通用技術必修ⅱ蘇教版4.4控制系統(tǒng)的設計與實施學案

1、控制系統(tǒng)的設計與實施學案一、學習目標 1、了解簡單的被控對象的基本特性，能確定被控量、控制量，畫出控制系統(tǒng)的方框圖，并形成初步的控制系統(tǒng)設計的方案。 2、能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設計方法，制作一個控制裝置；或者根據(jù)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方案進行模擬實施，學會調試運行提出改進方案。 二、目標導學 1、控制系統(tǒng)設計的一般思路: 要設計好一個控制系統(tǒng)，需要做到： （1）明確這個系統(tǒng)要達到的目的是什么？（2）所要控制的對象是什么？（3）被控對象有哪些重要特征？被控量和控制量分別是什么？（4）外界的主要干擾因素有哪些？等等 2、開環(huán)控制系統(tǒng)的設計 電風扇控制系統(tǒng)的設計： 被控對象電風扇，被控制量電風扇輸出的風速

2、，控制量電機的轉速。 3、閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計，基本要求： （1）、閉環(huán)控制系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的；（2）、系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內；（3）、要有較好的抗干擾性能。 三、課時訓練 必做題 1、選擇題 （1）在空調、自動升降國旗、光控路燈、音樂噴泉，這四個控制系統(tǒng)中哪個一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)？( ） A空調 B自動升降國旗 C光控路燈 D音樂噴泉 （2）在自動升旗的簡易控制系統(tǒng)中，升旗速度是（ ）。 A、輸入量 B、控制器 C、控制量 D、輸出量 （3）在水泵抽水的控制系統(tǒng)中，（ ）是執(zhí)行器。 A、電機 B、水泵 C、水管 D、水流量 2、電吹風控制系統(tǒng)的被控對象 ；被控量 ； 控制量

3、 ； 干擾因素 。3、陳好同學在體育課上練習立定投籃投了若干次才投中。投籃過程是一個控制過程試分析該控制過程是開環(huán)控制系統(tǒng)還是單閉環(huán)控制系統(tǒng)？畫出該控制系統(tǒng)的方樞圖將各環(huán)節(jié)名稱及對應的實際名稱在相應位置標注清楚 。 提高題 有一位科學家，為了促使迷上看電視的女兒堅持鍛煉，專門設計了一輛有趣的“自行車”，女兒必須騎在車上不停地踩腳蹬，才能驅動發(fā)電機給電視機供電，想偷懶就看不到電視。 請你根據(jù)已學的技術與設計的知識，畫出“自行車發(fā)電電視機”這一過程的方框圖，分析在這套裝置的設計中，綜合了哪些技術與原理。 選做題 （1）一般家用太陽能熱水器溫度控制是如何實現(xiàn)的？ （2）有的賓館使用多臺熱水器串聯(lián)來集

4、中供水，當水溫過低時，通過控制器啟動輔助電加熱開關，使水溫控制在一定范圍。請畫出這一控制系統(tǒng)的方框圖，說明其工作過程。1、選擇題 （1）在空調、自動升降國旗、光控路燈、音樂噴泉，這四個控制系統(tǒng)中哪個一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)？( A ） A空調 B自動升降國旗 C光控路燈 D音樂噴泉 （2）人們通過電冰箱獲得適當?shù)臏囟?，使食物能夠長期存放，分析這一現(xiàn)象，我們理解一個控制現(xiàn)象應該從（ D ）入手? A、對象 B、目的 C、手段 D、對象、目的、手段 （3）在水泵抽水的控制系統(tǒng)中，（ B ）是執(zhí)行器。 A、電機 B、水泵 C、水管 D、水流量 2、非選擇題 1、隨著音樂起伏而變化的音樂噴泉是控制技術的一種

5、具體應用。其工作過程是由 “聲電轉換裝置”將起伏的音樂強度轉換為隨之而變化的電信號，這種電信號驅動電動機帶動水泵轉動。音樂聲信號強，水泵的轉速就快，噴頭的壓力就大，噴出的水柱就高。反之，噴出的水柱就低。音樂信號的強弱與噴泉水柱的高低一一對應。請回答以下問題： （1）音樂噴泉控制系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？（2 分）（2）該控制系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號分別是什么？（2 分） 音樂信號 噴泉水柱的高低 （3）從控制系統(tǒng)組成的角度，分析“聲電轉換裝置”在此控制系統(tǒng)中起什么作用？（2 分） 控制器 2、分析抽水馬桶的水位控制系統(tǒng)，請說出 （1） 該系統(tǒng)的控制對象是什么？被控量是什么？控制量是什么？ 控

6、制對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度， 控制量是進水管的水流量（即進水量） （2） 該系統(tǒng)存在哪些主要干擾因素？ 主要的干擾因素是水箱的出水流量 (3) 該系統(tǒng)的反饋裝置是什么？ 浮球 3、有一位科學家，為了促使迷上看電視的女兒堅持鍛煉，專門設計了一輛有趣的“自行車”，女兒必須騎在車上不停地踩腳蹬，才能驅動發(fā)電機給電視機供電，想偷懶就看不到電視。 請你根據(jù)已學的技術與設計的知識，畫出 “自行車發(fā)電電視機”這一過程的方框圖，分析在這套裝置的設計中，綜合了哪些技術與原理。答案： 該套裝置中，綜合運用了機械能轉化為電能及穩(wěn)壓等技術原理，運用了蓄能、系統(tǒng)、穩(wěn)壓和控制等多種技術。其簡要

7、過程可以用方框圖表示如下： 腳踏運動自行車輪摩擦輪傳動機構發(fā)電機蓄能穩(wěn)壓裝置電視機 4、（1）一般家用太陽能熱水器溫度控制是如何實現(xiàn)的？ 家用太陽能熱水器通常都是在出水的地方裝有冷水管和熱水管，使用時，通常采用不斷調節(jié)熱水管和冷水管的流量實現(xiàn)溫度控制。 用心 愛心 專心 （2）有的賓館使用多臺熱水器串聯(lián)來集中供水，當水溫過低時，通過控制器啟動輔助電加熱開關，使水溫控制在一定范圍。請畫出這一控制系統(tǒng)的方框圖，說明其工作過程。 這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中有一個感溫元件不斷測量出水管內的水溫，當水溫低于某值時，便切換到電加熱器加熱的狀態(tài)。 一般來說，賓館供應的熱水溫度要比較高，使客人有調節(jié)的余地，因此它必須保證熱水高于一定的溫度。其方法是設計一個閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，使供應的熱水不低于某一溫度。 控制系統(tǒng)的工作過程大致如下：測溫裝置測量儲水箱熱水的溫度，當水