新課標高中通用技術(shù)設(shè)計2第4章第2節(jié)《控制系統(tǒng)的基本組成與工作原理》精品教案

1、新課標高中通用技術(shù)設(shè)計2第4章第2節(jié)控制系統(tǒng)的基本組成與工作原理精品教案一、教學目標認知目標：初步認識開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)操作目標：通過教學觸動同學們的創(chuàng)作自制模型的意念和靈感情感目標：通過合作探究來提升同學們的團結(jié)合作精神，感覺、體驗控制設(shè)計的一般思想方法和技術(shù)方法二、學習重點難點教學重點： 分析典型案例，了解手動控制，自動控制，熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡單的工作過程。教學難點被控對象的確定 反饋環(huán)節(jié)三、本節(jié)課的任務(wù)：建立控制實施的工作流程（針對開環(huán)控制和閉環(huán)控制）的經(jīng)驗或體驗清楚一般控制系統(tǒng)的組成要素，熟悉簡單控制系統(tǒng)的工作過程掌握控制過程的一般描述方法，感覺

2、、體驗控制設(shè)計的一般思想方法和技術(shù)方法四、學習探究1、開環(huán)控制系統(tǒng) 自動門 涵義：控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)叫開環(huán)控制系統(tǒng) 基本組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器、被控對象 等。 （1） 控制器：它是自動門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達或電鎖類系統(tǒng)工作 （2） 傳感器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給控制器一個脈沖信號； 工作過程：當某一信號作用與傳感器，給系統(tǒng)以輸入，信號的作用下，被控對象對輸入產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。產(chǎn)生輸出信號、實現(xiàn)控制作用。 控制框圖： 特點：開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理簡單，信息

3、從輸入端傳到輸出端僅有一條路徑，但控制精度不高。 深化討論： 當有人一直站在門口，自動門會怎樣動作？為什么？ 當一只小狗靠近時，自動門會打開嗎？為什么？ 應(yīng)用舉例：自動門的控制系統(tǒng)、開關(guān)控制燈的亮與滅、水泵抽水系統(tǒng)、公共汽車車門控制系統(tǒng)、紅綠燈定時控制系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、音樂噴泉控制系統(tǒng)、鬧鐘控制定時系統(tǒng)學校的電鈴系統(tǒng)2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 水箱水位控制 涵義：把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng) 基本組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等。 工作過程：輸入信號和反饋環(huán)節(jié)傳來的反饋信號相比較，產(chǎn)生偏差信號，控制器根據(jù)偏差信號的大小和極性（正或負

4、）產(chǎn)生控制作用，傳給執(zhí)行器，執(zhí)行器將此信號放大、變換后，傳到被控對象上，被控對象受執(zhí)行器傳來的信號（稱為控制信號）的驅(qū)動，產(chǎn)生輸出信號；同時反饋環(huán)節(jié)又將感知到得被控對象的輸出信號，經(jīng)變換后產(chǎn)生反饋信號。 控制框圖： 特點：閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復雜，信息流經(jīng)的路徑有兩條，一條自輸入端傳至輸出端，另一條是輸出端的信息反饋到輸入端的比較環(huán)節(jié)。具有較高的控制精度和較強的抗干擾能力。 應(yīng)用舉例：飲水機水溫的控制、電冰箱冷藏室溫度的控制、保溫電飯鍋的保溫控制、空調(diào)的溫度控制、導彈防控系統(tǒng)、戰(zhàn)斧巡航導彈等 深化討論：1、水位自動控制比水位人工控制好在那里？比較中我們可以得到什么啟示？什么叫自動控制？ 自動

5、控制：在無人直接參與的情況下，使被控對象的一個物理量（被控量）按預(yù)定規(guī)律（給定量）運行。2、教學過程是不是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)？練一練（課堂練習）1、理解一個控制現(xiàn)象，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，射擊比賽的射手通過瞄準目標，使子彈射中 靶心，分析這個過程，其控制對象是a、人 b、槍 c、子彈 d、靶2（2007高考題19題）（4分）某辦公樓大廳采用自然光照明，控制系統(tǒng)如右圖，大陽光經(jīng)過反光鏡反射到反光球面鏡上，反光球面鏡再將光線反射到大廳，從而達到采集自然光的目的。當大陽移動后，光線到達反光球面鏡的位置也隨之發(fā)生偏移，相應(yīng)的傳感器就會受到光照產(chǎn)生電信號，控制

6、器根據(jù)不同傳感器送來進來的信號控制反光鏡作相應(yīng)的調(diào)整。（1）該系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？（2）該系統(tǒng)中，被控對象是_。（3）控制器與人體哪個器官的功能是類似的？（4）請再寫出兩種利用太剛能的產(chǎn)品。3一個人從自動門中走過時，門開了；當一個足球滾到自動門前，門也開了；當一塊玻璃豎直擺放，并在下面裝上滾珠時，滑動到自動門那，門沒開。問最合理的猜想是生什么（） a自動門上有紅外線發(fā)射器，紅外線遇到物體反射后，由接收器接受后，自動開啟 b物體本身發(fā)出紅外線，由光控制儀器控制開啟4、2007高考題15題）小強用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制。經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障。參照右圖，下列故障判斷正確的是a只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障b只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障c熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障d可能是加熱器出現(xiàn)故障5、（2008高考題41題）（5分）節(jié)約用水應(yīng)從身邊做起。某同學設(shè)計了能使生活廢水充分利用的沖廁方案。請根據(jù)回答以下問題