資源簡介

(共25張PPT)
義務(wù)教育信息科技（2024）六年級　　　　　　　　　　
第1課時
第七單元　汽車?yán)锏男W秘
六年級下冊
第27課 定速巡航的控制
1
2
知道定速巡航系統(tǒng)的功能和模塊組成。
能通過反饋機制設(shè)計汽車的速度控制算法。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
3
了解定速巡航程序的實現(xiàn)，感受計算機對控制系
統(tǒng)功能實現(xiàn)的作用。
第27課 課堂導(dǎo)入
小夏爸爸開車帶全家人出門旅行，上高速公路后，發(fā)現(xiàn)車很少，暢通無阻。爸爸說他開啟了定速巡航功能，這樣能讓腳輕松一些。小夏很好奇，定速巡航是怎么一回事？定速巡航系統(tǒng)的基本工作過程是怎樣的呢？
讓我們一起去揭開這個秘密吧！
定速？是不是速度是穩(wěn)定的呢？
問題情境
學(xué)習(xí)活動
一 了解定速巡航系統(tǒng)
三 通過程序模擬定速巡航
二 分析定速巡航車速控制的算法
第27課 學(xué)習(xí)活動
什么是定速巡航？怎么操作？
一、了解定速巡航系統(tǒng)
視頻1：定速巡航知識介紹
視頻2：汽車上定速巡航按鈕介紹
上網(wǎng)查閱更多的關(guān)于定速巡航的視頻。
第27課 學(xué)習(xí)活動
定速巡航系統(tǒng)用于保持汽車車速穩(wěn)定，旨在幫助司機減少駕駛疲勞并提高行車安全性。
定速巡航系統(tǒng)由多個功能模塊組成，主要為反饋和閉環(huán)控制中的車速傳感器、控制器等。
一、了解定速巡航系統(tǒng)
第27課 學(xué)習(xí)活動
了解定速巡航系統(tǒng)
定速巡航系統(tǒng)主要在高速公路上使用，駕駛員不用踩加速踏板就能自動保持車速，使車輛以穩(wěn)定的速度行駛，緩解駕駛員的疲勞感并提高行車的舒適性。
一、了解定速巡航系統(tǒng)
車速傳感器實時檢測車輛當(dāng)前的速度，并將數(shù)據(jù)輸入。
根據(jù)計算結(jié)果，控制車輛的加速和減速。
·如果車速超過閾值，會減少油門輸入或適度踩下剎車以降低速度。
·如果車速低于閾值，會適度增加油門輸入以提高速度。
第27課 學(xué)習(xí)活動
從這個圖，你發(fā)現(xiàn)它屬于什么控制方式？
輸入
輸出
計算
檢測到的速度與閾值比較；根據(jù)結(jié)果生成指令
檢測
反饋
檢測到的
當(dāng)前速度
設(shè)定的速度（閾值）
加速踏板
工作
速度
第27課 學(xué)習(xí)活動
一、了解定速巡航系統(tǒng)
提示：隱含著閉環(huán)控制。
二、分析定速巡航車速控制的算法
第27課 學(xué)習(xí)活動
1．定速巡航系統(tǒng)通過持續(xù)的檢測和調(diào)整，使車輛逐漸接近并保持在設(shè)定速度范圍內(nèi)。不斷檢測車速并根據(jù)誤差信號調(diào)整對加速踏板的控制，以使車輛保持穩(wěn)定的速度前進。你認為這個過程是閉環(huán)控制還是開環(huán)控制？
2．根據(jù)定速巡航系統(tǒng)中“如果車速超過目標(biāo)速度，系統(tǒng)會減少油門輸入以降低速度；如果車速低于目標(biāo)速度，系統(tǒng)會適度增加油門輸入以提高速度”這個功能，繪制算法流程圖。
提示：這里隱含著閉環(huán)控制。傳感器不斷在檢測車速，系統(tǒng)不斷進行判斷……這是一個循環(huán)的過程，需要關(guān)閉定速巡航系統(tǒng)才能結(jié)束這個過程。
第27課 學(xué)習(xí)活動
二、分析定速巡航車速控制的算法
這是定速巡航算法流程圖，你畫對了嗎？同時，你發(fā)現(xiàn)它有什么特點？
傳感器不斷在檢測車速，這是一個循環(huán)的過程，需要關(guān)閉定速巡航系統(tǒng)才能結(jié)束。
第27課 學(xué)習(xí)活動
二、分析定速巡航車速控制的算法
三、通過程序模擬定速巡航
1．活動內(nèi)容：改變車輛當(dāng)前的速度，控制制動踏板和加速踏板，使汽車保持一定的速度。
2．活動環(huán)境：Python編程環(huán)境。
3．活動目的：感受利用程序設(shè)計語言控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法，感受計算機在過程與控制系統(tǒng)中的作用。
第27課 學(xué)習(xí)活動
一起來讀一讀這段程序。
三、通過程序模擬定速巡航
第27課 學(xué)習(xí)活動
讀一讀另一個同學(xué)編的程序。
三、通過程序模擬定速巡航
第27課 學(xué)習(xí)活動
def main():
print ("請輸入定速巡航的速度：")
speed = int(input())
print ("定速巡航的速度是",speed,"km/h")
while 1:
print("當(dāng)前車速是？")
nowspeed = int(input())
if nowspeed > speed:
print("當(dāng)前車速",nowspeed,"km/h,減速")
elif nowspeed < speed:
print("當(dāng)前車速",nowspeed,"km/h,加速")
else:
print("當(dāng)前車速",nowspeed,"km/h,保持速度")
# 增加調(diào)用main()函數(shù)
if __name__ == '__main__':
main()
4．活動過程：
① 進入編程環(huán)境，打開定速巡航模擬程序；
② 觀察程序中哪一部分代碼是對速度的判斷；
③ 在代碼中，將汽車的當(dāng)前速度改為40千米每小時，判斷汽車應(yīng)該加速還是減速；
④ 在代碼中，將汽車的當(dāng)前速度改為20千米每小時，判斷汽車應(yīng)該加速還是減速；
⑤ 在代碼中，設(shè)定的速度（閾值）是多少？改為另一個數(shù)值，再運行程序。
三、通過程序模擬定速巡航
第27課 學(xué)習(xí)活動
5．活動總結(jié)：
（1）汽車當(dāng)前速度改變了，相當(dāng)于改變了定速巡航系統(tǒng)的什么？導(dǎo)致發(fā)生什么變化？
（2）如果閾值改變了，相當(dāng)于改變了定速巡航系統(tǒng)的什么？導(dǎo)致發(fā)生什么變化？
三、通過程序模擬定速巡航
第27課 學(xué)習(xí)活動
改變了輸入
導(dǎo)致控制系統(tǒng)的輸出發(fā)生了變化
改變了輸入和計算規(guī)則
導(dǎo)致控制系統(tǒng)的輸出發(fā)生了變化
控制定速巡航的程序中，車速的改變，相當(dāng)于改變了定速巡航系統(tǒng)的輸入，就會導(dǎo)致速度差值有所變化，系統(tǒng)會對車速進行相應(yīng)的調(diào)整；改變速度閾值，相當(dāng)于改變了定速巡航系統(tǒng)的計算規(guī)則，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前車速和新的計算規(guī)則進行車速調(diào)整。
三、通過程序模擬定速巡航
第27課 學(xué)習(xí)活動
我只要修改程序中定速巡航的速度，判斷條件就會發(fā)生變化。
是的，控制系統(tǒng)的輸出也會發(fā)生變化。
可見，計算機程序是實現(xiàn)控制系統(tǒng)功能的重要途徑。
三、通過程序模擬定速巡航
第27課 學(xué)習(xí)活動
1．定速巡航系統(tǒng)需要不斷對速度進行檢測，然后與標(biāo)準(zhǔn)速度進行比較，根據(jù)結(jié)果對速度進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。
2．定速巡航系統(tǒng)存在反饋，是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3．利用流程圖描述定速巡航的算法，可以更清楚地理解系統(tǒng)的工作原理。
第27課 課堂總結(jié)
1．定速巡航系統(tǒng)對車速的控制屬于開環(huán)還是閉環(huán)？與前面接觸過哪些控制系統(tǒng)類似？
第27課 拓展與提升
屬于閉環(huán)控制。與前面接觸的土壤濕度控制、光照強度控制、溫度控制等系統(tǒng)類似。
2．定速巡航系統(tǒng)啟動后，人們首先要設(shè)定一個標(biāo)準(zhǔn)速度（如80千米每小時），然后汽車就會保持這個速度行駛。如果正前方約49米有輛車，速度是60千米每小時， 汽車能否自動降低標(biāo)準(zhǔn)速度，以避免碰撞事故的發(fā)生呢？請查閱“智能巡航控制”“自適應(yīng)定速巡航”等資料，了解更加智能、更加安全的定速巡航功能。
第27課 拓展與提升
1．提示：復(fù)習(xí)閉環(huán)控制的工作過程。
答案提示：整個系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的機制，通過持續(xù)的檢測和調(diào)整，使車輛逐漸接近并保持在目標(biāo)速度范圍內(nèi)。控制器不斷監(jiān)測車速并根據(jù)誤差信號來調(diào)整油門和剎車的輸出，以使車輛保持穩(wěn)定的目標(biāo)速度。
2．提示：自適應(yīng)巡航比定速巡航更智能，它是一種基于雷達技術(shù)的駕駛輔助系統(tǒng)，它可以感知前方車輛的距離和速度，并根據(jù)前方車輛的速度自動調(diào)整自己的車速，以保持安全距離。
第27課 拓展與提升
下課啦！

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