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（地质版）《技术与设计2》课文内容

第四章  控制与设计

第三节  控制系统框图

2010年7月第二版  2011年7月第二次印刷

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问题思考

1．如果你来绘制控制系统的框图，你也这样做吗？

2．结合前面的技术试验，即另一种水位自动控制系统，在下面的未完成的框图（图4—15）中，做好所有该做的工作。

图4—15 另一种水位自动控制系统未完成的框图

你来画一画，体验体验，说说你对绘制方法与技巧的看法。

二、     控制系统框图中的通道与环节的作用

1．通道及其作用

框图中，信息流经的路径叫做通道。对于闭环控制系统来说，有两类基本通道，那就是前向通道和反馈通道。前向通道中，信息流自系统输入量，经比较环节、控制器、执行器，直至被控对象。反馈通道中，信息流采自被控环节的输出量，流经反馈环节，再反馈到系统的输入端（比较环节）。两条通道，构成闭合回路，即闭环，简称回路。

2．环节及其作用

传感器  也称敏感器。在案例4—1中，传感器的输入（即系统的输入）是“有人到门口”的非电信号。传感器将此信号转换为“有人”的电信号，并传送给下一个环节—控制器。因此，传感器实质上是一个监测元件。在案例4—2中，浮子起着传感器的作用，它作为一个环节，时刻监测着“实际水位”（对系统来说，是输出量或被控量；而对浮子环节来说，是输入量），形成反馈信号，传送给系统输入端。

控制器  在开环系统中根据传感器直接传送过来的信号，而在闭环系统中根据比较环节传送过来的信号，产生控制器输出信号并传送给下一个环节。在案例4—1中，传感器传送出来的电压信号很弱，而执行器（即电动机）需要的激励输入却是较大的电流信号。因此，这里的控制器，不仅要产生控制作用（如开门与否）信号，而且还要起到信号的变换与放大作用。

执行器  是控制器输出信号的执行机构，也称执行元件。电动机，就是常用的执行器之一。它根据控制器的输出信号产生旋转运动，从而驱动控制对象（如案例4—1的门）作相应运动。从这个意义上说，执行器还称为驱动器。

需要特别注意的是比较环节，它根据输入量与反馈量的大小与极性，产生偏差，再传给控制器。

技术实习

根据案例4—1与4—2填写下表

表4—2 开环与闭环系统实例比较

试一试

控制系统框图的绘制与解释

1．试验田灌溉过程流量控制。

提示：依据土壤的湿度。

2．热水器出水温度控制。

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