第九課時《控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施》學案

1、第九課時控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施學案一、教學目標了解簡單的被控對象的基本特性。能確定被控量、控制量，畫出控制系統(tǒng)的方框圖。形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計的方案。能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，制作一個控制裝置；學會調(diào)試運行，提出改進方案。二、教學重點運用控制系統(tǒng)設(shè)計分析方法確定控制系統(tǒng)各部件，形成初步的設(shè)計方案。確定被控量和控制量并能畫出控制系統(tǒng)的方框圖。三、教學難點：被控量和控制量的確定。四、教學方法：講授、討論、小組合作。五、設(shè)計思想教材分析本節(jié)課內(nèi)容為本單元的第四節(jié)，是前幾節(jié)知識的總結(jié)與應用?？赏ㄟ^教師的引導和實例，結(jié)合學生生活經(jīng)驗，探究控制系統(tǒng)設(shè)計與實施的含義，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計與實施的方法。通過

2、設(shè)計實踐活動，讓學生感受和領(lǐng)悟，引導學生思考實現(xiàn)合理的控制設(shè)計要考慮的因素。學情分析學生對一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗，這些經(jīng)驗有成功的，也有失敗的，通過控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計，使學生對一定的實踐經(jīng)驗的生活經(jīng)歷，上升到一定的理論認識，對失敗的使用經(jīng)驗，能從控制與設(shè)計的角度重新的認識。學法設(shè)計：引導學生進行“問題式學習”，通過嘗試一一發(fā)現(xiàn)，探索一一研究的過程來掌握本節(jié)課的知識，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，通過動手實踐、改造，親身體會控制系統(tǒng)的實施方法，體驗成就感。教學策略：提出一個生活中時常會遇到的問題，在學習和閱讀了相關(guān)內(nèi)容后針對這一問題的設(shè)計要求進行具體設(shè)計并制作成模型，

3、在學生自己設(shè)計和制作的過程中達到突破難點，實現(xiàn)教學目標的目的。通過一些具體的生活中例子對比來導入有關(guān)控制的設(shè)計方法，從而引入課題。根據(jù)課本中的案例，引導學生解決問題，提高學習的自主能力。尋找一些貼近學生生活實際和典型的電吹風電曖氣等案例，利用媒體教學手段增加課堂氣氛，幫助學生在快樂、輕松的氛圍中掌握知識。老師起到引導的作用，把課堂交給學生。讓學生進行設(shè)計。六、教學準備：電吹風等實物，、方框圖。七、教學過程引入：問題的提出程同學家的住房面積比較小，衛(wèi)生間和客廳緊密相連，家里來客人時，使用衛(wèi)生間廁所馬桶時所發(fā)出的聲音和氣味常常使人很尷尬。程同學想如果在馬桶內(nèi)安裝一個抽氣機，將馬桶內(nèi)的氣體直接抽到水

4、箱內(nèi)的水中，通過水的過濾，消除臭氣。這樣，由于馬桶內(nèi)的空氣流向發(fā)生變化，如廁時馬桶內(nèi)發(fā)出的聲音也可得到控制。要實現(xiàn)這個想法，抽氣機的控制系統(tǒng)部分如何設(shè)計呢？新課：控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路：要設(shè)計好一個控制系統(tǒng)，需要：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？選擇控制系統(tǒng)的設(shè)備和元件。注意在選擇元器件時要優(yōu)先考慮標準件的使用。在以上問題都確定后，再考慮：要根據(jù)實際設(shè)計對控制精度的要求以及條件的可行性來確定是用開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)所要最終達到的目的。畫出控制方框流程圖。畫出必要的設(shè)計圖紙和實施圖紙，撰寫設(shè)計說明書等。開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計案例分析案例分析1:電吹風控制系統(tǒng)的設(shè)計

5、。閱讀書中“開環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計”從“電吹風控制系統(tǒng)的設(shè)計”體會開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般過程。設(shè)計要求：電吹風能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風。設(shè)計分析：被控對象電吹風；被控量一一風的速度和溫度；控制量電機的電壓；干擾因素一一房間溫度、電源電壓的波動；工作過程：這個開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的案例，用以說明開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的過程與方法，體現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路。案例分析2:電風扇風速控制設(shè)計。電風扇風速控制這個系統(tǒng)要達到的目的是什么？控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？被控量的控制量分別是什么？外界的干擾因素是什么？影響的程度有多大？怎樣做到經(jīng)濟實用？設(shè)計更安全？你認為該控制系統(tǒng)各

6、部件的設(shè)計還與什么有關(guān)？案例分析3:抽水馬桶水位自動控制設(shè)計要求：當水位達到某一指定高度時，進水口停止進水。設(shè)計分析：根據(jù)設(shè)計要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量，水箱水位的高度與進水量之間呈線形關(guān)系，主要干擾因素是水箱的出水流量。方案構(gòu)思：采用浮球作為水位高度的檢測裝置。當水箱的水位低于水箱的某個高度時，出現(xiàn)了水位差，這個信號通過浮球、連桿機構(gòu)傳給進水閥，使進水閥打開，從而水箱進水；當水箱水位達到水箱的某個高度時，水位差為零，進水閥關(guān)閉。控制系統(tǒng)方框圖：略控制過程：轉(zhuǎn)動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，

7、水箱進水，直到指定水位時，進水閥關(guān)閉?！榜R桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)”的方案設(shè)計設(shè)計要求：抽氣機能根據(jù)不同的檔位改變抽風量的大小。提問：針對“馬桶內(nèi)抽氣系統(tǒng)”，是選擇開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？教師總結(jié)：采用開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)馬桶內(nèi)抽氣。同學們在學習控制系統(tǒng)設(shè)計之初，要從嘗試進行簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計做起。明確馬桶內(nèi)抽氣系統(tǒng)的設(shè)計要求、被控對象、被控量和控制量。閱讀書中119頁“開環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計”，從“電吹風控制系統(tǒng)的設(shè)計”體會開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般過程。設(shè)計分析：抽氣機控制系統(tǒng)的的被控對象是抽氣機裝置，被控對象是抽氣量的大小，控制量是電機的電壓，干擾因素是電源電壓的波動。抽氣機控制的工作過程：抽氣機是通過電動機帶動真空泵將氣體從馬桶內(nèi)抽到水箱之中的。分組討論：1.設(shè)計“馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)”，畫出流程方框圖。2.共同討論設(shè)計還存在哪些問題，如何改進。方案構(gòu)思：設(shè)定抽氣機的擋位就設(shè)定了電動機電壓，接通電源后，電動機帶動真空泵，將馬桶內(nèi)的氣體抽到水箱中，輸出的就是預設(shè)定抽氣大小的量。作業(yè)：馬桶內(nèi)抽氣裝置的模型制作確定了抽氣機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案后，畫出必要的電氣線路圖。選擇適當型號的元件和配件