必修2技术与设计2《2、控制系统的设计与实施案例》优质课教案下载

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模型图1

这个模型可以帮助我们明确要控制什么（被控对象），控制的目标是什么（输出量），以及用什么来控制（控制量）。在此基础上，明确输出量和控制量的关系是什么。

被控对象可以是单个元件或系统的一个模块，甚至可以是整个控制系统。

下面我们举个简单的例子。

Eg. 设计一个装置，可以改变连接在该装置上的灯泡的亮度。

我们先撇开如何去设计电路，找出三个量：

被控对象：灯泡

输出量：灯泡的亮度

控制量：灯泡两端的电压

灯泡的亮度(输出量)是由通过灯泡的电流决定的（电流的热效应），那么控制亮度即是控制I。根据欧姆定律I=V/R，R是个常数，那么控制灯泡两端的电压即可控制灯泡的亮度。

下面的问题就是什么电路可以提供变化的电压？

结合前面所学，我们可以很快给出几个方案：

将灯泡和一个低频的交流电压源相连。

把灯泡和一个可调电阻、一个直流电源串联。

把灯泡和一个电解电容、一个开关、一个直流电源串联。

把灯泡和一个电解电容并联，再和一个开关，一个直流电源串联。

方案3、4是例1的简单应用。

你可能认为这个简单的模型没什么用。但不要忘了，在欧姆定律发明以前，研究灯泡的输出量和控制量之间的关系并不是一件简单的事情。如果遇到以下的情况，或许你就不这么看了？

你控制的不是灯泡，而是一个二极管或者三极管。

你控制的不是一个简单的元件，而是一个复杂的芯片或设备（你无法打开其内部，只有说明书），这个芯片或设备接口繁多，有不止一个的控制量和不止一个的输出量。

二、稍微复杂的开环系统模型图：

模型图2

这个模型图增加了输入量、控制器和执行器三个概念，把一个系统分为控制器、执行器和被控对象三部分。关于控制器和执行器的概念可以从字面上去理解。

你可以认为模型图2是3个模型图1的级联：输入量是控制器的“控制量”；控制器的“输出量”是执行器的“控制量”；执行器的“输出量”是被控对象的“控制量”。

下面我们举个第二个例子。