新課標(biāo)高中通用技術(shù)設(shè)計(jì)2第4章第2節(jié)《控制系統(tǒng)的基本組成與工作原理》精品教案

1、新課標(biāo)高中通用技術(shù)設(shè)計(jì)2第4章第2節(jié)控制系統(tǒng)的基本組成與工作原理精品教案一、教學(xué)目標(biāo)認(rèn)知目標(biāo)：初步認(rèn)識(shí)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)操作目標(biāo)：通過(guò)教學(xué)觸動(dòng)同學(xué)們的創(chuàng)作自制模型的意念和靈感情感目標(biāo)：通過(guò)合作探究來(lái)提升同學(xué)們的團(tuán)結(jié)合作精神，感覺(jué)、體驗(yàn)控制設(shè)計(jì)的一般思想方法和技術(shù)方法二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)： 分析典型案例，了解手動(dòng)控制，自動(dòng)控制，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。教學(xué)難點(diǎn)被控對(duì)象的確定 反饋環(huán)節(jié)三、本節(jié)課的任務(wù)：建立控制實(shí)施的工作流程（針對(duì)開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制）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)

2、、體驗(yàn)控制設(shè)計(jì)的一般思想方法和技術(shù)方法四、學(xué)習(xí)探究1、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 自動(dòng)門(mén) 涵義：控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)叫開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 基本組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象 等。 （1） 控制器：它是自動(dòng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類(lèi)系統(tǒng)工作 （2） 傳感器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給控制器一個(gè)脈沖信號(hào)； 工作過(guò)程：當(dāng)某一信號(hào)作用與傳感器，給系統(tǒng)以輸入，信號(hào)的作用下，被控對(duì)象對(duì)輸入產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。產(chǎn)生輸出信號(hào)、實(shí)現(xiàn)控制作用。 控制框圖： 特點(diǎn)：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，信息

3、從輸入端傳到輸出端僅有一條路徑，但控制精度不高。 深化討論： 當(dāng)有人一直站在門(mén)口，自動(dòng)門(mén)會(huì)怎樣動(dòng)作？為什么？ 當(dāng)一只小狗靠近時(shí)，自動(dòng)門(mén)會(huì)打開(kāi)嗎？為什么？ 應(yīng)用舉例：自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)控制燈的亮與滅、水泵抽水系統(tǒng)、公共汽車(chē)車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)、紅綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)、鬧鐘控制定時(shí)系統(tǒng)學(xué)校的電鈴系統(tǒng)2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 水箱水位控制 涵義：把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端對(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) 基本組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象、反饋環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等。 工作過(guò)程：輸入信號(hào)和反饋環(huán)節(jié)傳來(lái)的反饋信號(hào)相比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)，控制器根據(jù)偏差信號(hào)的大小和極性（正或負(fù)

4、）產(chǎn)生控制作用，傳給執(zhí)行器，執(zhí)行器將此信號(hào)放大、變換后，傳到被控對(duì)象上，被控對(duì)象受執(zhí)行器傳來(lái)的信號(hào)（稱(chēng)為控制信號(hào)）的驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生輸出信號(hào)；同時(shí)反饋環(huán)節(jié)又將感知到得被控對(duì)象的輸出信號(hào)，經(jīng)變換后產(chǎn)生反饋信號(hào)。 控制框圖： 特點(diǎn)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，信息流經(jīng)的路徑有兩條，一條自輸入端傳至輸出端，另一條是輸出端的信息反饋到輸入端的比較環(huán)節(jié)。具有較高的控制精度和較強(qiáng)的抗干擾能力。 應(yīng)用舉例：飲水機(jī)水溫的控制、電冰箱冷藏室溫度的控制、保溫電飯鍋的保溫控制、空調(diào)的溫度控制、導(dǎo)彈防控系統(tǒng)、戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈等 深化討論：1、水位自動(dòng)控制比水位人工控制好在那里？比較中我們可以得到什么啟示？什么叫自動(dòng)控制？ 自動(dòng)

5、控制：在無(wú)人直接參與的情況下，使被控對(duì)象的一個(gè)物理量（被控量）按預(yù)定規(guī)律（給定量）運(yùn)行。2、教學(xué)過(guò)程是不是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)？練一練（課堂練習(xí)）1、理解一個(gè)控制現(xiàn)象，要明確控制的對(duì)象是什么，控制要達(dá)到什么目的和采取什么控制手段。例如，射擊比賽的射手通過(guò)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使子彈射中 靶心，分析這個(gè)過(guò)程，其控制對(duì)象是a、人 b、槍 c、子彈 d、靶2（2007高考題19題）（4分）某辦公樓大廳采用自然光照明，控制系統(tǒng)如右圖，大陽(yáng)光經(jīng)過(guò)反光鏡反射到反光球面鏡上，反光球面鏡再將光線(xiàn)反射到大廳，從而達(dá)到采集自然光的目的。當(dāng)大陽(yáng)移動(dòng)后，光線(xiàn)到達(dá)反光球面鏡的位置也隨之發(fā)生偏移，相應(yīng)的傳感器就會(huì)受到光照產(chǎn)生電信號(hào)，控制

6、器根據(jù)不同傳感器送來(lái)進(jìn)來(lái)的信號(hào)控制反光鏡作相應(yīng)的調(diào)整。（1）該系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？（2）該系統(tǒng)中，被控對(duì)象是_。（3）控制器與人體哪個(gè)器官的功能是類(lèi)似的？（4）請(qǐng)?jiān)賹?xiě)出兩種利用太剛能的產(chǎn)品。3一個(gè)人從自動(dòng)門(mén)中走過(guò)時(shí)，門(mén)開(kāi)了；當(dāng)一個(gè)足球滾到自動(dòng)門(mén)前，門(mén)也開(kāi)了；當(dāng)一塊玻璃豎直擺放，并在下面裝上滾珠時(shí)，滑動(dòng)到自動(dòng)門(mén)那，門(mén)沒(méi)開(kāi)。問(wèn)最合理的猜想是生什么（） a自動(dòng)門(mén)上有紅外線(xiàn)發(fā)射器，紅外線(xiàn)遇到物體反射后，由接收器接受后，自動(dòng)開(kāi)啟 b物體本身發(fā)出紅外線(xiàn)，由光控制儀器控制開(kāi)啟4、2007高考題15題）小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無(wú)法自動(dòng)控制。經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒(méi)有故障。參照右圖，下列故障判斷正確的是a只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障b只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障c熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障d可能是加熱器出現(xiàn)故障5、（2008高考題41題）（5分）節(jié)約用水應(yīng)從身邊做起。某同學(xué)設(shè)計(jì)了能使生活廢水充分利用的沖廁方案。請(qǐng)根據(jù)回答以下問(wèn)題