資源簡介

4.2 控制系統的組成和描述（開環控制系統與閉環控制系統的區別） 教學設計 高中通用技術粵科版（2019）必修 技術與設計2
課程基本信息
學科 高中通用技術 年級 高二年級 學期 第二學期
課題 開環控制系統與閉環控制系統的區別
教材 廣科社版高中通用技術 技術與設計2
教學目標
讓絕大多數學生能很好地區分一個系統是開環控制系統還是閉環控制系統。
教學內容
教學重點：如何正確地通過一個系統有無反饋環節來判斷它是開環控制系統還是閉環控制系統。 教學難點：不管是開環控制系統還是閉環控制系統，都可能有一個檢測裝置，但它是否是反饋環節的檢測裝置，要能很好地區別，這樣才能正確判斷出是開環系統還是閉環系統。
教學過程
教學內容: 引入：之前我們學習了開環系統和閉環系統，但是有的同學對于一個系統開環還是閉環有點傻傻分不清楚。這里我有兩種判斷方法來輔助區分這兩種系統： 開環系統與閉環系統的區別判斷一：看輸入量與輸出量。 開閉環控制系統的輸入量與輸出量之間都是有一定關系的。首先在不考慮干擾因素的情況下，開環控制系統的輸入量與輸出量應該是一一對應的，而閉環控制系統是一個輸入量，對應多個輸出量；其次因為閉環控制系統的輸入量與輸出量要在比較器中進行比較，所以必須是同一種量，而開環系統可能是同一個量也可能不是同一個量。 我們上節課提到了游泳池的兩種系統，這里再詳細講解一下： 設定注水時間的控制系統： 它是根據注入時間來設定水位的游泳池，它的水位只受設定注水時間的控制，時間一到，注水就停止，那么這里輸入值與輸出值是一一對應的，而且它們不是同一個值，輸入值是注入水的時間，而輸出值是泳池的水位。它是一個開環系統。 2、設定水位的控制系統： 通過設定水位來控制游泳池的控制系統有一個反饋環節：即檢測裝置浮球。泳池的水位會通過這個浮球不斷地把檢測到的實際水位返回到輸入端與設定水位相比較，如果水位下降了，那么就會啟動控制器打開進水閥進水，直到檢測到游泳池水位與設定水位一致時才關掉控制器不再進水，也就是在使用過程中輸出值與輸入值不斷地比較，那么一個輸入值對應多個輸出值。而且輸出值是和輸入值都是游泳池的水位，為同一個量。很明顯它是一個閉環控制系統。 開環系統與閉環系統的區別判斷二：看該系統的輸出量是不是自動維持在某個狀態上。 詳細一點說就是看這個系統在工作過程中，一旦輸出量發生了變化，會不會自動及時地進行調整，把輸出量維持在原來的狀態上。如：剛才詳細講到的設定水位的游泳池的控制系統，還有大棚蔬菜溫度控制系統，冰箱、空調溫度控制系統等它們都是通過溫控裝置這個反饋環節不斷地把實際溫度調整成設定溫度。很明顯都是閉環控制系統。 但是有的同學經常會把檢測輸入信號的裝置當成了反饋環節中的檢測裝置，以至把開環控制系統誤判成了閉環控制系統， 誤判情況之一： 比如：公園的音樂噴泉或吶喊噴泉控制系統中也有一個檢測裝置，但這是用來檢測有沒有聲音的裝置而不是檢測輸出量并返回到輸入端的裝置，因此不能以此來判定這里有一個反饋環節。 (
輸出量
（噴水強度）
) 這里的音樂信號（輸入量）強水柱（輸出量）就噴得高，音樂信號弱水柱就噴得低，即一種信號的強度對應一種水柱的高度，而且輸入值與輸出值也不是同一個量，沒有可比性。所以它是一個開環控制系統。 誤判的情況之二： 比如十字路口的紅綠燈定時控制系統，雖然輸入量和輸出量都是同一個量，燈亮和滅的時序，但是它的時間是固定的，不會自動調節，輸入量與輸出量也是一一對應的。所以它也是開環系統。 總結開閉環系統的判斷方法： 1、開環控制系統的輸入量與輸出量應該是一一對應的，而閉環控制系統是一個輸入量，對應多個輸出量；其次因為閉環控制系統的輸入量與輸出量要在比較器中進行比較，所以必須是同一種量，而開環系統可能是同一個量也可能不是同一個量。 2、一旦輸出量發生了變化，會不會自動及時地進行調整，把輸出量維持在原來的狀態上。是那就是一個閉環控制系統。 由此，我們在面對一個控制系統的時候，就可以靈活地運用這兩種方法來快速地判斷這是一個開環系統還是一個閉環系統。

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