控制與設(shè)計(jì)說(shuō)課稿

技術(shù)與設(shè)計(jì)2第單元控制與設(shè)計(jì)內(nèi)容要求1控制的含義I2控制的應(yīng)用I3開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程II4閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程II5控制系統(tǒng)的方框圖II6控制系統(tǒng)的干擾因素I7控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案II課程標(biāo)準(zhǔn)一、理解控制的含義及其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，了解手動(dòng)控制、自動(dòng)控制。教學(xué)目標(biāo)：理解控制的含義積極觀察生活，對(duì)控制技術(shù)產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣與好奇心，并轉(zhuǎn)化為對(duì)后續(xù)知識(shí)學(xué)習(xí)的動(dòng)力教材內(nèi)容：1、 控制的含義（I）:人們按照自己的意愿或目的，通過(guò)一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制。2、 理解任何控制現(xiàn)象，都要明確：①控制的對(duì)象是什么，②控制要達(dá)到什么目的，③采取什么控制手段。3、 控制的分類(lèi)：從控制過(guò)程中人工干預(yù)的情形分為人工控制和自動(dòng)控制;現(xiàn)代控制技術(shù)往往是指自動(dòng)控制技術(shù)。自動(dòng)控制是科學(xué)和技術(shù)的一個(gè)重要分支。自動(dòng)控制系統(tǒng)能在無(wú)人直接參與的情形下運(yùn)行，并承擔(dān)人的職能。4、 控制的應(yīng)用（I）如銀行的自動(dòng)取款機(jī)、紅外線自動(dòng)出水龍頭裝置、紅外自動(dòng)烘手機(jī)、農(nóng)田節(jié)水灌溉的自動(dòng)控制、十字路口紅綠燈自動(dòng)控制、冰箱、空調(diào)的恒溫控制、精確制導(dǎo)武器等等。教師可先拋磚引玉再讓學(xué)生盡情發(fā)揮舉例5、 控制手段了解在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)力、熱、光、聲、水位、流量等的控制，了解生活中電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等生活用品的控制技術(shù)。對(duì)于傳感器的教學(xué)，只做一般性闡述，不深究?jī)?nèi)部構(gòu)造，看成黑箱即可。了解其與輸入和輸出之間的關(guān)系就可以了教學(xué)建議：精心設(shè)置課上活動(dòng)環(huán)節(jié).1、模仿迎賓員和手動(dòng)上水過(guò)程的活動(dòng)，建議一定要由學(xué)生參與完成。目的是強(qiáng)調(diào)對(duì)控制過(guò)程的體驗(yàn)，體驗(yàn)最簡(jiǎn)單的控制過(guò)程中的一般的控制思想.2、自動(dòng)門(mén)和自動(dòng)水箱的工作過(guò)程，有條件的話做出動(dòng)畫(huà)或事物展示，讓學(xué)生充分、細(xì)致的觀察，使學(xué)生獲得充分的感性經(jīng)驗(yàn).3、技術(shù)試驗(yàn)i土走直線是理解開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制差別的既生動(dòng)又形象，又容易被學(xué)生接受的活動(dòng)，建議充分組織好，讓學(xué)生充分、細(xì)致的體會(huì)。4、建議在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，隨時(shí)填寫(xiě)技術(shù)學(xué)習(xí)活動(dòng)卡。具體可參考地址版《技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)二用書(shū)P102-P103分析典型的案例，熟悉簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡(jiǎn)單的工作過(guò)程課程標(biāo)準(zhǔn)三、能畫(huà)出一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，理解其中的控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)的作用，熟悉反饋環(huán)節(jié)的作用教學(xué)目標(biāo)：建立控制實(shí)施的工作過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)或體驗(yàn)清楚一般控制系統(tǒng)的組成要素，熟悉簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的工作過(guò)程。掌握控制過(guò)程的一般描述方法感覺(jué)、體驗(yàn)控制設(shè)計(jì)的一般思想方法和技術(shù)方法教材內(nèi)容：1、 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成與工作過(guò)程(II)特征：系統(tǒng)的輸出量?jī)H受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號(hào)是單向傳遞。被控對(duì)象、控制裝置與各參量的判斷。此處為教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生初學(xué)乍練，不容易接受。建議：通過(guò)生活中自身控制案例如撿東西，仔細(xì)體會(huì)人體各器官的作用與工作過(guò)程。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成與控制框圖2、 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程(II)概念：系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。特征：系統(tǒng)的輸出端與輸入端信號(hào)之間存在一個(gè)回路一一反饋回路。簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖在本主題中，限于學(xué)時(shí)以及高中學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平，對(duì)控制系統(tǒng)中的控制器、執(zhí)行器、傳感機(jī)構(gòu)和被控對(duì)象等環(huán)節(jié)只限定于一般性的理解，不作進(jìn)一步的要求，不去探討其內(nèi)部的工作過(guò)程，只需把它們看作黑箱，了解其輸入和輸出之間的關(guān)系就可以了。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里所討論的帶有反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是以減少誤差的負(fù)反饋方式來(lái)達(dá)到控制目的的，正反饋控制問(wèn)題在此不作研究，對(duì)于簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制、單回路負(fù)反饋控制系統(tǒng)以外的其他控制方式在此不作討論。教學(xué)建議精心設(shè)置課上活動(dòng)環(huán)節(jié)1、 模仿迎賓員和手動(dòng)上水過(guò)程的活動(dòng)，建議一定要由學(xué)生參與完成。目的是強(qiáng)調(diào)對(duì)控制過(guò)程的體驗(yàn)，體驗(yàn)最簡(jiǎn)單的控制過(guò)程中的一般的控制思想2、 自動(dòng)門(mén)和自動(dòng)水箱的工作過(guò)程，有條件的話做出動(dòng)畫(huà)或事物展示，讓學(xué)生充分、細(xì)致的觀察，使學(xué)生獲得充分的感性經(jīng)驗(yàn)3、 “技術(shù)試驗(yàn)”走直線是理解開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制差別的既生動(dòng)又形象，又容易被學(xué)生接受的活動(dòng)，建議充分組織好，讓學(xué)生充分、細(xì)致的體會(huì)。4、 建議在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，隨時(shí)填寫(xiě)技術(shù)學(xué)習(xí)活動(dòng)卡。具體可參考地址版《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》教師教學(xué)用書(shū)P102__P103能結(jié)合案例找出影響簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)運(yùn)行的主要干擾因素，并作分析（I）教學(xué)目標(biāo)：知道什么是干擾，并能找出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的主要干擾因素了解閉環(huán)控制過(guò)程抗干擾的原理教材內(nèi)容分析：控制系統(tǒng)的干擾，任何控制系統(tǒng)都存在于確定的環(huán)境中并與環(huán)境發(fā)生作用和影響。環(huán)境對(duì)控制系統(tǒng)的影響有定常的也有隨即的，有不利的也有有利的。干擾對(duì)控制系統(tǒng)影響的多方位性，干擾在控制系統(tǒng)框圖中的描述與表達(dá)。閉環(huán)控制系統(tǒng)抗干擾能力問(wèn)題的討論案例分析：1、 人體溫度控制系統(tǒng)分析2、 上述加熱爐案例中存在哪些干擾因素，系統(tǒng)是如何克服這些干擾因素的？在加熱爐控制系統(tǒng)中，主要干擾因素有加熱爐外的溫度變化、加熱器電壓的波動(dòng)等；系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)裝置檢測(cè)爐內(nèi)的溫度值，與給定的溫度值相比，將偏差傳給控制器控制，從而克服干擾，，使溫度穩(wěn)定在給定范圍內(nèi)■一,工J■.一.課程目標(biāo)五：控|］系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（II）（1）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，是選擇開(kāi)環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度的要求以及條件的

可行性而定。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，被控對(duì)象的特性往往難以直接得到，通常是通過(guò)了解被控對(duì)象的輸入與輸出之間的關(guān)系來(lái)分析它的基本特性，從而確定控制器的運(yùn)算方或暗箱方法）。一個(gè)控制系統(tǒng)中可能存在若干個(gè)干擾因素，需要分析主次，找出對(duì)系統(tǒng)影響最大的干擾因素。被控量與控制量的確定是控制方案的關(guān)鍵，對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應(yīng)選擇可控的、對(duì)抑制干擾因素和保持系統(tǒng)穩(wěn)定又明顯作用的量。執(zhí)行器、檢測(cè)器的選擇：一是要根據(jù)被控量和控制量的需求，二是要根據(jù)控制的條件進(jìn)行。（2） 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)明確設(shè)計(jì)要求，明確被控對(duì)象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。如圖是聲控?zé)粝到y(tǒng)組成示意圖，根據(jù)你的理解和認(rèn)識(shí)回答下列問(wèn)題：⑴聲控?zé)舻膬?yōu)點(diǎn)有哪些？⑵如果聲控?zé)舻母浇](méi)有來(lái)人，而出現(xiàn)意外的聲響，如樓上或隔壁有人高聲說(shuō)話或以動(dòng)作發(fā)出聲響，靈敏度高的聲控?zé)粢矔?huì)應(yīng)聲而亮。為避免這種情況你有什么好辦法？⑶畫(huà)出聲控?zé)舻南到y(tǒng)框圖。答案提示：關(guān)鍵詞：方便、節(jié)電。把傳感器的靈敏度調(diào)小一點(diǎn)。（3） 閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本要求：閉環(huán)控制系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的；系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)；要有較好的抗干擾性能。小動(dòng)物喝水的自動(dòng)加水器結(jié)構(gòu)如圖。工作過(guò)程是當(dāng)水龍頭打開(kāi)，水就流入碗內(nèi)，碗內(nèi)的水位逐漸升高，浸沒(méi)到塑料管管口時(shí)，沒(méi)有空氣進(jìn)入密封的鐵桶，水龍頭停止出水；當(dāng)碗內(nèi)水位降低至塑料管管口以下，空氣