• 从充气机的压力控制系统说起
  • 2009-8-9 浏览() 【
  • 从充气机的压力控制系统说起

    章青道

    如下图,是一种多功能充气机的工作原理图,即可以给充高压(给汽车轮胎充气),也可以充低压(给排球篮球等充气)。即有机械传动系统,又气压传递系统,又电路系统。从这个控制例子可以说明我们目前控制这一单元的教学内容存在非常非常多的问题。

     

    从充气机的压力控制系统说起

    一、按执行部件分类

    如果对它的压力控制系统进行分类,按执行部件分,即是机械控制又是气动控制。这至少说明,按执行部件进行分类,在逻辑上的是模糊的,机械控制存在于绝大部分控制之中,一般与力有关的控制,必然会涉及机械控制。

    二、区分开环和闭环意义

    假设顶开压力调节嘴上重锤1的气压为10个大气压,而触点开关分离的气压(固定)只要8个大气压。

    情况1:压力调节嘴放重锤1,由于当储气罐的气压达到8人大气压时,触点开关分离,切断电源,增压泵不工作,输出是反馈至输入端,那么这个充气机控制系统属于闭环控制系统。

    情况2:如果把重锤1换成比较轻的,只要2个大气压就可以顶开。这时,当储气罐的气压达到2个大气压时,气体就会从压力调节嘴中逸出,触点开关常闭,增压泵谁也永远工作。按照课本的说法(参照高压锅压力控制是开环),输出量没有反馈到输入端,这是开环控制系统。有的老师也会说,课本里高压锅的压力控制也是闭环,这个控制也应闭环。

    不管是开环还是闭环,我们学习控制的目的是什么?学习控制的分类?

    三、反思

    从本单元的教材内容安排来看,还是未能逃离技术哲学的框框,这可以从教材内容和教参的教学目标定位体现。其实技术最关键在理解与应用,而不在于归纳,更不在于分类。就在我们为高压锅是不是属于闭环控制系统争论不休的时候,人类使用高压锅已经有三百多年的历史。学习控制,重点不应在灌输画控制的方框图、区分开环闭环,而是应该通过学生的控制设计,通过产品来领会控制的过程,通过具体的产品组成,来说明什么是检测装置、控制器、执行器、控制对象、有无反馈,这才符合新课程自主建构知识的学习理念。

    如果我有一百个课时教学生控制,那安排四五个课时,理一理还是有必要的。现在的教学,全理论,学生全稀里糊涂,电冰箱、红外水龙头等产品,里边的元器件,学生何曾看过,你说叫学生如何填控制器?

    再说,有些控制系统,如开环闭环,不只是普通老师们晕着,就是专家,也不会有统一的看法,看一下四个版本的通用技术教材,往往存在对同一事物,有不同的说法(如飞镖控制和投篮控制,前者粤版为开环、后者苏版为闭环)。象控制器执行器被控对象是什么,其本身就没有铁律,苏版教科书第104页的水泵抽水控制系统,编者给出的方框图如下:

    从充气机的压力控制系统说起

    如果教科书的框图是正确的,那下面的控制框图表示,更加合理:

    从充气机的压力控制系统说起

     

    看看,说明什么问题。

    最关键的,开环、闭环,控制器、执行器等,控制方框图,是不是代表理解技术、使用技术、管理技术、改进优化?

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