高中通用技術(shù)必修二知識點總結(jié)

太極混元天尊 2018-07-15

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第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計

一、常見的結(jié)構(gòu)的認識：

（一）結(jié)構(gòu)（structure)：是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。

1、自然界：天體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動物的結(jié)構(gòu) …

2、技術(shù)領(lǐng)域：汽車的結(jié)構(gòu)、微機的結(jié)構(gòu)、電腦主板的結(jié)構(gòu)、數(shù)字控床的結(jié)構(gòu) …

3、社會領(lǐng)域：教育管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、課堂教學結(jié)構(gòu)、文章、詩歌的結(jié)構(gòu)

（二）結(jié)構(gòu)與力

從力學角度說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形態(tài)和大小改變的力。

1、內(nèi)力：當一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，

2、應(yīng)力：是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。應(yīng)力達到一定極限值時，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。

用公式表示應(yīng)力為：σ= F/s ，其中，F 是內(nèi)力，S 是受力面積，σ是應(yīng)力。

3、構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。

（三）結(jié)構(gòu)的類型

1、實體結(jié)構(gòu)——受力特點：外力分布在整個體積中。

2、框架結(jié)構(gòu)——受力特點：支撐空間而不充滿空間。通常是指結(jié)構(gòu)體本身由細長的構(gòu)件組成，如窗戶、畫框、房子的架構(gòu)等等。

3、殼體結(jié)構(gòu)——受力特點：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。如貝殼、頭盔、汽車飛機的外殼等等

生活中很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成，稱為組合結(jié)構(gòu)

二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析

（一）結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性-

1、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性——結(jié)構(gòu)在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。P12

2、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：

重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小、結(jié)構(gòu)的形狀

1) 重心位置的高低：重心越低,穩(wěn)定性越好；重心越高,穩(wěn)定性越差。

結(jié)構(gòu)重心所在點的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。

2) 結(jié)構(gòu)的底座，結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小。

支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。如：高塔的共同特點都是上端小而下端大。

3) 結(jié)構(gòu)的形狀：結(jié)構(gòu)的形狀不同，其穩(wěn)定性也不同。

影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素是相互關(guān)聯(lián)的，需要綜合考慮各種因素來討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

對于一個結(jié)構(gòu)而言，如果重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會出現(xiàn)傾倒。

4）其它因素：如材料密度等

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（二）結(jié)構(gòu)與強度-

1、結(jié)構(gòu)的強度——結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。P17

2、影響結(jié)構(gòu)強度的主要因素：P17

結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等。

①結(jié)構(gòu)的形狀：三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一,它結(jié)實、穩(wěn)定，所用材料最少。

②常見的構(gòu)件的橫截面形狀：工字形、十字形、長方形、L形、圓形、U形

③、結(jié)構(gòu)的連接方式

鉸連接——被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但能相對轉(zhuǎn)動。如送螺栓、門與門框等

剛連接——既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動。具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接

④不同材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其強度各不相同。有的抗拉力、有的抗壓力、有的抗剪切力、扭曲力，所以在不同結(jié)構(gòu)不同要求中，選擇不同特性的材料。例混凝土擅長抗壓力,而鋼筋擅長抗拉力

⑤、其它因素，如：溫度、濕度、構(gòu)件橫截面等。例低溫條件下的鋼材強度發(fā)生變化

3.結(jié)構(gòu)與功能：結(jié)構(gòu)的變化可能導致功能的變化。

三、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素P25

結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以一種或幾種功能的實現(xiàn)為基本目標，應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，滿足使用者的基本需要。

結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素有：符合使用者對設(shè)計對象的穩(wěn)定性和強度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要，對設(shè)計對象的成本控制要求和一定的使用壽命等。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中還有一些需要考慮的因素，如材料、民俗文化、地域特點等。

簡單回答：符合設(shè)計對象的穩(wěn)定性，強度，安全性，使用壽命，成本, 公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要等.P25

2、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計案例要求（參考：P26）：

①設(shè)計項目：

②設(shè)計要求

③設(shè)計分析

④設(shè)計方案

⑤呈現(xiàn)草圖

如：設(shè)計相框、垃圾桶、鞋柜，衣架、筆桶等

四、經(jīng)典結(jié)構(gòu)的欣賞P30

賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計作品,可從技術(shù)與文化兩個角度進行。

（1）技術(shù)的角度主要有：結(jié)構(gòu)功能、穩(wěn)固耐用、造型設(shè)計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料使用的合理性，工藝制造的精湛程度等。

（2）文化的角度主要有：文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映的時代、民族、習俗方面的特征、結(jié)構(gòu)的個性特征等。

如：趙州橋、岳陽樓等。

第二單元流程與設(shè)計

一、生產(chǎn)和生活中的流程

1、時序：時間上的先后順序就是時序。

時序體現(xiàn)了具體活動內(nèi)容的先后關(guān)系，在這種先后關(guān)系中，有些步驟之間的時序是不可顛倒的，有些步驟之間的時序是可以顛倒的。如：先切種→再布種→后掩種（種土豆）

2、環(huán)節(jié)：完成某個具體目標、組成某項生產(chǎn)或某個活動過程的若干階段或小的過程稱為環(huán)節(jié)。

不可顛倒的時序反映了事物內(nèi)在規(guī)律或機理。

環(huán)節(jié)是一個相對的概念，依據(jù)問題性質(zhì)的不同和不同人的理解，環(huán)節(jié)的劃分可能會有所不同。環(huán)節(jié)中又包含若干可以分解的、目標更具體的事項。如：切種、布種、掩種環(huán)節(jié)

一般的說，在某項生產(chǎn)或某個或動中，環(huán)節(jié)是不可缺少的。

3、流程：是一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進行的程序。

可以把流程理解為為了一定的目的去做事情的順序。

任何流程都反映一定的時序，體現(xiàn)出一定的環(huán)節(jié)。

4、流程的表達：

流程圖有文字表達、表格表達、圖示表達等方式，有些場合還可用模型表達、動畫演示等。

用箭頭、用數(shù)字序號、用時間等表達時序。

流程圖的序號或方框反映了環(huán)節(jié)、工序的具體情況。

5、流程的意義：

①生活與流程：

科學合理的流程，可以指導我們正確地做事，提高工作和學習的效率，是我們的生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障（例洗衣、煮飯與燒菜的流程安排，碘鹽和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）。

②生產(chǎn)與流程：

運用科學合理的流程可以有效地組織生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)、保護環(huán)境等。

流程中工序的作業(yè)方式——串行和并行。上一道工序完成之后才能進入下一道工序——串行。幾項工作同時進行——并行，并行投入較大。

3、簡單流程圖的識讀：

識讀流程圖的要點： ⑴找流程的環(huán)節(jié)，明確每個環(huán)節(jié)的功能和作用； ⑵弄清流程中時序的體現(xiàn)與特征； ⑶流程是技術(shù)的核心概念之一。不同的流程，產(chǎn)生的效益往往不同，“理解流程就是質(zhì)量”、“流程就是效益”等。

二、流程的設(shè)計：

1、流程設(shè)計的基本要求：

設(shè)計一個流程首先應(yīng)明確流程要實現(xiàn)的具體目標。

對生活方面的流程設(shè)計，主要考慮⑴節(jié)省時間。⑵提高工作效率。⑶提高工作質(zhì)量等目標

對生產(chǎn)活動的流程設(shè)計，主要考慮⑴提高效率。⑵提高質(zhì)量。⑶保證安全。⑷節(jié)省資源。⑸提高管理水平。⑹提高經(jīng)濟效益。⑺其他，如環(huán)保等。

2、流程設(shè)計中的基本因素：

生產(chǎn)活動中的流程設(shè)計的基本因素主要有材料、工藝、設(shè)備、人員、資金和環(huán)境等。

研究內(nèi)在屬性與規(guī)律，就是流程設(shè)計應(yīng)該考慮的基本因素。

3、流程設(shè)計的步驟：

首先要明確設(shè)計的目標和任務(wù)，明確流程所應(yīng)遵循的內(nèi)在變化規(guī)律。

其次，要分析現(xiàn)有材料、設(shè)備、資金、人員、工藝和環(huán)境因素。

第三，列出流程涉及的主要事項，并進行初步的排列。

第四，分析各事項（步驟）之間先后順序，合理地安排流程的時序和環(huán)節(jié)。

第五，選擇一種合適的表達方式畫出流程圖，對于有嚴格時間要求的時序，要標注時間。

四、流程的優(yōu)化：

1、流程的優(yōu)化及目的：

流程的優(yōu)化：在流程的設(shè)計和實施過程中，對流程進行不斷的改進以期取得最佳效果的過程。

流程優(yōu)化的意義或者目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全生產(chǎn)等。

2、流程優(yōu)化的指標：

指標：工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、技術(shù)優(yōu)化、質(zhì)量優(yōu)化等五項指標。

在進行流程優(yōu)化時，要綜合平衡，以取得整體優(yōu)化的成效。

3、流程優(yōu)化的條件：

⑴內(nèi)部條件：對流程內(nèi)在機理的深入了解。比如對洗滌原理的了解，就會在流程中安排兩次漂洗；

⑵外部條件：設(shè)備和工藝水平的提高或完善。比如，只有在具備鍛壓設(shè)備時，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工；

⑶人員技術(shù)水平的提高。

第三單元系統(tǒng)與設(shè)計

一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：

1、系統(tǒng)的含義：

由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體，稱為系統(tǒng)。

案例分析：自行車P64

自行車由車架、車把、鞍座、前叉、腳蹬、鏈輪、鏈條、車輪（輪胎、輻條、車圈、氣門）、車閘、等主要部件組成。

2、構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備三個條件：

第一，至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)；

第二，要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；

第三，這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。

3、系統(tǒng)的類型：

（1）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)；（2）實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)：

人造系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)是自然系統(tǒng)；城市系統(tǒng)、計算機硬件系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)是人造系統(tǒng)

生物系統(tǒng)、機械系統(tǒng)是實體系統(tǒng)；哲學系統(tǒng)、計算機的操作系統(tǒng)是抽象系統(tǒng)

4、系統(tǒng)的基本特性

整體性、相關(guān)性、目的性、動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性。

（1）整體性：是系統(tǒng)最基本的特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。

系統(tǒng)是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)下所沒有的。系統(tǒng)的任何一個要素（部分）發(fā)生變化或出現(xiàn)故障時，都會影響其他要素（部分）或整體的功能的發(fā)揮。系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和。

（請掌握P69頁的表格與巴爾扎克的塑像分析、木桶理論）

（2）相關(guān)性：是指組成系統(tǒng)的各要素之間或系統(tǒng)整體與部分之間的相互作用、相互聯(lián)系。

碳含量與合金鋼材料的整體性能的相關(guān)性

梁的跨度與梁的厚度之間的關(guān)系

（3）目的性：任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實現(xiàn)一定的功能，這正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標志。

對于復雜的系統(tǒng)，目標有多個，往往用一個指標體系來描述系統(tǒng)的目標。

鐘表系統(tǒng)的目的性

1999年我國開始的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整

（4）動態(tài)性：任何系統(tǒng)都是一個動態(tài)的系統(tǒng)，處在運動變化和發(fā)展之中。

（5）環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)只有具有對環(huán)境的適應(yīng)能力，才能保持和恢復系統(tǒng)原有的特性。

春捂秋凍

電冰箱放合適的位置

飛機在空中適應(yīng)環(huán)境的飛行

二、系統(tǒng)的分析：

1、系統(tǒng)分析：為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標，運用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、實驗，并在此基礎(chǔ)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進方案的過程。

系統(tǒng)分析的顯著特點是完整而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決問題。

系統(tǒng)分析可以減少決策的失誤。目的：尋求解決問題的最佳決策。

2、系統(tǒng)分析的一般步驟：

①明確問題，設(shè)立目標；②收集資料，制定方案；

③分析計算，評價比較；④檢驗核實，作出決策。

（結(jié)合田忌賽馬案例）

3、系統(tǒng)分析的主要原則：整體性原則（丁謂修復皇宮）、科學性原則（三三進九不如二五一十）、綜合性（離柳高速公路）原則。

4.系統(tǒng)優(yōu)化的目的：

系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標值達到最大化（或最小化）。

最小的成本——最大的利潤；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的產(chǎn)品；單位面積土地——更高的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。（案例：農(nóng)業(yè)間作套種，家具利潤問題等）

5、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素：指對系統(tǒng)的目標函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以認為調(diào)節(jié)的因素。

優(yōu)化目標；目標函數(shù)；約束條件（不能人為調(diào)節(jié)）；影響因素（可以人為調(diào)節(jié)）。

6、系統(tǒng)最優(yōu)化方法：使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標而提出的求解方法。

數(shù)學模型——最優(yōu)解；

科學估算、試驗——滿意解。

結(jié)合案例，分析系統(tǒng)優(yōu)化的實現(xiàn)。

三、系統(tǒng)的設(shè)計：

1、系統(tǒng)設(shè)計的目的、方法與過程：

①系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求：

系統(tǒng)設(shè)計要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。不同行業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計有著不同的技術(shù)要求。

②系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用：

運用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突問題。注重各部分的縱向、橫向聯(lián)系；依據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性，考慮當前和長遠。

③系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化：首先從系統(tǒng)整體考慮優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧，再在此基礎(chǔ)上完善各部分的設(shè)計。

2、系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟：

將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)

確定各子系統(tǒng)的目標、功能及其相互關(guān)系

對子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計和評價

對系統(tǒng)進行總體技術(shù)設(shè)計和評價等

3、簡單系統(tǒng)的設(shè)計：

了解系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)解決的主要問題和基本的設(shè)計過程，寫出系統(tǒng)設(shè)計或系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的書面方案，包括必要的設(shè)計草圖以及量化數(shù)據(jù)。（案例：手電筒照明供電部分的設(shè)計）。

四、簡單系統(tǒng)的設(shè)計的實現(xiàn)

案例分析：手電筒照明供電部分的設(shè)計P87

設(shè)計要求：可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。

設(shè)計分析：

⒈可把手電筒照明供電部分分為照明和供電兩個子系統(tǒng)。照明子系統(tǒng)的要素是燈泡、導線，供電子系統(tǒng)的要素是電源和開關(guān)。

⒉手電筒的功能取決于它的各個組成要素，電源通過導線的連接驅(qū)動燈泡發(fā)光，這些要素缺少任何一個，手電筒都不能正常工作。

⒊選擇合適的元器件，使它們相互匹配，并能達到設(shè)計要求。

設(shè)計方案：

方案A

（1）設(shè)計一個簡單的電路，畫出電路圖。

（2）根據(jù)電路圖，選擇元器件，如燈泡、干電池、導線等，并搭接電路。

（3）通過控制開關(guān)，使燈泡發(fā)光。

方案B

選擇元器件為發(fā)光二極管及干電池、金屬筒等，其他步驟參照方案A。

方案C

設(shè)計一個自發(fā)手電筒。

方案C不需要使用干電池，所以對環(huán)境不產(chǎn)生污染。

案例分析：室內(nèi)住宅電氣系統(tǒng)的設(shè)計。

第四單元控制與設(shè)計

一、控制的手段與應(yīng)用

1.控制的手段

⑴控制的含義：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。

案例分析：大禹治水P96

理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。

例如：人力三輪車轉(zhuǎn)彎過程中的方向控制問題，其控制的對象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较?，控制的手段是騎車人通過雙手轉(zhuǎn)動車把，改變前輪的方向并帶動后輪。

⑵控制的手段：控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段。P98

從控制過程中人工干預(yù)的情形來分，控制有人工控制和自動控制。

人工控制是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進行的。人工控制又稱手動控制。

自動控制是指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望的方向進行。

按執(zhí)行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。有時，控制手段又可以綜合的。

2.控制的應(yīng)用

控制應(yīng)用到生活中，提高了人們的生活質(zhì)量。（空調(diào)對房間溫度的控制使房間溫度適宜、自動取款機縮短取款時間、自動水龍頭等）

生產(chǎn)中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制，控制在生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率、減輕勞動強度。

二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式

1.控制系統(tǒng)：

任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)。

一般的控制過程都有一個輸入和一個輸出，控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。

控制系統(tǒng)一般分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

輸入量即控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進水的設(shè)定時間；

輸出量（被控量）即控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號，如游泳池的水位

被控對象即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池；

執(zhí)行器即直接對被控對象進行控制的裝置或元件，如進水閥門；

控制器即對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路；

控制量即執(zhí)行器的輸出信號，如流過閥門的水量。

案例分析：

三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

1.干擾因素

在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。

有的干擾因素是環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風等；

有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。

在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。

控制系統(tǒng)在工作中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。

有些情況可以利用干擾因素實現(xiàn)某種目的。如在軍事演習中，紅方利用一定頻率的電磁波對藍方的信息指揮系統(tǒng)進行干擾，使之不能正常工作。

2.反饋

（1）什么是反饋

控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。

案例分析：投籃 P110

利用反饋來分析和處理被控制對象，通過系統(tǒng)的輸出來調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標運用的方法，稱為反饋方法。

如普通電水壺將水加熱至沸騰時，需要人工關(guān)閉電源，而自動電水壺具有擋水沸騰時自動切斷電源的功能，終究是運用反饋方法實現(xiàn)自動控制的結(jié)果。

(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程

從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。

閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。

一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。

（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較

開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)簡單，適用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場合。

閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對復雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。

閉環(huán)控制系統(tǒng)都是自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)不一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3.功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。

4.黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。

黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法。

例如，通過輸入圖像、電或聲音信號，觀測、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細節(jié)，就是黑箱方法的運用。

四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施

1.控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路

設(shè)計好一個控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個系統(tǒng)要達到的目的是什么，

所要控制的對象是什么，

被控制對象有哪些重要的特性，

被控量和控制量分別是什么，

外界的主要干擾因素有哪些，

選擇怎樣的設(shè)計方案既能達到目的，

又能經(jīng)濟、易于實現(xiàn)，如何選擇設(shè)備和元件，等等。

設(shè)計一個控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對控制精度的要求以及條件的可行性而定。能達到控制目的，采用易于實現(xiàn)的控制方式，降低控制成本、減少對環(huán)境的負面影響等，是我們進行控制系統(tǒng)設(shè)計必須考慮的基本問題。

控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，還包括畫出必要的設(shè)計圖紙（控制電路設(shè)計或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計）和實施圖紙、撰寫說明書等。

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計

開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計相對比較簡單，在明確設(shè)計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。

例如：普通電風扇控制系統(tǒng)的設(shè)計，被控對象是電風扇，被控量是電風扇輸出的風速，控制量是電機的轉(zhuǎn)速；若是具有定時功能的電風扇控制系統(tǒng)的設(shè)計，則需在開關(guān)環(huán)節(jié)加一個定時器。

案例分析：電吹風控制系統(tǒng)的設(shè)計。

設(shè)計要求：電吹風能根據(jù)不同的擋位（如冷風擋檔、熱風擋）輸出不同種類的風。

設(shè)計分析：電吹風控制系統(tǒng)的被控對象是電吹風裝置，被控量是風的速度和溫度，控制量是電機的電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波動等。

電吹風的控制工作過程：電吹風是要將其內(nèi)部電熱絲的熱量通過一個小電風扇擴散出去。

方案構(gòu)思：選擇開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)電吹風的控制要求。

設(shè)定風的檔位就設(shè)定了電機的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機帶動一個小風扇轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的風通過電吹風的電熱絲，輸出的就是與設(shè)定的風種相對應(yīng)的風。