2019-2020年高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈3教案 苏教版必修2.doc

2019-2020年高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈3教案 苏教版必修2教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）文档内容：闭环控制系统的干扰与反馈章节：第四单元控制与设计 第三节 闭环控制系统的干扰与反馈课 时：第2课时一、教学目标1. 理解闭环控制系统的工作过程2. 理解开环控制系统和闭环控制系统区别二、教学重点 闭环控制系统的工作过程，绘画简单的闭环控制系统的方框图。三、教学难点控制器、执行器等环节的作用，闭环控制系统与开环控制系统的区别。四、教学方法讲授、实践、任务驱动。五、设计思想本节内容在控制与设计一单元中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对闭环控制系统的工作原理和和过程有深刻的认识，而且对开环控制系统与闭环控制系统的比较有清晰的理解。六、教学准备烘箱、画架等七、教学过程闭环控制系统工作过程 介绍：闭环控制系统就是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。闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。核心：通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。案例分析：阅读书上案例思考设计：家用抽水马桶是一个典型的闭环控制系统的水位控制。思考：在水箱的水位控制系统中，控制量还可以有其他选择吗？为什么？（控制量是进水阀的流量。放水、蒸发是干扰。）闭环控制系统的特点： （1）系统输出量对控制作用有直接影响。 （2）有反馈环节，并应用反馈减小误差。 （3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响。flash课件演示：加热炉的温度自动控制系统：实物展示： 烘箱温度自动控制系统。首先用热电偶来代替温度计来测量温度的值，然后对温度的比较，当小于恒温箱给定时，就增大加热装置的电流；相反当大于恒温箱给定时，就减小电流。这样恒温箱就能保持给定的温度。 加热炉的温度自动控制系统的结构图：控制器阀门水箱检测装置（反馈）水位给定量+- 小结：闭环控制系统的特点是，控制精度较高，系统能够实时监控输出端，及时调整输入端，在生产和生活中应用广泛，主要用于各种自动化控制。课堂实践：演示抽水马桶水位自动控制系统 目标：抽水马桶水位自动控制系统，在家庭生活中有着广泛的应用。通过剖析抽水马桶水位自动控制系统的工作过程，使学生了解闭环控制系统的工作原理。步骤：1.准备或组装一套抽水马桶水位自动控制系统。2.打开总开关、注水，注意观测浮球的位置变化和控制阀门的状态。3.当注水停止时，观测浮球的位置和控制阀门的状态。4.打开放水开关，水位下降，再次观测浮球的位置变化和阀门的状态。记录分析：1.当水位较低时，浮球位置较低，控制阀门处于导通的状态，注水开始。2.当水位上升到一定水位时，浮球也上浮，使控制阀门处于关闭的状态。3.当水位再次下降时，浮球下降，控制阀门处于导通的状态，重新开始注水。结论：1.当没有水时（水位低时），浮球较低，控制阀门打开，注水。2.随着水位的上升，浮球上升，注水开始减小。3.当水位到达一定位置时，浮球控制阀门关闭，停止注水。4.当水全部冲走后，水位再次降低，控制阀门打开，重新开始注水。方框图：水位自动控制系统：控制器阀门水箱检测装置（反馈）水位给定量+-闭环与开环控制系统的比较介绍：闭环控制：反馈控制， 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。开环控制：没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。提问回答：开环控制系统闭环控制系统能否自动调整和补偿控制精度结构适用场合讨论：红绿灯定时控制（开），车流量控制（闭）。 检测输出（闭），否则（开）例如自动门检测。 人工控制，自动控制，开环控制，闭环控制之间区别联系 。 补充：起增强输入信号作用正反馈。起减弱输入信号作用负反馈。正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来越大。只有负反馈控制系统才能完成自动控制的任务。负反馈控制系统最大的特点：检测偏差，纠正偏差。作业演示电开水器动画，并说明控制方式