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东方中学教案
年 月 日 星期 课题 第 1 课时 课型 新课 第四单元 控制与设计 第四节 控制系统的设计与实施 教 学 目 标 重 点 1．了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计方案。 2．能根据开环系统的设计方法，制作一个控制装置。 设计一个控制系统应明确的问题；对控制系统的基本要求；控制系统设计的思想方法。 难 点 设计一个控制系统应明确的问题的分析；控制系统设计的思想方法。 教学 方法 教学手段 教学过程： 学法 指导 修改简记 导入：在日常生活中，控制具有十分重要的实践意义，我们今天从实际应用出发，进行几个简单的控制系统设计。现在我们首先了解一下控制系统设计的一般思路。 一、控制系统设计的一般思路 系统要达到的目标？ 控制的对象？ 被控对象的特性？ 学习必备 欢迎下载
被控量和控制量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？ 1.选择开环还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件的可行性而定 2.找出控制系统的干扰因素，并分清主次，找出最大的干扰因素 3.要确定控制量和被控量 4.执行器和检测装置的选择: 一是要根据控制量和被控量的需求，二是根据控制条件 总之，控制系统设计需满足的基本条件: 能达到控制的目的 采用易于实现的方式 降低控制成本 减少对环境的负面影响 二、开环控制系统的设计 与学生一起分析，这个系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量的控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？经济实用？安全教育与设计。 设计要求：电吹风能根据不同档位输出不同种类的风. 设计分析：被控对象——电吹风； 被控量——风的速度和温度； 控制量——电机的电压； 干扰因素——房间温度、电源电压的波动…… 工作过程： 学习必备 欢迎下载
学生讨论：普通电风扇控制系统的设计 （2）闭环控制系统的设计 简单的闭环控制系统，基本要求： 第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。 第二，控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。 第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。 在进行闭环控制系统的设计时，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。 案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计P120 设计项目：抽水马桶水箱的自动控制系统 设计要求：⒈当水箱中的水位低于达到某一指定高度时，进水口立即进水。 ⒉当水箱的水位达到某一指定高度时，进水口立即停进水。 ⒊控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别的要求。 设计分析：⒈从设计要求来看，这是一种自动控制，因此选择闭环控制系统。 ⒉被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量（即进水量），水箱水位的高度与进水量之间呈线性关系。 ⒊主要干扰因素是水箱的出水流量。 方案构思：采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某一高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际水位高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱的水位达到水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。 水箱水位的控制过程：拨动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水，与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。 2．控制系统的设计与实施方案 案例分析：自动升旗简易控制装置的设计P121 本单元小结： 事物发展具有多种可能性。人们根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展，就形成了控制。人类的控制现象自古就有，随着科学技术的发展进步，学习必备 欢迎下载
自动控制得以迅速发展。控制的手段多种多样，控制广泛应用于人们的生产生活中。 开环控制系统是指输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。闭环控制系统是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。控制系统的工作过程通常可以用方框图来表示。 在控制系统中，除输入量以外引起被控量变化的各种因素，就是干扰因素。反馈是闭环控制系统的重要特征，体现了一定的思想方法，有着广泛的应用。此外，功能模拟方法、黑箱方法在控制系统设计以及日常生活中也有着广泛的应用。 设计一个控制系统，要明确控制目的、控制对象是什么，要弄清干扰因素以及被控量、控制量，选择经济、易于实现的手段来实现。 板 书 设 计 作 业 布 置 拓 展 延 伸 学习必备 欢迎下载
本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下： （1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。 （2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。 （3）寻找一些贴近学生生活实际和典型的《电吹风》《电暧气》（有课 后 反 思 开环与闭环两种）等案例，利用媒体教学手段增加课堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。 （4）老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握的基础上，课堂交给学生。让学生进行设计。 学生要对生活中的一些系统进行分析，思考，并能收集一些设备的工作原理，只有在掌握了大量的系统的工作原理，占有大量的资料的前提下，才能对系统进行分析，画出方框图，才能对其设计有一定的了解。 当需要对一个简单的控制系统进行设计时，学生首先要学会分析这一系统中，需要控制的参数是什么，通过改变什么参数来实现控制，是采用开环控制还是采用闭环控制来形成控制设计方案，然后要能画出这一系统的方框图。 备课组长签字
第四单元第四节控制系统的设计与实施(教案)
