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1、东方中学教案 年 月 日星期 第 1 课时课型 新课课题第四单元 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。重点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。教学方法学法指导教学手段教学过程：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
2、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？ 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
3、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
4、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：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。当水箱的水位达到某一指定高度时，进水口立即停进水。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：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。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。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
5、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，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
6、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。 修改简记板书设计作业布置拓展延伸课后反思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
7、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2
