通用技术必修《技术与设计2》任务一 理解控制系统教案

这是一份通用技术必修《技术与设计2》任务一 理解控制系统教案，共4页。教案主要包含了开环控制系统，教学目标，教学方法，教学过程，教学反思等内容，欢迎下载使用。

任务一理解控制系统


一、教学目标


1.通过技术体验活动，理解控制系统的含的工作过程含义，熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。





二、教学重点、难点


控制系统的含的工作过程含义，开环控制系统的特征





三、教学方法


讲授法，演示法，任务引导法





四、教学过程


1、情境导入


陈晨设计了雨水收集系统，但是每逢雨季，雨水收集池的水位就会随着雨水的不断


注入而升高，当水位升到一定高度时，雨水就从溢水口溢出排放出去，造成了雨水资源


的浪费。


2、新课学习


技术体验


搭建雨水收集池水位报警装置


体验目的:通过搭建雨水收集池水位报警装置，感受控制系统的工作过程。


情境展示:当雨水收集池水位达到溢出高度时，需要报警提示，让家人及时用掉一些水。


问题分析:在连接水位报警装置时，声光报警器应该安装在什么位置?


活动准备:


材料:警示灯、蜂鸣器、电极水位传感器、继电器、水池等。


主要过程:


1.搭建水位报警装置。


(1)水位报警控制系统流程图(图4-15)和水位报警系统示意图(图4-16)。


(2)使用现有材料，根据水位报警系统示意图搭建报警装置。


2.测试水位报警装置，填写下表:


思考:


1.如果把电极水位传感器改为干簧管传感器，该装置需要如何改动?


2已经有报警装置，为什么还要留溢流孔?





控制系统


上述报警控制装置中， 水位是该控制装置的输入，通过水位传感器将信息传送到控制器;当水位达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警。这样一个系统称为控制系统。


任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制系统。控制系统的输出与输人之间有一定的对应关系。





思维碰撞


控制系统与一般意义上的系统相比，其特点有哪些?





引申：


按照有无反馈分类


无反馈称为开环控制系统（pen-lp cntrl system），这种系统的输入直接供给控制器，并通过控制器对受控对象产生控制作用。其主要优点是结构简单、价格便宜、容易维修；缺点是精度低，容易受环境变化（例如电源波动、温度变化等）的干扰。


有反馈称为闭环控制系统（clsed-lp cntrl system），输入与反馈信号比较后的差值（即偏差信号）加给控制器，然后再调节受控对象的输出，从而形成闭环控制回路。所以，闭环系统又称为反馈控制系统，这种反馈称为负反馈。与开环系统相比，闭环系统具有突出的优点，包括精度高、动态性能好、抗干扰能力强等。它的缺点是结构比较复杂，价格比较贵，对维修人员要求较高。





根据采用的信号处理技术不同分类


模拟控制系统，采用模拟技术处理信号的控制系统称为模拟控制系统。


数字控制系统，采用数字技术处理信号的控制系统称为数字控制系统。





根据输入量是否恒定分类


输入量是恒定的，这种控制系统我们一般称之为恒值控制系统，如恒速电机、恒温热炉等。


输出量随着输入量的变化而变化，这种控制系统称为随动系统。例如导弹自动瞄准系统等。





工作原理


检测输出量（被控制量）的实际值；将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；


用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。





性能要求


为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对控制系统的基本要求，通常是通过系统对特定输入信号的响应来满足的。例如，用单位阶跃信号的过渡过程及稳态的一些特征值来表示。在确保稳定性的前提下，要求系 统的动态性能和稳态性能好，即：


动态过程平稳（稳定性）；


响应动作要快（快速性）；


跟踪值要准确（准确性）。





应用领域


工业方面


控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。


在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。





军事技术


自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。





3、课堂小结


通过技术体验活动，理解控制系统的含的工作过程含义，熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。





五、教学反思





测试动作
警示灯状态
向水沈中注入水，使水位达到报警高度
将水池中的水放出部分，使水位低于报警高度