,使系统沿着预期的目标运行的方法。1.1.开环控制系统的设计开环控制系统的设计例:普通电风扇控制系统的设计例:普通电风扇控制系统的设计控制器控制器电机;电机;执行器执行器扇叶;扇叶;被控对象被控对象电风扇;电风扇;被控量被控量电风扇输出的风速;电风扇输出的风速;输入量输入量挡位;挡位;控制量控制量电机的转速;电机的转速;2.2.闭环控制系统的设计闭环控制系统的设计闭环控制系统的根本要求:闭环控制系统的根本要求:1 1,闭环控制系统必须是稳定的;,闭环控制系统必须是稳定的;2 2,系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内;,系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内;3 3,要有较好的抗干扰性能;,要有较好的抗干扰性能;二二. .控制系统的设计实施案例控制系统的设计实施案例升旗简易控制装置的设计升旗简易控制装置的设计设计工程设计工程设计要求设计要求设计分析设计分析设计方案设计方案

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