四、简单控制系统的四、简单控制系统的设计与实施设计与实施1、控制系统设计的一般思路、控制系统设计的一般思路1、设计要求：、设计要求： 电吹风能根据不同的挡位（冷风挡、热电吹风能根据不同的挡位（冷风挡、热风挡、强热风挡）输出不同的风。风挡、强热风挡）输出不同的风。 2、设计分析：、设计分析： 对象：电吹风装置对象：电吹风装置 目的：不同种类的风目的：不同种类的风 手段：改变挡位手段：改变挡位 干扰：房间温度、电源电压波动干扰：房间温度、电源电压波动 3、方案构思：开环控制系统方框图、方案构思：开环控制系统方框图 4、电路图、器材、组装、调试、电路图、器材、组装、调试（1）开环控制系统：电吹风控制系统的设计）开环控制系统：电吹风控制系统的设计控控 制制电电 路路电动机、电动机、风扇、电风扇、电热丝热丝电吹电吹风及风及空气空气电吹风电吹风电吹风电吹风的挡位的挡位的挡位的挡位风的速度风的速度风的速度风的速度和温度和温度和温度和温度 转速、转速、转速、转速、热量热量热量热量控控 制制电电 路路电动机、电动机、风扇、电风扇、电热丝热丝电吹电吹风及风及空气空气电吹风电吹风电吹风电吹风的挡位的挡位的挡位的挡位风的速度风的速度风的速度风的速度和温度和温度和温度和温度 转速、转速、转速、转速、热量热量热量热量干扰因素：干扰因素：干扰因素：干扰因素：房间温度、房间温度、房间温度、房间温度、电源电压波动电源电压波动电源电压波动电源电压波动控控 制制电电 路路电动机、电动机、风扇、电风扇、电热丝热丝电吹电吹风及风及空气空气电吹风电吹风电吹风电吹风的挡位的挡位的挡位的挡位风的速度风的速度风的速度风的速度和温度和温度和温度和温度转速、转速、转速、转速、热量热量热量热量基本要求：基本要求：第一、一个闭环控制系统要正常工作，首先第一、一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。必须是稳定的。第二、控制系统的控制精度必须符合要求，第二、控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。在允许的范围之内。第三、闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。第三、闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。（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闭环控制系统抽水马桶抽水马桶浮球浮球杠杆杠杆进水进水阀门阀门水箱水箱给定给定给定给定水位水位水位水位进水量进水量进水量进水量比较器比较器比较器比较器水箱实水箱实水箱实水箱实际水位际水位际水位际水位干扰因素：干扰因素：干扰因素：干扰因素： 出水流量，出水流量，出水流量，出水流量， 浮球大小，浮球大小，浮球大小，浮球大小，杠杆长度杠杆长度杠杆长度杠杆长度冲水量冲水量=水箱内横截面积水箱内横截面积高度变化高度变化节约用水（减小冲水量）的方法节约用水（减小冲水量）的方法 1、将杠杆支点右移，使浮球在较小的高、将杠杆支点右移，使浮球在较小的高度变化上关闭进水阀；度变化上关闭进水阀；2、在水箱中放入比水重的物体，起到减小水箱、在水箱中放入比水重的物体，起到减小水箱平均截面积的作用；平均截面积的作用；3、控制出水阀开启的时间，使其在水未放完前、控制出水阀开启的时间，使其在水未放完前关闭出水阀；关闭出水阀；4、设计两种冲水方式：一种是半箱水冲洗，一、设计两种冲水方式：一种是半箱水冲洗，一种是整箱水冲洗。种是整箱水冲洗。 2、在水箱中放入比水重的物体，起到减、在水箱中放入比水重的物体，起到减小水箱平均截面积的作用；小水箱平均截面积的作用； 3、控制出水阀开启的时间，使其在水未、控制出水阀开启的时间，使其在水未放完前关闭出水阀；放完前关闭出水阀； 4、设计两种冲水方式：一种是半箱水冲、设计两种冲水方式：一种是半箱水冲洗，一种是整箱水冲洗；洗，一种是整箱水冲洗； 5、改变浮球大小，改变杠杆长度。、改变浮球大小，改变杠杆长度。升国旗控制系统升国旗控制系统滑轮半径怎么算？滑轮半径怎么算？由v=L/t, = v/r, =2 得 r = v/干扰因素：干扰因素：滑轮摩擦、滑轮摩擦、电压影响转速、电压影响转速、定时器误差、定时器误差、启动与停下的启动与停下的反应时间反应时间定时定时装置装置电动机电动机 滑轮、滑轮、国国 旗旗设定时间设定时间升旗速度升旗速度转速转速定时定时装置装置电动机电动机 滑轮、滑轮、国国 旗旗设定时间设定时间升旗速度升旗速度转速转速定时定时装置装置手手 动动定时器定时器CD唱机CD唱机：唱国歌的时间里，国旗刚好从底端唱机：唱国歌的时间里，国旗刚好从底端升到顶端。升到顶端。机械定时器机械定时器电子定时器电子定时器机械定时器机械定时器用力学的方法，消耗机械能用力学的方法，消耗机械能 电子定时器电子定时器用电学的方法，消耗电能用电学的方法，消耗电能 机械式定时器：机械式定时器： 以发条为原动力，用擒纵调速器控制走时以发条为原动力，用擒纵调速器控制走时精度，通过齿轮传动和凸轮，按时间控制机构精度，通过齿轮传动和凸轮，按时间控制机构预置的时段操纵执行机构动作。计时精度要求预置的时段操纵执行机构动作。计时精度要求不高的定时器（如风扇定时器、洗衣机定时器、不高的定时器（如风扇定时器、洗衣机定时器、厨房用定时器、照相暗房用定时器、电视机控厨房用定时器、照相暗房用定时器、电视机控制用定时器、电灯开关定时器），一般采用无制用定时器、电灯开关定时器），一般采用无固有振动周期的调速器。这些定时器都是在手固有振动周期的调速器。这些定时器都是在手动上发条的同时预置时限，定时精度不高，但动上发条的同时预置时限，定时精度不高，但结构简单结构简单,使用方便。计时精度要求高、定时范使用方便。计时精度要求高、定时范围在围在312小时的定时器，一般采用摆轮游丝小时的定时器，一般采用摆轮游丝调速器。调速器。 电子式定时器：电子式定时器： 利用石英振荡器或民用交流电的标准频率利用石英振荡器或民用交流电的标准频率,经过分经过分频计数组成时间累加器或数字钟频计数组成时间累加器或数字钟,按照预置的时间编码按照预置的时间编码输出控制信号。这种定时器走时精确，时间设定没有输出控制信号。这种定时器走时精确，时间设定没有误差误差,定时精度高定时精度高,控制程序多。其中长时段定时器最小控制程序多。其中长时段定时器最小控制时段一般为控制时段一般为1分钟分钟,配上微处理器后能精确地编制配上微处理器后能精确地编制一年的时间程序，组成多路可编程序的定时器。电子一年的时间程序，组成多路可编程序的定时器。电子式定时器在工业自动化控制系统中应用广泛，它也是式定时器在工业自动化控制系统中应用广泛，它也是节约能源管理中一种有效的技术措施。电子定时器类节约能源管理中一种有效的技术措施。电子定时器类的电子定时开关钟，可用于按高、平、低峰用电收取的电子定时开关钟，可用于按高、平、低峰用电收取不同电费制度的场合，它将一天内的用电高峰、平峰、不同电费制度的场合，它将一天内的用电高峰、平峰、低谷时间在定时开关中设定低谷时间在定时开关中设定,并分别接通并分别接通3种电表进行种电表进行计费。电子式定时器在科学实验中和在微波炉、电饭计费。电子式定时器在科学实验中和在微波炉、电饭锅、洗衣机等电器中也有使用。锅、洗衣机等电器中也有使用。教材教材P123练习练习2设计并制作可伸缩的凉衣控制装置。设计并制作可伸缩的凉衣控制装置。(要要求天晴移出，下雨时收回室内）求天晴移出，下雨时收回室内）控制控制装置装置电动机电动机 和滑轮、和滑轮、皮带皮带 凉衣杆凉衣杆和衣架和衣架移进移进/移出移出转速转速手手 动动控制控制装置装置雨水感湿器雨水感湿器其其 他他输入输入干扰因素：干扰因素：杆子生锈、杆子生锈、摩摩 擦擦雨感器不够灵敏雨感器不够灵敏自攻螺丝：自攻螺丝： 不需要预先打孔，能自己攻丝而拧入。不需要预先打孔，能自己攻丝而拧入。机械定时器机械定时器（一）控制系统概念比较与区别（一）控制系统概念比较与区别（1）输入量：控制系统的给定量；）输入量：控制系统的给定量；（2）输出量（被控量）：控制系统所要控制的量，也是）输出量（被控量）：控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；控制系统的输出信号；（3）控制量：执行器的输出信号；）控制量：执行器的输出信号；（4）控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装）控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；置或元件；（5）执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件；）执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件；（6）被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过）被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。程。（二）常见的装置或元件（二）常见的装置或元件 （1）控制器：）控制器： 控制电路、控制装置、控制机构、定时器；控制电路、控制装置、控制机构、定时器； （2）执行器：）执行器： 开关（阀门、继电器）、制冷装置（压缩机）、开关（阀门、继电器）、制冷装置（压缩机）、加热装置（加热器、压缩器）、电动机、水泵、活塞加热装置（加热器、压缩器）、电动机、水泵、活塞 （3）被控对象：）被控对象： 取决于控制目标（如游泳池、加热炉、国旗、水取决于控制目标（如游泳池、加热炉、国旗、水箱、自动门、货物、摄像头、喷泉、三轮车箱、自动门、货物、摄像头、喷泉、三轮车) （4）检测装置：）检测装置： 传感器（热、光、声、压力、距离）、浮球、热传感器（热、光、声、压力、距离）、浮球、热电偶电偶 传传感器感器控控 制制装装 置置电电 机机支撑支撑臂、臂、磁头磁头预设预设预设预设磁头磁头磁头磁头位置位置位置位置比较器比较器比较器比较器实实实实 际际际际磁磁磁磁 道道道道读取数据时，需将磁头读取数据时，需将磁头定位到某个磁道定位到某个磁道检测信号与预期信号进检测信号与预期信号进行比较行比较双双 金金属属 片片控控 制装制装 置置（控制（控制电路）电路）发热发热元件元件金属金属底板底板设定设定设定设定温度温度温度温度比较器比较器比较器比较器实际实际实际实际温度温度与热量有关的执行器与热量有关的执行器是发热元件（电阻丝）是发热元件（电阻丝）热电热电 偶偶控控 制制机机 构构反应反应堆堆循环循环水水设定设定设定设定温度温度温度温度比较器比较器比较器比较器实际实际实际实际温度温度控制循环水的温度控制循环水的温度热电偶测出的温度与设热电偶测出的温度与设定温度进行比较定温度进行比较功率检功率检 测装置测装置驱驱 动动机机 构构控制棒控制棒（镉）（镉）铀铀 核核给定核给定核给定核给定核功率功率功率功率中子量中子量中子量中子量比较器比较器比较器比较器实际实际实际实际核功率核功率核功率核功率核反应堆控制系统核反应堆控制系统3、功能模拟法P114概念：概念： 以功能和行为的相似性为基础，以功能和行为的相似性为基础，用用“模型模型”模拟模拟“原型原型”的功能和的功能和行为的方法。行为的方法。 例例1（行为相似）（行为相似） 上海世博会上的引路机器人，该机器人能够模上海世博会上的引路机器人，该机器人能够模仿人体的功能进行引路；仿人体的功能进行引路； 例例2（功能相似）（功能相似） 人造心脏与人类心脏大小相当，椐它的发明者称可以完人造心脏与人类心脏大小相当，椐它的发明者称可以完全替代人类心脏，从而挽救数千患者的生命。这种人造心全替代人类心脏，从而挽救数千患者的生命。这种人造心脏的跳动与真正的心脏类似，上面覆盖有经过特殊处理的脏的跳动与真正的心脏类似，上面覆盖有经过特殊处理的组织以避免引起人类免疫系统的排异反应，尤其是血栓的组织以避免引起人类免疫系统的排异反应，尤其是血栓的形成。该人类心脏的控制方法为形成。该人类心脏的控制方法为 A、黑箱方法、黑箱方法 B、功能模拟法、功能模拟法 C、模拟实验法、模拟实验法 D、虚拟实验法、虚拟实验法4、黑箱方法概念：把将要研究的系统作为黑箱，通概念：把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。推断出系统内部结构及其功能的方法。例：买西瓜、心脑电图、中医搭脉、按穴例：买西瓜、心脑电图、中医搭脉、按穴控制系统输入输入输出输出西瓜看、听、拍看、听、拍生生/熟熟案例：根据旋转速度怎样判断生熟鸡蛋？案例：根据旋转速度怎样判断生熟鸡蛋？生鸡蛋里的蛋黄和蛋白是液体，当我们转生鸡蛋里的蛋黄和蛋白是液体，当我们转动鸡蛋后，蛋壳开始旋转，而鸡蛋里面的液体由动鸡蛋后，蛋壳开始旋转，而鸡蛋里面的液体由于惯性的作用，要保持原来的静止状态，所以生于惯性的作用，要保持原来的静止状态，所以生鸡蛋旋转起来比较慢。因此旋转快的是熟鸡蛋，鸡蛋旋转起来比较慢。因此旋转快的是熟鸡蛋，旋转慢的是生鸡蛋。旋转慢的是生鸡蛋。摇、转、看摇、转、看系统的输入系统的输入鸡鸡 蛋蛋黑箱黑箱 生或熟生或熟系统的输出系统的输出 案例：中医中黑箱方法的运用案例：中医中黑箱方法的运用中医中的中医中的“以象测脏以象测脏”的方法就是原始的黑箱方法。的方法就是原始的黑箱方法。象就是输入输出的信息；脏就是人体黑箱内部的规律象就是输入输出的信息；脏就是人体黑箱内部的规律性联系。性联系。中医看病主要通过中医看病主要通过“望、闻、问、切望、闻、问、切”等外部观察等外部观察作出诊断，开方抓药，有时遇到疑难杂症没有把握时，作出诊断，开方抓药，有时遇到疑难杂症没有把握时，可以先投以试探性的药物，观察病人的反应，并随时增可以先投以试探性的药物，观察病人的反应，并随时增减药物，观其疗效，一旦抓住病症就大胆对症下药。这减药物，观其疗效，一旦抓住病症就大胆对症下药。这种从人体的输入特征入手，实施种从人体的输入特征入手，实施“辩证论治辩证论治”的方法正的方法正是黑箱方法的精髓所在。其中人的气色、舌苔、脉搏等是黑箱方法的精髓所在。其中人的气色、舌苔、脉搏等等都是人体内部付出的信息则人体是否健康的反映。等都是人体内部付出的信息则人体是否健康的反映。 中医应用黑箱方法推导人体内部规律时，主要采用中医应用黑箱方法推导人体内部规律时，主要采用了演绎推理和类比推理。了演绎推理和类比推理。人机关系设计要实现的目标：人机关系设计要实现的目标：高效例：高效例：“科学管理之父科学管理之父”泰勒泰勒“铁锹铁锹作作 业试验业试验”。健康例：高跟靴、设计不合理的椅子健康例：高跟靴、设计不合理的椅子舒适例：培土小工具手把处理舒适例：培土小工具手把处理安全如：安全帽、安全带、课桌角等安全如：安全帽、安全带、课桌角等 考虑到普通人群和特殊人群考虑到普通人群和特殊人群 （例：要考虑到残疾人的需求、考虑不同人种（例：要考虑到残疾人的需求、考虑不同人种的身体差异、色盲等，老人、小孩也是）的身体差异、色盲等，老人、小孩也是） 考虑静态的人与动态的人的关系考虑静态的人与动态的人的关系 满足人的心理需求和生理需求满足人的心理需求和生理需求例：办公空间一般应以冷色调为主，空间处理例：办公空间一般应以冷色调为主，空间处理要简洁明快，以求产生严谨、高效的工作氛围。要简洁明快，以求产生严谨、高效的工作氛围。信息的交互（例：电话机的液晶屏显示、可以信息的交互（例：电话机的液晶屏显示、可以视屏通话。电梯到达楼层）视屏通话。电梯到达楼层） 系统的特性系统的特性 (1)整体性（全局、集合）：整体性（全局、集合）：侧重于侧重于“部分影部分影响整体响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。统最基本的思想和方法。系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加；系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加； 系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的；的；系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。 (2)相关性（匹配、关联）：相关性（匹配、关联）：“部分与部分部分与部分、部、部分与整体分与整体之间的关联之间的关联和作用和作用” 构成系构成系统的各元素之的各元素之间或元素与整体之间或元素与整体之间是相互联是相互联系系、相互作用、相互影响的，是彼此相关的。、相互作用、相互影响的，是彼此相关的。 (3)目的性（功能性）：目的性（功能性）： 任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。能，这是区别不同系统的主要标志。 (4)动态性（变化性）：动态性（变化性）： 物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。统，处在运动变化和发展之中。 (5)环境适应性（自适应）：环境适应性（自适应）： 外部环境变化时，系统不被破坏，仍能生存或正外部环境变化时，系统不被破坏，仍能生存或正常工作；常工作； 若破坏，能立即修复或替换，系统可以继续生存若破坏，能立即修复或替换，系统可以继续生存或工作。或工作。系统分析的主要原则：系统分析的主要原则：（1）整体性原则）整体性原则先分析整体，再分析部分；先看全局，后看先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。再看当前。（2）科学性原则）科学性原则严格步骤，科学方法和数严格步骤，科学方法和数学计算学计算（3）综合性原则）综合性原则多个目标，统筹兼顾，不多个目标，统筹兼顾，不顾此失彼顾此失彼技术的基本性质：技术的基本性质：1 1、目的性、目的性、2 2、创新性、创新性、3 3、综合性、综合性多学科知识多学科知识4 4、两面性、两面性有利有害有利有害 （价格高、功能差、（价格高、功能差、 使用时间短都不是两面性）使用时间短都不是两面性）5 5、专利性。、专利性。1设计的一般原则：设计的一般原则：创新原则创新原则 : 从原理、结构、技术、材料、工艺从原理、结构、技术、材料、工艺 等方面创新等方面创新 实用原则实用原则 ：实现基本功能（物理功能、生理功能：实现基本功能（物理功能、生理功能 、 心理功能和社会功能）心理功能和社会功能）经济原则经济原则 ：以最低的费用（成本最小）取得最大的效益：以最低的费用（成本最小）取得最大的效益 美观原则美观原则 ：造型、比例、材料、色彩搭配、装饰图案：造型、比例、材料、色彩搭配、装饰图案道德原则道德原则 ：污染环境、伪劣产品、有毒食品、抄袭成果等：污染环境、伪劣产品、有毒食品、抄袭成果等 技术规范原则技术规范原则 ：技术规范有强制性的（国家标准），：技术规范有强制性的（国家标准）， 也有推荐性的（某厂自己定的）也有推荐性的（某厂自己定的） 可持续发展原则：既考虑当前，又考虑未来发展。可持续发展原则：既考虑当前，又考虑未来发展。 长远发展，资源能源的合理使用（可再生资源和重长远发展，资源能源的合理使用（可再生资源和重 复复 复使用），生态平衡等。复使用），生态平衡等。1 1设计的一般过程：设计的一般过程： a a 发现与明确问题，发现与明确问题，制定设计方案，制定设计方案，制作模型或原型，制作模型或原型，测试、评估及优化，测试、评估及优化，产品的使用和维护产品的使用和维护 制定方案的步骤制定方案的步骤 金工操作流程金工操作流程1、无圆孔：、无圆孔：划线划线 锯割锯割 锉削锉削2、有圆孔：、有圆孔：划线划线 锯割锯割 锉削锉削 划圆孔中划圆孔中心线心线 钻孔钻孔3、钻螺纹孔：、钻螺纹孔：划线划线 锯割锯割 锉削锉削 划中心线划中心线 钻孔钻孔 倒角倒角 攻丝攻丝外螺纹：圆金属棒外螺纹：圆金属棒划线划线 锯割锯割 锉削锉削 倒角倒角 套丝套丝木工操作与金工的区别，木材木工操作与金工的区别，木材 拿来不先划线，拿来不先划线，要先进行表面处理。因此，操作为：要先进行表面处理。因此，操作为：下料下料 刨削刨削 画线画线 锯割锯割 凿孔凿孔 打磨打磨 油漆油漆技术实验技术实验 我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动称为技术实验。（例：技术检验、优化等探索性实践活动称为技术实验。（例：技术试验卫星）试验卫星）重要性：技术试验是技术活动中的一项重要内容；技重要性：技术试验是技术活动中的一项重要内容；技术试验不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题、探术试验不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题、探究规律、优化技术的关键；技术试验是技术研究不可缺少究规律、优化技术的关键；技术试验是技术研究不可缺少的基本方法和手段，对技术应用的实现起到了有力的保障的基本方法和手段，对技术应用的实现起到了有力的保障作用；技术试验可以使设计得以改进和完善，将设计的风作用；技术试验可以使设计得以改进和完善，将设计的风险和失误降到最低。（例：阿什塔比拉河桥的垮塌、青霉险和失误降到最低。（例：阿什塔比拉河桥的垮塌、青霉素皮试试验）素皮试试验）2技术试验的常用方法：技术试验的常用方法：a优选试验法：例：不同品种水稻的对比试验等。优选试验法：例：不同品种水稻的对比试验等。模拟试验法：例：汽车碰撞试验；大坝水利试验等。模拟试验法：例：汽车碰撞试验；大坝水利试验等。虚拟试验法：例：计算机虚拟火星探测器模拟登陆虚拟试验法：例：计算机虚拟火星探测器模拟登陆动画等。动画等。强化试验法：例：砖块等施工材料的抗压试验、耐强化试验法：例：砖块等施工材料的抗压试验、耐火试验火试验移植试验法：如：橘子从长江以南移植到长江以北移植试验法：如：橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验。许多生物领域的试验。的种植试验。许多生物领域的试验。3简单的技术试验：简单的技术试验：c技术试验的实施与报告的写作技术试验的实施与报告的写作技术试验的实施步骤：制定试验计划、技术试验的实施步骤：制定试验计划、抽取样本、进行试验、分析数据、得出结抽取样本、进行试验、分析数据、得出结论论技术试验试验报告：试验项目、试验目技术试验试验报告：试验项目、试验目的、试验准备、试验步骤、试验记录、试的、试验准备、试验步骤、试验记录、试验总结验总结 稳定性试验稳定性试验用极限法用极限法 特征词：平稳、翻倒、晃动特征词：平稳、翻倒、晃动 如，电脑托架（或电脑桌）脚调到最高、桌面如，电脑托架（或电脑桌）脚调到最高、桌面倾角调到最小或最大，放上一台电脑，左右前后稍用倾角调到最小或最大，放上一台电脑，左右前后稍用力推一下，看是否晃动或不倒。力推一下，看是否晃动或不倒。 书架最上层左侧或右侧放上书，下面不放书，书架最上层左侧或右侧放上书，下面不放书，左右方向施推力，看是否不倒。左右方向施推力，看是否不倒。试验名称：电脑桌稳定性测试试验名称：电脑桌稳定性测试实验目的：检验电脑桌的稳定性实验目的：检验电脑桌的稳定性 强度试验强度试验用加重法用加重法特征词：牢固、明显形变、破损特征词：牢固、明显形变、破损电脑托架试验：在电脑托架上放电脑托架试验：在电脑托架上放35倍倍电脑重力，看是否无明显形变、破损。电脑重力，看是否无明显形变、破损。木材：用钉接、榫接、铆接、黏合、木材：用钉接、榫接、铆接、黏合、 合页连接，不能焊接合页连接，不能焊接 塑料：铆接、黏合，不能钉接、榫接塑料：铆接、黏合，不能钉接、榫接 钢、铁：焊、铆、黏、螺栓螺母连钢、铁：焊、铆、黏、螺栓螺母连 接，接， 不能榫接不能榫接 铝：不能焊接、榫接。铝：不能焊接、榫接。 榫接用于木材之间的连接，焊接用于金榫接用于木材之间的连接，焊接用于金属之间，但是金属铝不能用焊接，可用铆属之间，但是金属铝不能用焊接，可用铆接。接。 松铆连接（活动铆接）是铰链接，如松铆连接（活动铆接）是铰链接，如剪刀、钳子。剪刀、钳子。 紧铆连接（固定铆接）是刚连接，如紧铆连接（固定铆接）是刚连接，如锅体手柄。锅体手柄。影响结构强度的主要因素：影响结构强度的主要因素：（1）结构的形状（外部形状和截面形状）结构的形状（外部形状和截面形状）（2）使用的材料、粗细）使用的材料、粗细（3）连接方式）连接方式影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：（1）重心位置的高低）重心位置的高低（2）支撑面大小）支撑面大小 (不是接触面）不是接触面）（3）结构的形状（三角形稳定性，）结构的形状（三角形稳定性， 平行四边形可变性）平行四边形可变性） 开环还是闭环控制系统的开环还是闭环控制系统的 三种判定方法：三种判定方法： 从概念角度看：看输出量是否对系统的控制产生影从概念角度看：看输出量是否对系统的控制产生影响，有影响的是闭环，无影响的是开环控制。响，有影响的是闭环，无影响的是开环控制。 从控制过程看：看控制过程中有无反馈环节，有从控制过程看：看控制过程中有无反馈环节，有反馈环节的是闭环控制，无反馈环节的是开环控制。反馈环节的是闭环控制，无反馈环节的是开环控制。 从输入量（给定量）与输出量（被控量）的关系从输入量（给定量）与输出量（被控量）的关系看：开环控制系统输入量与输出量不一定是同类型的看：开环控制系统输入量与输出量不一定是同类型的量；闭环控制系统给定量与被控量一定是同类型量。量；闭环控制系统给定量与被控量一定是同类型量。控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象设定量设定量设定量设定量被控量被控量被控量被控量/ /输出量输出量输出量输出量控制量控制量控制量控制量1、开环控制系统2、闭环控制系统反馈检测反馈检测 装置装置控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象设定量设定量设定量设定量被控量被控量被控量被控量/ /实际量实际量实际量实际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，信号的传递是开环控制系统，信号的传递是单向单向的。的。检测装置检测装置控制器控制器执行器执行器被控被控对象对象设定量设定量设定量设定量被控量被控量被控量被控量（实际量）（实际量）（实际量）（实际量）控制量控制量控制量控制量比较器比较器比较器比较器 （1）控制器：）控制器： 控制电路、控制装置、控制机构、定时器；控制电路、控制装置、控制机构、定时器； （2）执行器：）执行器： 开关（电磁阀门、继电器）、制冷装置（压开关（电磁阀门、继电器）、制冷装置（压缩机）、加热装置（加热器、压缩器）、电动机、水缩机）、加热装置（加热器、压缩器）、电动机、水泵、活塞泵、活塞 （3）被控对象：）被控对象： 取决于控制目标（如游泳池、加热炉、国取决于控制目标（如游泳池、加热炉、国旗、水箱、自动门、货物、摄像头、喷泉、三轮车旗、水箱、自动门、货物、摄像头、喷泉、三轮车) （4）检测装置：）检测装置： 传感器（热、光、声、压力、距离）、浮球、传感器（热、光、声、压力、距离）、浮球、热电偶热电偶 设计题设计题(画设计图）的思路和方法画设计图）的思路和方法 1、紧固、紧固 2、折叠、折叠 3、伸缩、伸缩 4、旋转、旋转 5、翻转、翻转 1、紧、紧 固固榫接、焊接、胶结、螺栓螺母连接榫接、焊接、胶结、螺栓螺母连接 2、折、折 叠叠3、伸、伸 缩缩（套管连接）（套管连接）4、旋、旋 转转 5、翻转、翻转(转动铰连接）转动铰连接） 2014年年7月月19日游黄山日游黄山 同学们像是早晨五点钟的太阳，同学们像是早晨五点钟的太阳，我愿做旭日东升的助推器。我愿做旭日东升的助推器。 祝同学们前程似锦！祝同学们前程似锦！ 同学们像是早晨五点钟的太阳，同学们像是早晨五点钟的太阳，我愿做旭日东升的助推器。我愿做旭日东升的助推器。 祝同学们前程似锦！祝同学们前程似锦！方案1 将需要展示的画面（广告）连在一起，然后卷在两根轴上，当同时转动两根转轴时，画面就可以依次显示。手动控制手动控制 自动控制自动控制实例：自动换画灯箱 内部结构包括照明、机械传动、微电脑控制系统。机械传动系统为微电脑控制驱动下的高性能电机，驱动上下（或左右）卷画轴旋转，从而使卷绕在卷画轴上的画面有规律的往复运动；方案2 三棱柱的每一面对应一幅画的一部分，当所有三棱柱同时转动时，可将三幅图像顺序显示出来。 这类广告牌拥有三个版面，是由电脑控制，在固定的时间旋转。广告商只要在广告牌上打广告，就可以看到三个不同的画面出现在同一个广告牌上。实例：三面翻转广告三面翻转广告原理示意图想一想： 有没有其它方案？确定设计方案： 选择方案1中的自动控制系统三、选择实现方法需要解决的问题解决方法1、电动机转速快，需减速。 设计减速装置使用定时控制器、继电器2、准确控制电动机转动、停止的时间，使电动机停止期间，画面显示完整。控制系统的设计框图定定 时时控制器控制器继电器继电器电动机电动机减速器减速器广告广告牌牌给定值给定值转动转动/停止停止转速转速四、完成设计1.找材料； 2.加工处理；3.组装。五、评估1.是否到达预期效果；2.其他人的评价；3.如何改进。拓展例子：遥控防盗栓小结简单控制系统的设计过程：简单控制系统的设计过程：一、明确设计目的二、确定设计方案三、选择实现方法四、完成设计五、评估