資源簡介

高中通用技術復習導學案二
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學習目標：
1、知道系統的概念、構成條件、子系統及系統的類型。知道系統的五個基本特征及系統優化的概念、系統設計的概念、應考慮的問題（目的，各部分間關系，優化）和步驟。
2、知道控制的定義及其分類，能區分控制的要素，了解控制應用的意義。
3、知道控制系統開環、閉環的含義以及會畫控制系統工作過程方框圖。
4、會進行閉環控制系統的工作過程及開環與閉環的比較。知道干擾因素、反饋的概念。了解反饋法、功能模擬法、黑箱法及控制系統設計的思路，了解閉環控制系統設計的基本要求。
學習重點：知道本單元知識結構，會運用知識解決簡單的實際問題。
學習難點：理解系統設計的優化及控制系統的工作過程。
學習過程：
（一）知識梳理
1、系統的概念、構成條件、子系統及系統的類型：由 、 、 和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體，成為系統。構成系統，必須具備三個條件：第一，至少要有 的要素（部分）才能組成系統；第二，要素（部分）之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；第三，這個整體具有的功能是 。系統有大有小，有復雜有簡單。對于較大型的系統和比較復雜的系統，根據一定的標準可劃分為若干子系統。根據需要，可以對系統進行不同的分類。例如，可把系統分為自然系統（如生態系統）和人造系統（如計算機系統）；也可把系統分為實體系統（生物系統、機械系統）和抽象系統（如哲學系統）。
2、系統的五個基本特征： 、 、 、 、 。
3、系統分析的概念、目的、步驟及原則：Ⅰ、為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬定一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統提出改進方案的過程，就是系統分析。Ⅱ、系統分析的出發點是為了發揮系統的整體功能，目的是 。Ⅲ、系統分析的一般步驟為：明確問題，設立目標→收集資料，制定方案→分析計算，評價比較→檢驗核實，作出決策。Ⅳ、系統分析的主要原則： 、 、 。
4、系統優化的概念：系統的優化是指在給定的條件（或約束的條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到 。
5、系統設計的概念、應考慮的問題（目的，各部分間關系，優化）和步驟：無論是簡單系統的設計，還是復雜系統的設計，都要對需設計的系統進行調查分析、籌劃研究、評價實施、運行實施等，指導完成一個能協調工作的實際系統，這一過程就是系統設計。系統設計應考慮的主要問題：①系統設計的目的與要求；②系統各部分之間的相互聯系與相互作用；③系統設計方案的優化。系統設計的步驟主要包括：將系統分解為若干子系統，確定個子系統的目標、功能及其相互關系，對子系統進行技術設計和評價，對系統進行總體技術設計和評價等。
6、控制的定義及其分類：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的 ，使事物向期望的目標發展，這就是控制。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有 和 。
7、能區分控制的要素（目的、手段、對象）：理解任何控制現象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。
8、控制應用的意義。 ：①控制應用到生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境，使之能滿足人們的需要。②提高勞動效率，減輕勞動這的勞動強度。③在軍事、國防等領域的應用，能對目標進行準確鎖定。
9、控制系統、開環、閉環的含義以及方框圖的繪制。
答：任何一種控制的實現，都要通過若干個環節，這些環節就構成了一個系統，稱為控制系統?？刂葡到y的 與 之間有一定的對應關系。控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。對于開環控制系統，通?？梢杂孟旅娴姆娇驁D來描述： 輸入量 輸出量
系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。其方框圖如下： 輸入量 輸出量
10、閉環控制系統的工作過程和開環與閉環的比較：Ⅰ、從反饋來看，閉環控制系統就是指在系統的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產生影響的控制系統。閉環控制系統的核心是通過反饋來減少 的偏差。Ⅱ、開環控制系統本身不能對被控量的偏差進行調整和補償。開環控制系統一般結構簡單，適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合。閉環控制系統的優點是控制精度高，不論何種原因造成系統的輸出量偏離給定量，閉環控制系統都會產生控制作用來減小這一偏差。與開環控制系統相比，閉環控制系統的設計比較麻煩，結構也相對復雜，構成控制系統的成本較高。閉環控制系統是自動控制中廣泛喜愛用的一種控制方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。
11、干擾因素：在控制系統中，除 （給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。在控制系統中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。在一控制系統中，干擾因素是需要克服的。而在有些情況下，卻可以利用干擾因素實現某種目的。（如在軍事演習中，A利用一定頻率的電磁波對B的信息指揮系統進行干擾，使之不能正常工作。）控制系統中，將輸出量通過適當的 返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。
12、反饋法、功能模擬法、黑箱法：利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統的輸出來調整系統的行為，使系統沿著預期的目標運行的方法，稱為 方法（如自動電水壺當水沸騰時自動切斷電源）。以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是 法。（如國際象棋的人機對弈。）把要研究的系統作為黑箱，通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統內部結構及其功能的方法，就是 法。（如拍打西瓜的表皮判斷西瓜的生熟。）
13、控制系統設計的思路和閉環控制系統設計的基本要求。 ：Ⅰ、要設計好一個控制系統：①明確這個系統要達到的目的是什么；②所要控制的對象是什么；③被控對象有哪些重要的特性；④被控量和控制量分別是什么；⑤外界的主要干擾因素有哪些；⑥選擇怎樣的設計方案既能達到目的，又經濟、易于實現；⑦如何選擇設備和原件。Ⅱ、對于簡單的閉環控制系統，有以下基本要求：①一個閉環控制系統要正常工作，首先必須是穩定的；②控制系統的控制精度必須符合要求，即系統的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內；③閉環控制系統應有較好的抗干擾性能。
（二）課堂練習
1、下列日常用語沒有反應系統整體性的是（　?。?br/>A．丟卒保車 B．三個小皮匠頂個諸葛亮 C．一招不慎，全盤皆輸 D．春捂秋凍
2．“嫦娥一號”的發射是由衛星系統、運載火箭系統、發射場系統、測控系統、地面應用系統五大系統協同工作完成的，這個過程主要體現了系統的：（ A ）
A．整體性 B．目的性 C．動態性 D．環境適應性
3．某校要對三幢新建的教學樓A、B、C進行裝修，假設每一幢教學樓裝修均依次分為水電安裝、木工和油漆三個施工過程，分別由相應的專業裝修隊依次完成，每個裝修隊在每幢樓的施工時間均相同，采用何種方式裝修，才能使裝修工期和資源利用最為合理：（　?。?br/>A．單一施工 B．依次施工 C．平行施工 D．流水施工
4．以下系統不屬于系統優化的是（ ）
A．農作物套種增產 B．施工從依次施工變為平行施工
C．電腦操作系統的升級 D．普通臺燈變為調光臺燈
5．在我們的日常生活中，有很多人工控制和自動控制現象，下列選項中全過程都是人工控制的是：（ C ）
①搖動轆轤提取井水②電梯的上下運行控制③農用灌溉抽水機抽水的控制④用氣筒給自行車輪胎充氣⑤駕駛汽車⑥普通自來水龍頭
A．①②④ B．②③⑤ C．①④⑤⑥ D．③④⑤
6．小明發現學校路燈有時由于沒有及時關閉而浪費用電，為此他設計了一個控制方案，能夠在天亮時關閉，天暗后打開。該控制系統應該屬于：（B ）
A．自動控制的閉環控制系統 B．自動控制的開環控制系統
C．手動控制的閉環控制系統 D．手動控制的開環控制系統
7．家用抽水馬桶的水箱水位控制系統，為了降低家用抽水馬桶水箱水位的高度，可采取的措施是：（ C ）
A．增大進水流量 B．減少進水流量
C．調節降低浮球的位置 D．調節升高浮球的位置
8．家里的衣服晾在陽臺外面常常會被雨淋濕，周杰同學發現這一問題后嘗試設計一種新型晾衣架。這種晾衣架在下雨時能自動將衣服收至雨蓬下，保證衣服不被雨淋濕。）該控制系統中，給控制電路輸入信號的元件應是：( C )
A．濕度傳感器 B．光敏傳感器 C．溫度傳感器 D.紅外線傳感器
普通家用電飯鍋的保溫控制(用雙金屬片開關控溫)系統為( D )
A．機械控制的閉環控制系統 B．電子控制的閉環控制系統
Ｃ．機械控制的開環控制系統 D．電子控制的開環控制系統
9．冰箱在恒溫控制工作過程中，會受下列因素影響而使其溫度發生改變：①開關冰箱門，②電源電壓不穩，③有人在冰箱邊烤火，④箱內溫控器失靈，其中屬于溫度控制系統中的干擾因素的是：（ A ）
A．①②③④ B．①②③ C．①②④ D．①③④
10．冰箱的溫控系統采用閉環控制，為了進一步提高其抗干擾性能，設計中采取的措施：（ C ）
A．增加反饋環節 B．提高壓縮機制冷量
C．提高箱體隔熱性能 D．說明書上建議用戶將冰箱遠離其他家用電器放置
11．下列選項中不屬于黑箱方法的是：（ A ）
A．國際象棋中的人機對弈 B．用萬用表去測試一段電路是否斷路
C．通過拍打西瓜表面來判斷西瓜成熟情況 D．中醫看病的“望聞問切”
7．汽車超載監測系統由以下幾部分組成：在收費站前每條車道上安裝壓力傳感器，它監測每輛汽車的重量，近旁裝有攝像頭，將通過車輛的車型、牌照攝下。這些信息傳入監測電腦，電腦能夠辨認出各種車型，并查明該型車的規定載重量，經過與實測數據對比，就能判明來車是否超載。
(1)請說出汽車超載監測系統的三個子系統：
、 、
12．夏天空調工作過程：打開空調后，用戶須設置一個設定溫度T。接著，微處理器就不斷地將溫度感應器探測出來的室內溫度t與設定溫度T進行比較：如果t > T，則微處理器發出指令使繼電器接通，這時壓縮機開始工作、制冷；如果t < T，則微處理器發出指令使繼電器斷開，這時壓縮機便不工作。這樣就達到了恒溫、制冷的效果。
（１）空調的制冷系統是屬于開環控制還是閉環控制？
（2）畫出控制系統方框圖。
13．家用壓力鍋的壓力控制系統是閉環控制系統，完成下列方框圖并說出干擾因素（兩點）：
、
被控對象
執行器
控制器
重錘
安全閥
控制器
（重錘）
執行器
（ ）
被控對象
（ ）
被控量
（ ）
給定量
（設定壓力）
檢測裝置
（ ）
控制量
（出汽量）
比較器

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