資源簡介

閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋 教學設計
一、教學目標
1. 知識與技能目標
（1）能結合案例找出影響簡單控制系統(tǒng)運行的主要干擾因素，并作分析。
（2）熟悉閉環(huán)控系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用。
（3）能識讀和畫出簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，理解其中的控制器、執(zhí)行器的作用。
2. 過程與方法目標
（1）通過課堂小試驗親身體驗“反饋”的作用。
（2）通過典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的分析，熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程。
（3）逐步形成理解和分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般方法，學會使用逆推法分析問題。
3. 情感態(tài)度與價值觀目標
（1）通過“神奇”的自動控制裝置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系統(tǒng)的興趣與熱情。
（2）通過對閉環(huán)控制系統(tǒng)的探究，形成勇于探索敢于創(chuàng)造優(yōu)良品質。
二、教學重難點
重點：對閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋環(huán)節(jié)的作用的體會，及學會用系統(tǒng)框圖來幫助分析和理解閉環(huán)控制系統(tǒng)。
難點：分析閉環(huán)控系統(tǒng)的基本組成及工作過程
三、教學方法
演示法、逆推分析法、游戲法
四、教學資源準備
相關圖片資料、PPT，水箱flash
五、教學過程
序號 教學步驟 教師活動 學生活動
一 情景導入 一、幻燈片展示問題：乘坐飛機之前哪些話不宜說？A隨時來電 B旅途愉快C一路平安 D一路順風學生回答，教師總結飛機在受到風和電磁波干擾的時候出現(xiàn)的反應，引出干擾因素的概念。 觀察、思考和比較
二 干擾因素 在日常生活中，干擾是時常存在的。1. 什么是干擾？在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。2. 干擾舉例：（1）風對自動車行駛（2）手機信號對飛機導航的干擾（3）室外溫度對空調溫度控制的干擾（4）在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)有哪些干擾因素？3. 干擾存在的普遍性在幾乎所有控制系統(tǒng)都存在著干擾因素，干擾不可能被杜絕，但可以被克服。4. 思考生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進行利用？
三 反饋 1. 什么是反饋控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋(feedback) 明確反饋的概念
2. 案例分析：投籃這個投籃過程中的人的眼睛相當于什么？大腦、手又相當于什么？人在投籃時有沒有信息的反饋過程？請分析得出系統(tǒng)控制框圖。 思考，歸納：眼睛是檢測裝置，大腦是控制器，手是執(zhí)行器，被控對象是籃球
3. 體驗反饋：課堂小游戲“畫眼睛”思考：這個游戲中的人的眼睛相當于什么？大腦、手又相當于什么？人在“畫眼睛”時有沒有信息的反饋過程？ 體驗反饋在控制中的作用
4. 思考：“十聾九啞”產生的原因？ 因為沒有反饋
閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程 閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差，我們再來分析一下自動抽水控制裝置的組成和工作過程1. 用逆推法引導學生分析自動抽水控制系統(tǒng)的組成提問a. 該控制系統(tǒng)的被控對象是什么？被控量是什么？（被控對象是水箱，被控量是水箱的水位）b. 水箱水位靠什么來實現(xiàn)？c. 控制電路怎么知道什么時侯該開始抽水，什么時侯停止抽水？（通過傳感器檢測水位，再反饋給控制電路）2. 自動抽水控制系統(tǒng)的工作過程（1）再次演示自動抽水控制裝置自動抽水過程：將水位傳感器定在第一條水位線，通電，水泵往水箱里抽水，水位到達傳感器位置時水泵即停止抽水，從排水口排水，水位低于第一水位線時水泵又開始抽水；將水位傳感器定在第二條水位線，重復上述操作。
四 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程 （2）提問：這個水箱的工作過程是怎樣的，請同學們相互討論一下，試用系統(tǒng)框圖來描述。3. 案例分析：加熱爐的溫度控制系統(tǒng)提問：在加熱爐的溫度控制系統(tǒng)中，可能有哪些干擾因素，系統(tǒng)是如何克服干擾使爐溫穩(wěn)定在給定的范圍內的？其控制量是什么？控制量可以有其他選擇嗎？4. 思考如果請你設計一個溫室的溫度控制系統(tǒng)，你將選擇什么作為控制量？ 歸納出系統(tǒng)的組成：被控對象：水箱被控量：水箱的水位執(zhí)行器：水龍頭控制器：控制電路檢測器：水位檢測裝置畫出控制系統(tǒng)框圖：（略）分析、歸納分析思考后得出：用散熱量作為控制量
五 閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較 引導學生對閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控系統(tǒng)進行比較 比較，歸納
六 板書設計 總結

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