高中地质版通用技术设计二第四章第2节《控制系统的基本组成与工作原理》学案

一、教学目标

★认知目标：初步认识开环控制系统，闭环控制系统

★操作目标：通过教学触动同学们的创作自制模型的意念和灵感

★情感目标：通过合作探究来提升同学们的团结合作精神，感觉、体验控制设计的一般思想方法和技术方法 二、学习重点难点 ★ 教学重点：

分析典型案例，了解手动控制，自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。 ★ 教学难点

被控对象的确定 反馈环节

三、本节课的任务：

★建立控制实施的工作流程（针对开环控制和闭环控制）的经验或体验 ★清楚一般控制系统的组成要素，熟悉简单控制系统的工作过程

★掌握控制过程的一般描述方法，感觉、体验控制设计的一般思想方法和技术方法 四、学习探究

1、开环控制系统 自动门

★ 涵义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任

何影响的控制系统叫开环控制系统

★ 基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象

等。

（1） 控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指

挥马达或电锁类系统工作

（2） 传感器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给控制器一个脉冲信号；

★ 工作过程：当某一信号作用与传感器，给系统以输入，信号的作用下，被控对象对

输入产生相应的响应。产生输出信号、实现控制作用。 ★ 控制框图：

★ 特点：开环控制系统的结构和原理简单，信息从输入端传到输出端仅有一条路径，

但控制精度不高。

★ 深化讨论： 当有人一直站在门口，自动门会怎样动作？为什么？ 当一只小狗靠近时，自动门会打开吗？为什么？

★ 应用举例：自动门的控制系统、开关控制灯的亮与灭、水泵抽水系统、公共汽车车

门控制系统、红绿灯定时控制系统、火灾报警系统、音乐喷泉控制系统、闹钟控制定时系统学校的电铃系统

2、闭环控制系统 水箱水位控制

★ 涵义：把系统的输出量返回到输入端对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制

系统

★ 基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象、反馈环节、比较环节等。 ★ 工作过程：输入信号和反馈环节传来的反馈信号相比较，产生偏差信号，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，执行器将此信号放大、变换后，传到被控对象上，被控对象受执行器传来的信号（称为控制信号）的驱动，产生输出信号；同时反馈环节又将感知到得被控对象的输出信号，经变换后产生反馈信号。 ★ 控制框图：

★ 特点：闭环控制系统的结构较为复杂，信息流经的路径有两条，一条自输入端传至

输出端，另一条是输出端的信息反馈到输入端的比较环节。具有较高的控制精度和较强的抗干扰能力。

★ 应用举例：饮水机水温的控制、电冰箱冷藏室温度的控制、保温电饭锅的保温控制、

空调的温度控制、导弹防控系统、战斧巡航导弹等 ★ 深化讨论：

1、水位自动控制比水位人工控制好在那里？比较中我们可以得到什么启示？什么叫自动控制？

自动控制：在无人直接参与的情况下，使被控对象的一个物理量（被控量）按预定规律（给定量）运行。

2、教学过程是不是一个闭环控制系统？

●练一练（课堂练习）

1、理解一个控制现象，要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中 靶心，分析这个过程，其控制对象是

A、人 B、 C、子弹 D、靶 2（2007高考题19题）（4分）某办公楼大厅采用自然光照明，控制系统如右图，大阳光经过反光镜反射到反光球面镜上，反光球面镜再将光线反射到大厅，从而达到采集自然光的目的。当大阳移动后，光线到达反光球面镜的位置也随之发生偏移，相应的传感器就会受到光照产生电信号，控制器根据不同传感器送来进来的信号控制反光镜作相应的调整。

（1）该系统是开环控制系统还是闭环控制系统？ （2）该系统中，被控对象是_____________。 （3）控制器与人体哪个器官的功能是类似的？ （4）请再写出两种利用太刚能的产品。

3一个人从自动门中走过时，门开了；当一个足球滚到自动门前，门也开了；当一块玻璃竖直摆放，并在下面装上滚珠时，滑动到自动门那，门没开。问最合理的猜想是生什么（）

A自动门上有红外线发射器，红外线遇到物体反射后，由接收器接受后，自动开启 B物体本身发出红外线，由光控制仪器控制开启

4、2007高考题15题）小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。经检查，恒温箱的控制器没有故障。参照右图，下列故障判断正确的是

A．只可能是热敏电阻出现故障 B．只可能是温度设定装置出现故障

C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D．可能是加热器出现故障 5、（2008高考题41题）（5分）节约用水应从身边做起。某同学设计了能使生活废水充分利用的冲厕方案。请根据回答以下问题：

⑴废水储水池的底部位置应该 （高于、低于、等于）冲厕水箱的设定水位。

⑵说明阀门1不能省略的原因。

⑶木制支架是否为稳定结构？

⑷制作木制支架需要哪些工具？

①锯子 ②刨子 ③台钳 ④凿子 ⑤螺丝刀

A. ①②③ B. ①③⑤ C. ③④⑤ D. ①②④