資源簡介

第四章 控制機器設計
第3節 閉環控制系統的工作過程
[核心素養目標]
技術意識：簡述閉環控制系統的含義
工程思維：描述閉環控制系統的基本組成和工作過程
（3）圖樣表達：會畫簡單的閉環控制系統的方框圖
（4）創新設計：能簡單設計控制系統的方案
[課堂導學]
【任務一】——解析閉環控制系統工作過程
【技術體驗】——搭建土壤濕度控制系統
閉環控制系統
1、含義：閉環控制系統指能對 進行檢測，并將系統的 檢測反饋到 部分，從而對系統的控制產生影響。
2、閉環控制系統基本組成（方框圖）：
3、與開環控制系統相比，閉環控制系統多了 、 。
檢測裝置：測量出 并將信息返回到系統的 的裝置元件。
比較器：將 與檢測裝置所檢測到的 進行比較，求出偏差值的儀器。
【牛刀小試】：電冰箱的溫度控制系統
當冰箱內新放入物品，或受環境影響，冰箱內溫度升高時，熱敏裝置（溫度監測裝置）感受到這個實際溫度，并以電量形式輸給控制電路，在與設定溫度相比較后，輸出一個溫差電量，這個溫差電量經放大后，拖動電機轉動，帶動壓縮器工作，增加制冷量，使箱內溫度降低，隨著箱內溫度的降低，溫差電量隨之減小，直至為0，壓縮器停止工作，箱內溫度回到設定溫度。
思考：電冰箱溫度控制是開環控制還是閉環控制？該控制系統的的方框圖是怎樣的？試著畫一畫。
【任務二】——辨析反饋在控制系統中的作用
1.反饋：在自動控制系統中，將 通過 返回到輸入端并與輸入量進行 的過程，就是反饋。
2.干擾因素：在控制系統中，除輸入量（(給定值)以外，引起 變化的各種因素都可視為干擾因素。有的干擾因素是環境造成的，如冬天使用電飯鍋做飯比夏天更加費電；有的干擾因素是人為原因所致。如當電飯鍋在保溫狀態時，頻繁地打開鍋蓋并將冷的食物放入鍋中等。
【案例分析】騎自行車時收到的干擾因素
【學生活動】了解飛機在起飛和降落時，乘客使用手機是否會對飛機飛行構成干擾。
3.閉環控制系統與開環控制系統的比較
【學生活動】 請比較開環控制系統與閉環控制系統的控制精度、系統結構復雜程度、系統成本及其適用場合，正確填寫下表。
類別 能否自動調節補償 控制精度 結構復雜程度 系統成本 適用場合
閉環控制系統
開環控制系統
4.黑箱方法：在生活中，有時我們需要認識的對象內部無法打開或不便打開，這時可以通過觀測和考察它的輸入與輸出的關系來推測其內部的特性和功能。
【案例分析】挑西瓜與“黑箱”方法
[當堂檢測]
1、根據開環電子控制系統和閉環控制系統的區別進行分析、判斷，在你認為正確的表格中打“√”
2、電熱水器溫度自動控制系統的示意圖。工作原理是：控制電路將熱電偶測得的實際溫度與設定溫度相比較，若測得的實際溫度低于設定值，則加熱絲開始工作；若測得的實際溫度高于設定值，則加熱絲停止工作。從而使水溫控制在一定范圍內。請判斷開環OR閉環,并畫出其控制方框圖。

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