資源簡介

教學設計
課程基本信息
課題 閉環電子控制系統的設計和應用（第一課時）
教學目標
1.通過對簡單閉環電子控制系統的設計和應用，體驗較為復雜的電子控制系統的構成和各部分的工作過程。 2. 能應用功能電路設計閉環電子控制系統，并進行安裝、調試和改進。
教學內容
教學重點： 1. 通過對案例的精心設計，讓學生感悟閉環電子控制系統的特征，并通過任務的遞進，讓學生體驗系統的設計、調試和優化的過程。
2. 設計與安裝、調試與改進電子控制系統，通過對問題的思考、需求的分析、可行的應用性設計等，切實提升學生的技術核心素養。
教學難點： 1.閉環電子控制的設計中，對被控對象和被控量的確定。
2.引導學生實現控制電路的設計，有效地組織學生進行電路的搭建、調試并實現優化。
教學過程
引課：課堂回顧——分析定時水位控制系統（學生上堂課的課后作業） 任務一：通過對學生作業（定時水位控制系統的設計）的分析，復習開環電子控制系統的基本知識 走入情境：小樂家房頂配置了水塔水箱供水系統，每次往水塔加水和停止加水都需要人工操作閥門開閉，既麻煩又容易遺忘。于是，小樂打算設計一套水塔水箱水位定時控制系統。請你幫小樂一起設計。 （1）畫出定時水位控制系統的方框圖。 （2）電子控制電路（定時抽水）的設計。 電路分析，指出可能會出現的問題，如何優化？ 新課：閉環電子控制系統 承接引課內容，引導給出閉環電子控制系統的特征：閉環電子控制系統是在開環電子控制基礎上增加反饋環節而成的。它具有較高的控制精度，能實現自動控制。 問題：再次提出定時水位控制系統可能出現的問題，該如何優化？ 任務一：設計水箱定位加水控制系統 走入情境：小樂家房頂配置了水塔水箱供水系統，小樂設計一套水塔水箱水位定時控制系統。但是，每次設定時間完成注水的時候。水位結果與自己的期望相差甚遠，請你幫小樂一起優化設計水塔水箱水位控制系統。 （一）設計分析： （1）根據對設計要求的分析，被控量是水箱中水位的高度，被控對象是水箱中的水。 （2）由于對水箱中的水位的高度變化有嚴格的要求，即要求水箱中儲存的水不能超過某一水位（上限水位），所以實現這一控制需要采用閉環電子控制系統。 （二）方案構思： （1）畫出閉環電子控制系統的方框圖。 運用形態分析法選擇控制（處理）部分的控制電路、輸出部分的執行器、檢測部分的傳感器。 方案呈現： （四）技術試驗：記錄試驗結果并總結 馬上行動：深度優化后的方案進行電路安裝并技術試驗。引導學生利用面包板搭建控制電路，安裝并調試。 1.面包板搭建控制電路。 2.安裝控制系統。 3.進行試驗。 問題：電路如何實現控制？可能會出現什么問題？該如何優化？ 任務二：優化水箱定位加水控制系統 走入情境：小樂家房頂配置了水塔水箱供水系統，小樂設計一套閉環水塔水箱水位控制系統。但是，由于反饋，控制精度高。在干擾因素的作用下繼電器頻繁的吸合、釋放，水泵電機頻繁啟停，硬件設備周期性損壞，請你幫小樂一起深度優化設計水塔水箱水位控制系統。 設計分析： 1.從水位單點控制轉為上、下限區間控制。 2.考慮到技術試驗的可操作性，檢測裝置換金屬探頭。 方案構思：保持態控制電路的設計 （三）方案呈現： 引導分析電路工作原理 方案對比（篩選）： 方案一： 方案二： 方案控制類型控制處理控制特點方案一閉環單點控制能有效抗干擾，容易損壞硬件方案二閉環區域（上、下限）控制能有效抗干擾，精度高
課堂小結： 1.開、閉環電子控制系統 2.閉環電子控制系統的設計（設計的核心：控制電路的設計） （1）設計分析 （2）方案構思 （3）方案呈現 （4）方案對比（篩選） 3.閉環電子控制系統的應用： 技術試驗：（面包板電路搭建，控制系統的安裝、調試） 課后作業： 1.利用面包板搭建方案二的控制電路，安裝、調試該控制系統（若需要并實現優化）。 2.根據形態分析法，選擇課堂案例以外的電子元件，設計一個功能類似方案二的閉環水位控制系統。 。

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