苏教版通用技术必修二 4.2 控制系统的基本组成和工作过程 教案
展开第二节 控制系统的基本组成和工作过程
教学目标
掌握控制系统的基本组成要素，理解简单控制系统的工作过程。
通过实例分析了解手动控制、自动控制、智能控制的特点。
熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中的传感器、控制器、执行器等的作用。
了解反馈原理，通过实例分析理解反馈环节和比较环节。
养成对身边控制技术问题的敏感性和探究欲望，并能关注新的控制技术的发展，培养正确使用控制技术的意识。
教学重点
通过水箱水位控制的体验、观察和分析，了解闭环控制系统的基本组成与工作过程，以及闭环控制系统功能的描述方法。
教学难点
准确描述开环与闭环控制系统的区别与工作过程。
教学方法
讲授法、小组讨论法、案例分析法
教学环境
多媒体教室
教学过程：
教学 过程 | 教学活动 | 学生 反映 | |||||||||||
导入新课 | 在很多公共场合都使用了声控灯，如进入楼道后只要发出一定的声响，电灯就会自动点亮，过一段时间电灯又会自动熄灭。这种灯的控制系统是什么构成的？又是如何工作的？ |
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实例一 | 自动门控制 动作过程：当门口没人时，门是关着的；当有人来到门口时，门自动打开；当人离开门口后一小段时间，门又自动关闭。 自动门的功能和技术要求： 功能： （1）无人时，常关。 （2）有人时，打开。 技术要求： （1）当来人距门1m左右时，门即打开。 （2）当传感器确认门附近无人后，延时10s，门即关闭。
系统组成 工作过程： （1）当有人到达门前一定距离时，传感器感知，并发出“有人”信号。 （2）控制器接到传感器拿过来的信号，经变换放大后传给电动机。 （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开。 （4）在门附近无人的情形下，控制器保持开门信号延时（如10s）后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 输入与输出 在自动门控制系统中，有人，就是有了一种信号。信号被传感器感知， 通过传感器给系统以输入。这种输入信号、输入作用，简称为输入。 系统在输入的作用下，被控对象对输入产生相应的动作，即响应。 如有人时，门就被打开。门打开，就是输出信号、输出作用，简称输出。 这里的输入与输出，实际上指的是状态，如有（无）人、门开（关）。
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实例二 | 水箱水位控制
当水箱内的水没有达到设定水位时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水；当水箱内水面达到设定位置，水龙头关闭。它有两种控制方式： 一种是人工控制（如上图左）； 一种是自动控制（如上图右）。
自动进水水箱水位控制系统的组成与工作过程框图
实际水位为被控量即输出量； 阀门开度（开/关）为控制量。 信息流经一个闭合环路，这类系统称为闭环控制系统。输出的信息反传给比较环节，称为反馈用
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| 控制系统的基本组成和工作过程 （一）控制系统的基本组成 被控对象
控制装置
（二）开环控制系统与闭环控制系统的比较
（三）怎样理解闭环控制系统的工作过程 （1）输入信号和反馈环节传回来的反馈信号相比较，产生偏差信号。 （2）控制器根据偏差信号的大小和极性（正或负），产生控制作用，传给执行器。 （3）执行器将此信号放大、变换后，传到被控对象上。 （4）被控对象受执行器传来的信号(控制信号)的驱动，产生输出信号。 （5）与此同时，反馈环节又将感知到的被控对象的输出信号，经变换后产生反馈信号。 |
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总结 |
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