資源簡介

控制系統的工作過程與方式（一）
開環工作系統
一、教學目標
1.通過小風扇的例子，歸納控制系統的基本特征；
2.了解開環控制和閉環控制的特點；
3.分析典型案例，熟悉簡單的開環控制系統的基本組成和簡單的工作過程
4、逐步形成理解和分析簡單開環控制系統的一般方法
二、教學內容分析
本節是“控制與設計”第二節的內容，其內容包括“控制系統”、“開環控制系統與閉環控制系統的組成及其工作過程”。生活中處處有控制系統，但是學生對此類現象習以為常，很少會主動深入地去思考。本節課的主旨就是引導學生從技術的角度，用控制的思維去觀察分析身邊的控制案例。
本節課從學生身邊的控制案例——小風扇入手，歸納出控制系統的基本特征。再從如何設計游泳池的自動控制系統這個問題入手，讓學生了解開環控制系統和閉環控制系統，并側重對開環控制系統的工作過程、方框圖、重要參數進行分析。
三、學習者分析
學生在前面的學習中已經學習和分析了控制在生活生產中的應用，獲得了有關控制及其應用的初步感性認識和體驗，但是對控制的基本工作方式和工作機理還缺乏了解。
四、教學資源準備
多媒體設備、相關圖片資料、實物等
五、教學過程
序號 教學步驟 教師活動 學生活動
1 復習導入 在之前的課上，我們學習了什么是控制，控制系統的手段和應用。控制：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的方向發展 復習控制的手段與應用等相關內容
2 控制系統的基本特征 現在天氣很熱，教室里的風扇已經不能滿足大家的要求了，便攜的小風扇成了隨處可見的風景。那么小風扇的工作過程是怎么樣的？（展示圖片和實物，讓學生思考）搖動手柄/撥動開關——控制電路——馬達——扇葉——風速這些部件構成了一個控制系統，開關是輸入，風速是輸出。任何一種控制的實現，都要通過若干個環節共同實現，這些環節所涉及的裝置就構成了一個系統，成為控制系統。控制系統的輸入和輸出有一定的對應關系。 夏天非常熱，幾乎每個學生都有準備一個小風扇，因此學生對小風扇非常熟悉。從身邊熟悉的物品入手，引起學生思考。歸納： 一個輸入信號（如手拔開關）對應著一個輸出信號（如燈亮或不亮）
3 開環控制系統與閉環控制系統 控制案例分析--游泳池：游泳池注水系統如何實現對事物狀態的控制？一般來說有兩種實現方式：人工控制和自動控制。例如游泳池的注水系統；如果是人工來操作。 理解任何控制現象，都要明確：控制的對象是什么 游泳池控制的目的/要求：達到給定的水位控制手段：人工具體過程：給定水位——人眼觀測實際水位——到達給定水位，手動控制關閉閥門。在這個例子中，人參與到了控制過程中，就叫人工控制，但是很辛苦并且效率較低。自動控制該如何實現？其關鍵就是用控制裝置來代替人在上述過程中的直接作用。在控制系統中，如果單位時間的水流量是一定的，那么水位的高度和進水的時間就是一一對應的。我們就可以通過設定注水時間，使游泳池達到希望的高度。假設注水的時間是2小時，設定到定時器中，開啟水閥注水，一旦時間到達，定時器就會通知水閥門關閉。怎樣用更簡潔的語言來描述這一控制過程 畫出方框圖。在這個控制系統中，其水位是根據水流量（水閥的開度）和進水時間來決定的。 開環的含義：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響對各個量進行說明，并且簡化為統一使用的框圖。 如果輸出量因各種原因發生了變化，而使實際水位達不到原先的標準。系統是無能為力的。其精度的保證，在輸出不變的情況下，完全靠實現的校準。一切按時間順序單向運行的系統都是開環系統。3.開環控制系統與閉環控制系統（1）開環控制系統：沒有反饋，信息單向傳遞舉例：電風扇速度控制、用計時器控制注水（2）閉環控制系統：有反饋，信息流向形成一個閉合環路 提出問題：如何實現游泳池的自動控制。通過分析游泳池的三種控制方式，讓學生了解人工，開環，閉環三種控制的不同。列出開環系統的工作方框圖。
4 開環控制系統的基本組成和工作過程 展示閉環控制系統，簡略說明閉環控制系統與開環控制系統的區別。引導學生歸納出開環控制系統的一般框圖 在老師引導下分析開環控制系統實例的組成和工作過程，并掌握用框圖來表達控制系統的組成和工作過程的方法。
5 開環控制系統經典應用案例分析 那么我們生活中，有哪些控制系統是屬于開環控制系統？紅外水龍頭/全自動洗衣機/光控燈（圖片展示，讓學生選擇）讓我們來具體研究下光控燈——光控燈是怎么工作的？路燈的人工控制流程：路燈的電子控制流程： 讓學生思考生活中的開環和閉環控制案例。
6 體驗開環控制系統 1. 說明電子積木的使用方法2. 利用電子積木搭接一個聲控燈的模型。 讓學生在操作中體驗開環工作系統。
7 小結 教師引導、補充 學生歸納、整理本課內容，學習收獲
六、教學反思
在生活中，控制系統無處不在。本節課旨在通過對生活中常見控制系統的案例分析，讓學生發型并思考身邊的控制現象，有助于學生將日常所見控制事例上升到運用技術思想和方法理解并分析，并學會應用簡單的開環控制方法來解決現實生活中遇到的問題，有助于發展學生良好的邏輯思維品質。但是本節課的不足之處也很多，最后的電子積木試驗內容安排較為簡單，學生的感受不夠深刻，應該再改進一些。

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