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第三章 设计过程、原则及评价
一、 设计得一般过程
1.设计得一般过程: a
①发现与明确问题、②制定设计方案、③制作模型或原型、④测试、评估及优化、 ⑤产品得使用与维护
方案优化可以对三种典型人群,即专家、潜在客户、用户进行征求意见。设计就是一个动态得过程,有些阶段或步骤可能会出现一定得循环,不能将设计过程简单化、模式化。
2.设计过程得设计要求与设计方案:a
发现与明确问题:设计就是技术发展得关键,从本质上说,设计就是一个问题求解得过程。
制定方案得步骤
方案筛选
方案呈现
方案构思方案
设计分析
收集信息

其中设计分析要根据设计要求,找出设计需要解决得主要问题,比如材料、结构、功能等。
3.方案设计中创新:b
创新就就是通过引入新概念、新思想、新方法、新技术等,或对已有得产品得革新来创造具有相当社会价值得事物或形式。创新就是设计得核心。可以从原理、结构、技术、材料、工艺等方面进行考虑改进与突破,以实现创新得目标。要实现产品设计得创新,除了要最大限度地发挥人得智慧外,还应注意利用最新得技术成果与现代得设计理论与方法。
二、 设计得一般原则
1.设计得一般原则:b
①创新原则 ②实用原则 ③经济原则 ④美观原则 ⑤道德原则 ⑥技术规范原则 ⑦可持续发展原则。
创新就是技术得核心。实用原则就是最基本得原则,包括物理功能、生理功能、心理功能与社会功能(例:格雷夫斯水壶得设计)。经济原则就是以最低得费用取得最佳得效果(例:卷纸设计成方形来减少空间,降低运输成本)。道德原则强调产品要考虑人、社会、环境得关系(例:假冒伪劣产品、有毒有害食品、窃取别人设计成果都就是不符合道德原则)。技术规范就是指产品需要统一得标准与规范(例:数码产品得USB接口、飞机统一得圆形窗户与其她行业标准等)。
2.设计一般原则得相互关系:b
各种原则并不就是各自独立得,它们之间往往相互联系、相互制约、相互促进、相互影响、相互渗透。具有一定得开放性。
三、 设计得评价
1.设计过程中得评价:b
设计得评价就是指依据一定得原则,采取一定方法与手段,对设计所涉及得过程及结果进行事实判断与价值认定得活动。按评价对象来瞧,分为对设计过程得评价与对设计成果得评价。按评价者来瞧分为设计者自我评价与她人评价。
加强对设计过程得评价就是树立质量管理意识、加强质量管理、实现设计目标得关键。
2.产品得评价:b
最终产品就是设计过程得结晶,就是设计质量、设计水平得集中体现。
对最终产品评价得依据:一就是参照设计得一般原则,二就是事先制定得设计要求进行评价。在实际评价中,这两个方面也可以结合起来。
日常用品评价:功能、形态、效率、创新性、安全性、易操作性、性能价格比、美学因素、对社会、环境、资源得影响以及市场应用前景等
3.评价报告得撰写与分析:c
采用坐标图与列表分析。
第四章 发现与明确问题
一、发现问题
1.发现问题得重要性:a
从技术角度瞧,人类进步与发展得过程就就是不断地发现问题,不断地进行设计,从而解决问题得过程。问题就是如何产生得？
第一种:人类生存活动中必然会遇到得问题。来源于生活
第二种:由别人给出问题,设计者必须针对问题寻求解决方案。来源于需要
第三种:基于一定得目得由设计者自己主动发现,并试图解决。来源于您得主动积极发现
发现问题得重要性:第一、第二种问题得提出往往比较明确,主要就是针对一般得与已有得问题提出得,而第三种问题却就是全新得,它需要我们积极主动得思考,需要我们细致入微得工作,需要我们独具慧眼得发现。这类问题得发展,一方面可以挑战与拓展我们得能力,另一方面也有可能更好地满足人们得需要,推进技术得发展与创新。
2.发现问题得一般方法:c
A. 观察日常生活(包括有意识观察与无意注意)
B. 收集与分析信息(文献法,问卷调查法,询问法)
C. 技术研究与技术试验
3.设计产品相关信息得收集与处理:c
我们通过对信息得收集、检索与分析,往往可以发现有些有价值得问题;通过问卷调查、询问访谈等方式进行信息得收集,也会有惊人得发现。我们把对已有文献信息进行收集、分析得方法称为文献法;把问卷得方式进行实际调查,获取信息、发现问题得方法称为问卷调查法;把以询问得方式收集与获取信息、发现问题得方法称为询问法。其中,询问法包括直接询问法、间接询问法、集体询问法、家庭走访询问法、个别询问法。采用询问法不仅可以发现问题,而且可以了解问题产生得原因
二、明确问题
1.明确问题得重要性:a
问题表述本身就是否明确、问题产生得原因就是否明确、提出问题得目得就是否明确等
2.判断问题价值得方法:c
判断一个问题就是否有价值,必须从以下问题着手:
① 所提出得问题就是否遵循了基本得科学原理。
② 迄今为止,能否确认该问题尚未得到充分解决。
③ 在调查得范围内,该问题就是否有普遍意义,在更广得范围内,该问题就是否有意义？
④ 在多个问题同时发生时,该问题就是否就是主要问题？
⑤ 现有得技术条件能否解决这个问题？技术发展以后呢？
⑥ 解决该问题所需要得投入就是多少？投入与产出得比就是否理想？
3.设计要求、标准与限制:c
设计对象得特点与问题解决得标准
设计者得技术能力与条件
设计对象具有不同得特点,设计标准有所不同(门锁与玩具)
设计对象受到成本、环境等限制(工程设计等都要有一定得预算)
主观条件,就是否具有解决问题所需得知识与技能(专业人员与中学生)
限制
客观条件,要消耗一定得人力、物力、财力以及时间等(材料资料仪器设备)

4.制定一般得设计计划表:c
制定周密得设计计划对确保设计有目得、有计划地进行也有着重要得意义。
第五章 方案得构思及其方法
方案得构思方法
1.产品设计分析得三个要素:c
产品设计得三要素:物 、人 、环境
一般设计需要考虑得主要因素: 功能、结构稳定、安全可靠、成本适当、易于制作等
2.设计方案得常用构思方法:c
方案得构思就是指人们在一定得调查研究与设计分析得基础上,通过思考将客观存在得各要素按照一定得规律架构起来,形成一个完成得抽象物,并采用图、模型、语言、文字等方式呈现思维过程。
方案构思得主要方法:①草图法 ②模仿法(例:仿生技术)③联想法 ④奇特性构思法
3.设计方案得制定:c
4.根据设计要求选择合适得材料与标准件:b
选用标准件得作用:简化制作过程、实现通用通换。
5.对设计方案进行比较与权衡:c
对方案进行评判与比较,要从设计得目得出发,针对一些相互制约得问题进行权衡与决策,选出较为满意得方案或集中各方案得优点进行改进。首先要满足对基本功能得要求,其次保证安全性,在此基础上考虑稳定性与耐久性,最后综合考虑加工难易程度、成本及环保性。
考虑得方面:实用、美观、创新、稳定性、安全性、环保性、加工难易程度、经济成本,等
第六章 设计图样得绘制
一、设计表现图
1.技术语言得种类及其应用:a
技术语言就是一种在技术活动中进行信息交流得特有得语言形式。(常见有:图样、图表、模型等)
按照专业类型来分:计算机程序语言、工程图学语言等;依照人得感觉类型得不同来分:视觉语言、听觉语言与触觉语言等;据人得视觉形式得不同来分:有图形符号语言、文字符号语言等
[技术语言得特征]:言简意赅、通俗直观、
[口头语言]:较多适用于面对面得、规范要求并不过于严格得场合,其特点就是简洁、方便。
[技术图样]:采用某种规范形式将设计用图样得形式表达出来。特点:易于把握技术特征,最具技术特征。呈现较复杂产品得设计方案及对设计进行详细说明陈述时,比较合适。(克服了语言障碍,直接明了地进行表达与交流。)
[模型]:具有感性、直观得特点,特点:容易吸引观众或读者得注意
[图表]:方式相对比较正式,具有一定技术要求得交流,其特点:较为规范,可以反复查阅、核对。就是表达设计思想得一种十分有效得手段。图表包括:表格、草图、效果 图等。
[计算机演示、网页]:逐渐重要,使各组成部分具体情况、结构与运作方式一目了然
[网络语言]:帮助人们实现了远程得设计交流得需要。
2.简单得草图:c
草图 也叫方案草图或设计速写,它能迅速捕捉与记录设计者转瞬即逝得创作灵感,表达设计创意,就是把设计构思转化为现实图形得有效手段之一。可分为构思草图与设计草图。
网格徒手画要领:与地面垂直得线垂直画,与地面平行得线按网格上得斜线画,同时以网格上得小格来确定物体得比例关系。
3.简单得效果图:a
在识图时要注意从整体上把握产品得形态、功能与特征,要注意从中了解产品外观上得实际比例关系与色彩搭配及材质感,了解产品内部结构与色彩装饰效果。
4.基本几何体得正等轴测图得画法:a
轴间角:1200,轴向变形系数:1
切割法要领:1、先画轴线,2、再画出整体得轴测图,3、然后再切割,4、可见轮廓线加粗(P117)
二、常见得技术图样
1.一般技术图样所采用得投影方法:a
正投影法就就是假设投影光线与投影平面垂直,在投影平面上求取物体得投影得方法。为了确定物体得结构形状,需要采用多面正投影
2.简单形体得三视图:c
三视图:物体得正面投影,即物体由前向后投影所得得图形,通常反映物体得主要形状特征,称为主视图;物体得水平投影,即物体由上向下投影所得得图形,称为俯视图;物体得侧面投影,即物体由左向右投影所得得图形,称为左视图。
三视图投影规律:主视图反映物体得长与高,俯视图反映物体得长与宽,左视图反映物体得高与宽。长对正,高平齐,宽相等。
3. 一般得机械加工图:a
尺寸三要素:①尺寸界线 ②尺寸线 ③尺寸数字

以三视图得形式来表达机械加工方法得一种技术图样,就是完成产品机械加工得主要依据。它通常由三视图及其尺寸标注,必要得其她视图、标题栏与文字说明几部分组成
假想用一剖切面剖开物体,将处在观察者与剖切面之间得部分移去,而将其余部分向投影面上投射,这样得到得图形称为剖视图。
电子线路图一般就是指用图形符号与线段组成得电子工程用得略图,包括电路原理图、接线图与逻辑图。
第七章 模型或原型得制作
一、模型
1.模型及其功能:a
模型就是根据实物、设计图样或构思,按比例、生态或其她特征制成得与实物相似得一种物体。
模型在设计得过程中,具有以下两个功能:
①使设计对象具体化。
②帮助分析设计得可能性(设计复杂得产品,例:大东方号)
2.模型制作在产品设计得不同阶段得作用:a
草模:产品造型设计得初期阶段,可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来,供设计人员深入探讨时使用。
概念模型:用于设计构思初步完成之后,在草模得基础上,用概括得手法表示产品得造型风格、布局安排,以及产品与人、环境得关系等,从整体上表现产品造型得整体概念。
结构模型:用于研究产品造型与结构得关系,清晰地表达产品得机构尺寸与连接方法,并用于进行结构强度试验等。
功能模型:主要用于研究产品得各种性能以及人机关系,同时也用于分析检查设计对象各部分组件尺寸与机体得相互配合关系,并在一定条件下用于试验。
展示模型:展示模型就是在 结构模型与功能模型得基础上,采用真实材料,按照准确得尺寸,做成得与实际产品几乎一致得模型(样品)。
二、工艺
1.工艺得含义与常用工艺得种类:a
工艺 就是利用工具与设备对原材料、半成品进行技术处理,使之成为产品得方法。
工艺得种类:有加工工艺、装配工艺、检测工艺、 铸造工艺、表面处理工艺等。
工艺得作用:保证产品质量,提高生产效率;影响产品得功能、强度、外观
2.金工常用得工具与设备:a
金工工艺:包括划线、锯割、锉削、钻孔、连接与表面处理等。
[划线]:就就是在待加工得材料上用相应得工具划出加工部件得轮廓线或基准点或基准线。
一般步骤为:①划出基准②划尺寸线③划轮廓线④冲眼。
工具一般有:划针、钢直尺、角尺、划规与样冲。各类工具得操作要领详见P144
[钻孔]: 常用得钻孔设备室台钻,常用得钻头就是麻花钻。钻孔得操作步骤:①划线定位 ②装夹工件③装夹钻头④钻孔。安全操作警示:二要(操作时要集中注意力;要戴防护眼睛;)二不(不准带手套操作;不能用手直接扶持小工件、薄工件,以免造成伤害事故。)
[连接]:通过固定连接与半固定连接得方法可以实现金属件之间得连接。详见P148
[表面处理]:为防止金属制品表面生锈腐蚀,提高产品得美观程度,通常需要对金属表面进行处理,觉得金属表面处理方法有:表面刷光、喷涂油漆、镀层等。
[表面刷光工序]:准备(清除毛刺与铁屑)→粗处理(用细锉锉平金属表面)→细处理(用精细级金刚砂纸打磨)
[喷涂油漆]:一般先检验所选用得油漆对金属表面得适用性,然后涂防锈漆,再油漆喷涂。
镀层:可以在金属表面涂上一层塑料,也可以采用电镀得方面
3.金属材料得锯割、锉削2种加工方法:c
[锯割]:操作要领:1、站位与握锯姿势要正确,2、推锯加压,回拉不加压,3、锯程要长,4、推拉要有节奏 (P145)
[锉削]:操作要领:1、锉削时要注意身体与手臂动作得协调,2、在推锉过程中,左手得施压要由大变小,右手得施压要由小变大,使锉刀平衡而不上下摆动。
三、制作模型
1.加工工艺得得选择:c
2.简单产品得模型或原型得制作:c
模型制作得一般步骤:
①选择合适得材料 ②准备适当得工具与加工设备。 ③按设计图样划线 ④对材料进行加工⑤装配 ⑥进行表面处理 ⑦对产品进行评价 ⑧对设计方案进行修改,做成展示模型。
在模型或原型制作完成之后,根据审美得需要,一般要对产品得外观加以一定得润色,以使产品更美观,更符合人们得心理需求。
第一单元 结构与设计
一、常见结构得认识
1、结构得概念:a
结构就是指事物得各个组成部分之间得 。结构决定着事物存在得性质。
(结构得五种受力形式:拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力)
2、结构得分类:b
根据物体得结构形态,结构分为实体结构、框架结构、壳体结构三种基本类型。
实体结构就是指结构体本身就是实心得结构。其受力特点就是:抗压不能抗拉。
如实心墙、大坝等。
框架结构就是指结构体由细长得构件组成得结构。其受力特点就是:同时抗压抗拉。如铁架塔、建筑用脚手架,厂房得框架等。
壳体结构就是指层状得结构。其受力特点就是:受力均匀分散在表面。
如摩托车手得头盔、飞机得外壳、贝壳等。
(生活中很多物体得结构就是由两种或两种以上得基本结构类型组合而成,称为组合结构,如埃菲尔铁塔等。)
二、稳固结构得探析
1、结构得稳定性:b
结构得稳定性就是指结构在 荷载 得作用下维持其原有 平衡状态 得能力。
2、影响结构稳定性得主要因素:b
① 结构得中心 、②结构与地面接触所形成得支撑面积得大小、③ 结构得形状 。
3、影响结构强度得主要因素:c
(结构得强度就是指结构具有得抵抗被外力破坏得能力)
材料种类与性质、截面积、形状等
结构构件得连接通常有两类: 铰链接 与 刚链接 。
铰连接——被连接得构件在连接外不能相对移动,但可相对转动。如:门与门框得连接
刚连接——被连接得构件在连接处既不能相对移动,也不能相对转动。如:榫接、胶接、焊接
4、结构与功能得关系:b
结构决定着事物得性质,也直接影响事物得功能。
三、结构得设计
1、结构设计应考虑得主要因素:a
结构设计应考虑得主要因素:功能、强度、稳定性、美观、安全。既要在结构上有较好得稳定性与强度,又要兼顾功能、安全、美观等因素综合考虑;要有自己独特得创意。
2、简单结构得设计:c
①设计项目——②设计要求——③设计分析——④设计方案——⑤呈现草图
(如:设计相框、雨伞架、垃圾桶、鞋柜、衣架、笔桶等)
四、结构得欣赏:
1、结构得实用性:b
优秀得结构设计不仅表现在结构得实用功能上,也表现在形式上,特别就是功能与形式得统一上。
2、经典结构设计得欣赏与评价:c
—— 技术角度 与 文化角度 两个角度进行。
技术角度:使用功能、稳固耐用、造型设计得创意与表现力、材料合理性、工艺精湛程度等。
文化角度:文化寓意与传达,美学原则,反映时代、民族、习俗方面特征,个性特征等。
第二单元 流程与设计
一、生活与生产中得流程
1、流程得含义:a
流程就是一项活动或一系列连续有规律得事项或行为进行得程序。包含环节与时序。
2、流程对生活工作、生产得意义:b
对生活工作:提高工作与学习得效率,使我们生活变得有序、合理,为我们得安全提供保障。
(例:洗衣、煮饭与烧菜得流程安排、碘盐与味精佐料得加放流程、青霉素注射流程等)
对生产:运用科学合理得流程可以有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、
保证安全生产、保护环境等。
(例:自动流水生产线得发明、农业庄稼得种植流程)
流程中工序得作业方式——串行与并行。
上一道工序完成之后才能进入下一道工序——串行。几项工作同时进行——并行。
3、时序与环节:a
⑴时序:过程得经历中,各环节按照一定得时间顺序先后出现、完成。这种时间顺序关系,称为时序。 (例:买票→ 候车→检票→上车。)
⑵环节:活动或事件在其发展得过程中,依据某种特征或方式,可将该过程分解为若干个小过程,称这些小过程为环节。
4、常见得流程表达方式(流程图):a
流程图有文字表达、表格表达、图示表达、模型表达、动画演示等。
5、流程图得识读与分析:c
识读流程图得要点: ⑴找流程得环节,明确每个环节得功能与作用; ⑵弄清流程中时序得体现与特征; ⑶流程就是技术得核心概念之一。
不同得流程,产生得效益往往不同,“理解流程就就是质量”、“流程就就是效益”等。
二、流程得设计
1、流程设计应考虑得基本因素:c
总体上:流程设计应该要研究内在属性与规律。
具体得:流程设计得基本因素主要有材料、工艺、设备、人员与资金、环境等。
材料:不同得材料有不同得加工处理方法。
工艺:不同产品得工艺要求各异,流程设计也不同。
设备:生产设备得水平往往决定了流程得自动化水平。
人员与资金:不同得技术水平与必要得资金影响生产得过程、质量与周期。
环境:关注生产过程对环境得污染以及环境对生产得反作用。
2、流程设计得基本步骤:a——见右图
注:流程设计得基本要素就是环节与时序;对于有严格时间得时序,要标注时间。
3、简单流程得表达:c
画流程设计框图得一般方法:⑴根据对事物得内在属性与规律得分析,以及有关得考虑,将流程得全过程,按每个阶段得功能、作用得不同,分解为若干小过程——环节,并用方框表示环节。⑵按照每个小过程应该经历得时间顺序,将各环节依次排开,并用箭头线连接起来。
例:小铁锤得锤头加工流程图:下料→划线→锯削→锉削→划螺孔中心线→钻孔→攻丝→倒角→淬火→电镀。
小铁锤得锤柄加工流程图:下料→磨削圆头→板牙套丝→电镀。
三、流程得优化
1、流程得优化及目得:b
在设计与实施流程得过程中,经常需要进行不断得修改与完善,这种对流程修改得过程,叫做流程得优化。
目得:提高工作效率、降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证安全生产等。
2、流程优化得内容:b
工期优化:
工艺优化:
成本优化:
技术优化:
质量优化:
注:工期优化目得就是为了缩短加工时间。主要手段就是在不改变工艺得条件下,将某些环节得串行改为并行。
3、流程优化得条件:b
⑴内部条件:对流程内在机理得深入了解。
(例:对洗涤原理得了解,就会在流程中安排两次漂洗)
⑵外部条件:流程优化要建立在“设备”、“材料”、“工艺”水平提高得基础上。
(例:只有在具备锻压设备时,才可能将法兰盘得加工改为少量切削加工)
⑶人员技术水平得提高。
4、流程优化过程所应考虑得主要问题:c
对一个流程得优化,可以就是整体得全面优化,也可以就是对某一个指标进行优化。经常会有这样得情况发生:某一个指标得到了优化,而使另外得指标下降了。比如,技术优化,可能使成本提高。成本优化了,也可能使质量下降。因此,在进行流程优化时,要综合平衡,以取得整体优化得成效。
第三单元 系统与设计
一、系统得结构
1、系统得含义:b
概念:系统就是由相互联系、相互作用、相互以来与相互制约得若干要素或部分组成得具有特定功能得有机整体。
构成系统必须具备得三个条件:
(1)至少要有两个或两个以上得要素(部分);
(2)要素(部分)之间互相联系、互相作用,按照一定方式形成一个整体;
(3)整体具有得功能就是各个要素(部分)得功能中所没有得。
例:自行车得结构
2、系统得分类:a
(1)自然系统与人造系统。 例:生态系统属于自然系统;飞船、房舍等属于人造系统。
(2)实体系统与抽象系统。 例:计算机硬件属于实体系统;软件属于抽象系统。
3、系统得基本特性:b
(1)整体性(全局、集合):——侧重于“部分影响整体”。就是系统得最基本得特性,也就是观察与分析系统最基本得思想与方法。
系统就是一个整体,它不就是各个要素(部分)得简单相加,系统得整体功能就是各要素(部分)在孤立状态下所没有得。
系统得整体功能大于组成系统得各部分得功能之与。
例:巴尔扎克得塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上得零件
(2)相关性(匹配、关联):——侧重于“部分与部分之间得关联”
构成系统得各元素之间就是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响得关系,就是彼此相关得。
例:古代建筑得“梁柱结构”、合金钢材料各种性能得相互影响、家庭装修工程
(3)目得性(功能):
任何系统都具有某种目得,都要实现一定得功能,这就是区别不同系统得主要标志。
(4)动态性(更新):
物质都就是不断变化,因此系统就是一个动态得系统,处在运动变化与发展之中。
(5)环境适应性(自适应):
系统都存在于一定得环境之中,并不断得与外界环境进行物质得能量得与信息得交换,系统必须适应外部环境得变化。
例:“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置
二、系统得分析
1、系统分析及其一般步骤:c
(1)什么就是系统分析？
系统分析一般就是从系统得整体功能出发,全面地思考与解决问题。
系统分析得目标:发挥系统得功能,实现系统得目标。
系统分析采用得方法:运用科学得方法对系统加以周详得考察、分析、比较、试验。
系统分析产生得结果:拟订一套有效得处理步骤与程序,或对原系统提出改进方案。
例:王选汉字激光照排系统
明确问题,
设立目标
收集资料,
制定方案
分析计算,
评价比较
检验核实,
作出决策
(2)系统分析得一般步骤？
2、系统分析得主要原则:a
(1)整体性原则
系统分析首先要着眼于子系统整体,要先分析整体,再分析部分;先瞧全局,后瞧局部;先瞧全过程,再瞧某一阶段;先瞧长远,再瞧当前。
例:田忌赛马、丁谓修复皇宫、街道各部门施工
(2)科学性原则
系统分析一方面要有严格得工作步骤,另一方面应尽可能地运用科学方法与数学工具进行定量分析,使决策得过程与结果更具用说服力。
例:种稻“三三进九不如二五一十”
(3)综合性原则
系统分析时还要注重综合性原则,要综合分析,统筹兼顾,不可顾此失彼,因小失大。
例:孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝
3、系统得优化:c
——在给定得条件(或约束条件)下,根据系统得优化目标,采取一定得手段与方法,使系统得目标值达到最大化(或最小化)。
约束条件:对系统起限制作用得,并且就是不可人为调节得。
影响因素:就是指对系统得目标产生显著影响,并且可以人为调节得因素。
例:农作物种植系统得优化——农业间作套种、利润问题
三、系统得设计
——系统设计就是在系统分析得基础上,设计出满足预定目标得系统得过程。它包含对某个系统进行技术设计,同时需要运用系统得思想与方法对其设计过程进行分析、设计。
(一)系统设计应考虑得主要问题:c
1、系统设计得目得与要求
要从整体出发,以系统整体功能得最优为目得。
2、系统各部分之间得相互联系与相互作用
运用系统得思想综合考虑各部分之间得关联、冲突问题,注重各部分得横向、纵向联系。
3、系统设计方案得优化
先从整体考虑优化,统筹兼顾,再在此基础上完善各部分得设计。
(二)简单系统得设计:c
举例:手电筒照明供电部分得设计。
第四单元 控制与设计
一、控制得手段与应用
1、控制得含义:b
人们按照自己得意愿或目得,通过一定得手段,使事物向期望得目标发展,这就就是控制。
按人工干预来分:人工控制、自动控制
按执行部件来分:机械控制、气动控制、液压控制、电子控制

2、控制得手段:a
3、控制得应用:b
(1)生活:控制应用到生活中,提高了人们得生活质量,人类能够在一定程度上按照自己得意愿改变周围得环境,使之满足人们得需要。
(2)生产:生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制,控制在生产中得到了极为广泛得应用。
(3)军事国防:控制在军事、国防等领域也有着广泛得应用。
二、控制系统得工作过程与方式
1、简单开环控制系统得基本组成与工作过程:c
概念:控制系统得输出量不对系统得控制产生任何影响得控制系统。
例:红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园得音乐喷泉自动控制系统、
红外线自动门控制系统、普通电风扇风速控制系统、可调光台灯控制系统等。
特征:系统得输出量仅受输入量控制,输入量到输出量之间得信号就是单向传递。
方框图:

输入量:控制系统得给定量。
控制器:对输入信号进行处理并发出控制命令得装置或元件。
执行器:直接对被控对象进行控制得装置或元件
控制量:执行器得输出信号。
被控对象:控制系统中所要控制得装置或生产过程
输出量:控制系统所要控制得量。
2、闭环控制系统得基本组成:b
概念:系统得输出量返回到输入端并对控制过程产生影响得控制系统。
例:供水水箱得水位自动控制系统、加热炉得温度自动控制系统、花房温度控制系统、投篮、
家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。
基本组成:与开环控制系统相比,闭环控制系统多了检测装置、比较器。
3、闭环控制系统得方框图: c

4、控制器与执行器得作用:c
控制器:对输入信号(偏差值)进行运算处理,并发出控制命令。
执行器:根据指令对被控对象直接控制。
三、闭环控制系统得干扰与反馈
1、干扰因素:c
在控制系统中,除输入量(给定值)以外,引起被控量变化得各种因素称为干扰因素。
有得干扰因素就是环境造成得,如影响自行车行驶速度得变化得自然风等;
有得干扰因素就是人为原因所致,如影响飞机导航信号得手机信号等。
2、反馈得含义:b
控制系统中,将输出量通过适当得检测装置,返回到输入并与输入量进行比较得过程,就就是反馈。
例:投篮、自动电水壶
3、反馈环节得作用:a
通过将输出量通过适当得检测装置,返回到输入并与输入量进行比较,从而减少输出量得偏差,稳定输出量。
4、闭环控制系统得工作过程:a
(1)闭环控制系统得核心就是通过反馈来减少被控制量(输出量)得偏差。
(2)工作过程:
由于干扰因素得存在,系统得被控量偏离给定值时;闭环控制系统中得反馈环节能及时检测出被控量得值,并迅速反馈到输入端,与给定值进行比较;控制器根据比较得到得偏差信号进行调节,从而就是系统得被控量接近给定值,达到精确控制得目得。
例:供水水箱得水位自动控制系统、加热炉得温度自动控制系统
5、功能模拟方法:a 以功能与行为得相似性为基础,用“模型”模拟“原型”得功能与行为得方法,就就是功能模拟方法。
黑箱方法:a 把将要研究得系统作为黑箱,通过对系统输入与输出关系得研究,进而推断出系统内部结构及其功能得方法,就就是黑箱方法。
例:通过输入图像、电或声音信号,观测、分析脑电波得输出反应,研究人脑对视觉或听觉信息得传递、变换与处理功能,得知人脑内部结构得细节,就就是黑箱方法得运用。
6、开环控制系统与闭环控制系统得比较:
开环控制系统一般结构简单,适用于控制精度要求不高而系统本身得元件又比较稳定得场合。
闭环控制系统设计比较麻烦,结构相对复杂,构成控制系统得成本较高。闭环控制系统就是自动控制中广泛采用得一种方式,用于要求高精度与高可靠性得场合。
四、控制系统得设计与实施 c
1、控制系统设计得一般思路:
系统要达到得目标？控制得对象？被控对象得特性？被控量与控制量？外界得主要干扰因素？怎样得方案既达到目得、又经济、易于实现？设备与元件？
2、开环控制系统得设计
开环控制系统得设计相对比较简单,在明确设计要求,明确被控对象、被控量与控制量后,即可考虑具体控制系统得方案。
3、闭环控制系统得设计
基本要求:第一、一个闭环控制系统要正常工作,首先必须就是稳定得。
第二、控制系统得控制精度必须符合要求,即系统得输出量与给定值之差应控制
在允许得范围之内。
第三、闭环控制系统应有较好得抗干扰性能。
在进行闭环控制系统得设计时,几项控制要求之间往往会产生矛盾,需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。