資源簡介

第二節控制系統的組成與描述
一、教學內容分析
1.教學內容在教材中的地位
本章的第一節已經介紹了手動控制、白動控制、智能控制、開環控制和閉環控制的基本概念，本節主要是把各種形式的控制系統的結構組成上升到用一般的定式進行描述，從而概括出控制系統由控制器、執行器、被控對象、控制量、被控量、反饋環節等這些環節組成，用方框圖的形式把開環控制系統和閉環控制系統表述出來?？傊竟澋闹饕獌热菔菍碗s多樣的技術問題變成有章可循的技術問題。
2.教學重點：
理解控制器、執行器、被控對象、控制量、被控量。
3.教學難點：
確定控制器、執行器、被控對象。
二、教學對象分析
學生在前面的學習中已經了解了控制的作用，初步認識了開環控制系統和閉環控制系統。但是學生仍缺乏從技術上辨析開環控制系統和閉環控制系統的能力。對一個具體控制案例，很難準確判定控制器、執行器和被控對象等環節。
三、教學目標
一技術意識：掌握控制系統的控制器、執行器、控制量、被控對象、反饋環節等概念及作用。
二工程思維：結合現實生活中的具體案例為分析開環與閉環控制系統的基本組成和工作過程。
三圖樣表達：在熟悉閉環控制系統基本組成的基礎上能畫出簡單閉環控制系統的方框圖。四創新設計：能根據簡單的技術需求，設計出一個控制系統的技術方案。
五物化能力：能根據控制系統的實例進行控制操作，剖析其工作過程并畫出控制系統方框圖。
四、教學策略
本節采用案例分析方法進行教學，讓學生從案例分析及親身經歷中總結出規律。通過對控制系統結構各組成部分的講解，讓學生從整體上把握和理清控制系統框圖中的各個組成部分。從而能把案例中控制器、執行器和被控對象等找出來，通過對比分析的方法，加強重點知識學
習。
五、教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
聽講，回答 為引出本節
列舉生活中的控制例子。 問題。 的學習內容
1.開環控制：紅外線自動感應水龍頭、自動門； 作鋪墊。
2.閉環控制：騎自行車
新課導入 提示：案例中，一個輸入信號對應著一個輸出信號。再請同學分析：紅外線自動感應水龍頭的輸入信號
和輸出信號是什么？
小結：任何控制系統都要通過若干個環節來實現，
這些環節所涉及的裝置構成了一個系統，稱為控制
系統。
引出下面的控制框圖實例。 射箭的控制過程：期望值 大腦 肢體、弓 駕駛汽車的控制過程期望值 大腦 肢體 汽車 眼睛 箭 落點 行駛速度 聽講 讓學生了解
思考 控制系統的
回答問題。 執行過程：
控制指令的
控制系統的組成 發出--控制指令的執行
--執行時對
象被操控--
達到控制目
標（目的、
效果）
控制系統框圖表示 開環控制系統： 給定量 被控量 控制器 執行器 被控對象 閉環控制系統 給定量 被控 控制器 執行器 被控對象 + - 反饋環節 聽講 歸納思考 量 通過案例分 析讓學生理解控制系統可用一般性的框圖表示。
控制系統各部分名稱解釋 1.結定量：控制者給定的基本值，又叫期望值； 2.控制器：控制器即對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件； 3.被控對象：控制系統中所要求控制的裝置或生產過程； 4.執行器：把控制器輸出控制量（或指令）轉換成物理量； 5.控制量：控制器控制操縱被控對象時所輸出的（物理）量。該量可以是力、電流、電壓、功等不同量綱的物理量，用來直接控制推動被控對象。 6.被控量：控制者最終的控制目標量，它與給定量是同一個量綱。 7.反饋環節：它包括檢測器（轉換器）和傳輸器（回路），它將被控量的樣品檢測，轉換后，輸送到比較器。 8.比較量：由被控量送來的樣品，用來和給定量做比較，比較量和給定量一定是同一量綱。 9.比較器：將給定量與比較量進行比較，得到差值，并轉換成另一種量（可能是另一種量綱）送到控制器。 聽講 思考 向學生詳細 解釋控制系統各部分結構的基本概念。
案例分析 如圖所示是變頻式空調的溫度控制系統示圖。 熱敏電阻將感應到的溫度傳給數據裝置，由數控裝置自動根據溫度的差異加大或減小變頻式電動機的頻率和壓縮機的制冷，實現房間的溫度控制，從而節約能源。分析利用方框圖來描述變頻式空調控制系統過程。 分析 討論 將理論與實 踐相結合，對照控制框圖及各部件的含義進行分析
習題 華城同學很喜歡養花，但是周一至周五寄宿在 學校學習，導致星期中間無法給花澆水，于是他就購買了定時澆花控制系統，并且華城同學發現定時澆花控制系統中有定時控制器、電磁閥和水閥，那同學們，我們能否用控制系統的框圖來描述定時澆花控制系統呢？ 答案： 分析 討論 完成習題 通過練習， 鞏固所學知識。
小結

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