資源簡介

基本能力復習——通用技術(shù)
技術(shù)設(shè)計的性質(zhì)、分類及其知識產(chǎn)權(quán)
1、技術(shù)的性質(zhì)
（1）技術(shù)的目的性：技術(shù)源于人類的需求與愿望。
（2）技術(shù)的雙重屬性。自然屬性: 任何技術(shù)都必須符合自然規(guī)律，如永動機夢想的破滅；社會屬性: 技術(shù)必然要受到社會條件的制約，如新舊社會對傳染疾病的防范。
（3）技術(shù)的綜合性：技術(shù)設(shè)計需要綜合知識的應用，則重合作精神。
（4）技術(shù)的兩面性：技術(shù)應用推動社會發(fā)展、給人們帶來幸福，同時技術(shù)應用造成的負面影響不容忽視。
（5）技術(shù)的專利性
1）知識產(chǎn)權(quán)： 智力勞動者對創(chuàng)造性勞動取得成果后依法享有的一種權(quán)利。包括占有權(quán)、使用權(quán)、處分權(quán)和收益權(quán)。
2）知識產(chǎn)權(quán)的內(nèi)容:主要有著作權(quán)，如對圖書、音像資料的保護；商標：廠家或產(chǎn)品的標志性圖示；還有專利權(quán)。
3) 專利的三種特性:獨占性、時間性、地域性。
4) 專利的種類： 發(fā)明專利、實用新型專利、外觀設(shè)計專利。
5) 專利申請的原則：先申請原則，即先申請專利，后發(fā)表論文或公開，避免因過早公開技術(shù)而喪失保護機會。
6)專利的有效期：發(fā)明專利20年。實用新型專利10年。外觀設(shè)計專利10年。
7) 專利申請：主管單位是國家知識產(chǎn)權(quán)局（可登陸網(wǎng)站http://www.sipo.），一是自己直接申請；二是到專利事務所委托專利代理人代辦專利申請。
8）拓展：山東省近幾年青少年科技教育發(fā)展很快，中學生參加創(chuàng)新大賽或申報專利的層出不窮，學生專利主要針對實用新型專利，并且對參加高考自主招生有一定的幫助。
2、技術(shù)、發(fā)明、創(chuàng)新和專利分類
（1）技術(shù)發(fā)明、原理創(chuàng)新、發(fā)明專利：三者相類似，都將一定的原理運用到產(chǎn)品設(shè)計中，可以說是原創(chuàng)的第一個，具有開創(chuàng)性、時代性、引領(lǐng)性。如電燈泡將電能轉(zhuǎn)化成光能，太陽能熱水器將太陽能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。
（2）技術(shù)革新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、實用新型專利：都是對原有物的改進與完善，尤其是對結(jié)構(gòu)的改進，或?qū)ΜF(xiàn)有物的組合移植，使其有新的功效。
（3）外觀創(chuàng)新、外觀設(shè)計專利：是最常見，最簡單的設(shè)計，但最容易忽視。只對產(chǎn)品形狀、圖案、色彩的改進，不變其物品的功效。如包裝袋、各種不同外形的口杯。
設(shè)計的原則
設(shè)計的一般原則既是設(shè)計的規(guī)范，又是評價的尺度，同時是發(fā)明創(chuàng)造的準繩?？山Y(jié)合《技術(shù)與設(shè)計》新課程的開設(shè)特點：“課時新、全精美、可規(guī)范”來形象識記理解八大原則，即“科實新、全經(jīng)美、可規(guī)范”，以下加以形象化說明：
1、科學性原則：設(shè)計要遵循自然規(guī)律，利用一定的科學理論或原理，如飛機、汽車外型的流線型，可減少阻力。
2、實用性原則：“為我所用，服務于人，方便實用”。如電視遙控器的發(fā)明。
3、創(chuàng)新性原則：“改進變化，精益求精，耳目一新”?？蓮漠a(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)、材料、工藝等方面考慮改進實現(xiàn)創(chuàng)新。
4、安全性原則：安全性是產(chǎn)品設(shè)計最起碼的需求，如小孩玩具的棱角不能太鋒利。
5、經(jīng)濟原則：“物美價廉”，以最低的費用(成本)取得最佳的效果。
6、美觀性原則：“喜歡舒服，愛不釋手”，給人以美的享受。讓人們從產(chǎn)品的外觀和造型上得到美的體驗、享受和精神上的愉悅?？赏ㄟ^對產(chǎn)品造型、大小比例、使用材料、色彩搭配、裝飾圖案等設(shè)計組合來表達。
7、可持續(xù)發(fā)展原則：技術(shù)產(chǎn)品要考慮生態(tài)、環(huán)境、資源的長效性和可持續(xù)性，實用的同時要節(jié)能環(huán)保。
8、技術(shù)規(guī)范性原則：產(chǎn)品或設(shè)計要有統(tǒng)一的標準，達到互通互配的目的。如各種插頭插座的匹配。
設(shè)計的表達與交流
設(shè)計的交流主要依靠圖紙，圖紙就是工程技術(shù)界的“語言”。用于設(shè)計交流的圖通常有兩種：透視圖和三視圖。
1、圖紙的尺寸
尺寸界線、尺寸線（包括箭頭）、尺寸數(shù)字（包括必要的符號及字母）是構(gòu)成圖紙尺寸的三要素。
尺寸界線用細實線繪制，并由圖形的輪廓線、軸線或?qū)ΨQ中心引出。也可以借助圖形的輪廓線、軸線或?qū)ΨQ中心做尺寸界線。尺寸線的終端一般用箭頭表示尺寸的起止。尺寸數(shù)字表示構(gòu)件的真實大小，一般標注在尺寸線的上方，也可以標注在尺寸線的中斷處。水平尺寸的尺寸數(shù)字字頭朝上，垂直尺寸字頭朝左，傾斜尺寸字頭有朝上的趨勢。
常見尺寸標注方法：①角度標注；②直徑或半徑的標注；③球面的直徑或半徑的標注；
在標注角度尺寸時，尺寸界線沿徑向引出，尺寸線是以角度頂點為圓心的圓弧。
標注直徑或半徑尺寸時，應在尺寸數(shù)字前分別加注符號 或R，若標注球面的直徑或半徑時，應在符號 或R前再加注符號S。
2、透視圖：（也適用于美術(shù)考點）
（1）形成規(guī)律：近大遠小、近寬遠窄、近高遠低、不平行于畫面的平行線組的透視必交于一點（即滅點）。
（2）類型：按消失點的數(shù)目分：
①一點透視（又稱平行透視）可同時觀察到物體的前面和左右兩側(cè)的情況，因此一般用于室內(nèi)布置、庭園、街景或主要表達物體正面形象的透視圖。
②二點透視（又稱角透視）主要畫產(chǎn)品設(shè)計的效果圖
③三點透視（又稱斜透視）主要用于畫建筑物（尤其高大建筑）的效果圖
（3）畫法：設(shè)視平線，取消失點，向消失點連線，圖形畫在連線內(nèi)。
3、三視圖的基本投影規(guī)律：
主、俯兩視圖反映了物體的長度，而且長對正； 主、左兩視圖反映了物體的高度，而且高平齊； 左、俯兩視圖反映了物體的寬度，而且寬相等。
體驗技術(shù)設(shè)計與設(shè)計成果展現(xiàn)
一、設(shè)計的一般過程
技術(shù)設(shè)計從選題到制作成品都是創(chuàng)造性綜合實踐的過程。基本能力測試一般結(jié)合科學、綜合實踐、研究性學習出題考查。主要測試學生實踐能力，中學生親歷幾次技術(shù)設(shè)計活動對提高基本能力至關(guān)重要。
1、確定主題：發(fā)現(xiàn)與明確問題。
2、制定方案：最關(guān)鍵的創(chuàng)造性活動，需要集思廣益、設(shè)計方案。可分為：收集處理信息，構(gòu)思設(shè)計方案，主要是在大腦中反復設(shè)計修改，將大腦中無形的設(shè)想變成有形的草圖以便交流；主要掌握三視圖的畫法:主俯視圖長對正，主左視圖高平齊，左俯視圖寬相等；最后評價選擇合適的最佳設(shè)計方案。
3、制作樣品：即展示設(shè)計成果，對于制作工程較大的一般先制作模型，用來測試、評價、完善性能；對于設(shè)計簡單、容易制作的產(chǎn)品可直接制作事物原型。還需了解有關(guān)材料，工具，設(shè)備及工藝方面的常識。
4、評價優(yōu)化：評價設(shè)計成果是否符合設(shè)計的“八大基本原則”，比如科學、實用、創(chuàng)新、安全、經(jīng)濟、美觀、可持續(xù)發(fā)展、技術(shù)規(guī)范原則，其中技術(shù)測試是檢驗產(chǎn)品性能及質(zhì)量的科學手段，存在于生產(chǎn)施工前、生產(chǎn)施工過程、生產(chǎn)成品的測試中。
5、產(chǎn)品說明：產(chǎn)品說明書是設(shè)計者和使用者之間溝通的紐帶，說明書的撰寫要力求實事求是，不能夸大設(shè)計產(chǎn)品的性能，必須標明有可能帶來的負面影響及安全隱患；表達要準確，不能用模棱兩可的詞語，更不能有誤導性的語言；要通俗易懂，盡可能采用簡單明了的語言，規(guī)范的字體。
二、展現(xiàn)設(shè)計成果材料
材料的品種很多，常見的材料可以分為三類：天然材料、合成材料、混合材料。
1、天然材料：是指取材于大自然且保持原來特質(zhì)的材料，如木材、黏土、石材等。
2、合成材料：又稱人造材料，是人為把不同的物質(zhì)經(jīng)化學方法或聚合作用而成的材料，其特質(zhì)與原料不同，如塑料、玻璃、鋼鐵等。
3、混合材料：是天然材料和合成材料的綜合，如膠合板、紙、混紡材料等，混合材料會保持部分原來的特質(zhì)。
三、工具和設(shè)備常識
1、木工工具：常用的木工手工工具有鋸、刨、鑿、斧、鉆及度量畫線工具等，木工最基本的設(shè)備是工作凳或工作臺，此外還有鉆孔機、鋸床、平刨機、木工車床等。
2、鉗工工具：畫針、畫規(guī)、樣沖、角尺、銼刀、手錘及鏨子、攻絲工具（絲錐和攻絲絞手）、套絲工具（扳牙和扳牙架）、鉗工量具（游標卡尺、螺旋測微器、百分表等），鉗工常用基本設(shè)備有鉗臺、臺虎鉗、砂輪機和鉆床等。
四、工藝常識
是人們利用工具、設(shè)備對原材料或半成品進行技術(shù)處理，使之成為最終產(chǎn)品所進行的技術(shù)活動的總合。簡單的說，就是將圖紙表達的設(shè)計方案變成實體產(chǎn)品的生產(chǎn)活動的總合。工藝是保證生產(chǎn)順利實施，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段。不同材料、不同產(chǎn)品的工藝過程有所不同。
再創(chuàng)設(shè)計新意
1、創(chuàng)新思維的特征
（1）開放性：敢于突破思維定勢，樂于接納新信息，善于輸出新信息；能夠打破現(xiàn)有框架的束縛，把設(shè)計過程視為推陳出新的過程。如牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。
（2）多向性：善于從不同角度思考問題，設(shè)計時能提出多種設(shè)想，能靈活地變換影響事物的因素。當思維在一個方向受阻時，善于轉(zhuǎn)向思考或逆向思考。如人和物過河有多少方案？
（3）獨立性（或叫獨創(chuàng)性、求異性）：這種思維方式敢于追求與眾不同、前所未有的見解，能大膽突破前人設(shè)計的時代局限。如半導體的發(fā)明。
2、技術(shù)試驗的方法
技術(shù)測試是檢驗產(chǎn)品性能、質(zhì)量的科學手段，技術(shù)測試包括各種技術(shù)檢測和技術(shù)試驗。技術(shù)試驗不僅是對技術(shù)成功與否的驗證，更是發(fā)現(xiàn)問題、探究規(guī)律、優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵。
（1）優(yōu)選試驗法：運用數(shù)理統(tǒng)計的方法，選定若干次典型意義的試驗，邏輯地推出全部試驗所達到的最佳效果，這種試驗方法稱為優(yōu)選試驗法。如不同品種水稻的對比試驗。
（2）模擬試驗法：通過再現(xiàn)的形式來模擬現(xiàn)實發(fā)生情況的方法稱為模擬試驗法。如汽車的碰撞試驗，在專用的場所模擬現(xiàn)實中的撞車事故，以考查汽車的性能。
（3）虛擬試驗法：利用計算機技術(shù)來虛擬現(xiàn)實中的技術(shù)設(shè)計原型并進行試驗的方法稱為虛擬試驗法。如：用計算機模擬“勇氣”號火星探測器登陸火星表面的場景效果。
（4）強化試驗法：通過擴大和強化試驗對象的作用，以提高試驗效率的方法稱為強化試驗法。
（5）移植試驗法：在相互具有差異的事物之間，將某些共同相關(guān)的因素從一物移植到另一物進行試驗，這樣的方法就是移植試驗法。如：作物的移植、學習方法的借用等。
產(chǎn)品的使用和維護
產(chǎn)品說明書也稱用戶手冊，用于指導用戶選擇產(chǎn)品、使用產(chǎn)品，幫助用戶了解產(chǎn)品的特性，確保用戶正確安全地使用產(chǎn)品。
1、產(chǎn)品說明書的形式。
①條款直述式：例如某冰箱的說明書形式，這種形式的好處是條理清楚醒目。
②自問自答式：說明書將要說明的內(nèi)容歸納成問題，按照一定順序提出并逐一作答。
2、產(chǎn)品說明書的結(jié)構(gòu)。
①設(shè)計說明：主要介紹產(chǎn)品的現(xiàn)有性能特征、產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)。
②使用說明：主要介紹本產(chǎn)品具體的、正確的操作和使用方法。
③注意事項：主要介紹在使用該產(chǎn)品的時候要著重注意的事項，或者是有可能產(chǎn)生的負面作用，以消除在使用過程中或違規(guī)操作后有可能帶來的安全隱患。還包括出現(xiàn)意外情況時的應急解決方法和出現(xiàn)故障時的正確處理方法。
④聯(lián)系方式：主要寫清生產(chǎn)單位名稱、地址、郵編、電話、傳真及網(wǎng)址等。
3、撰寫產(chǎn)品說明書的原則：實事求是；表達準確；通俗易懂；體現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計特點并有所側(cè)重。
通過不倒翁理解結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
1、不倒翁
是一種歷史悠久的玩具，深受兒童的喜愛，傳統(tǒng)的不倒翁是紙身泥底的?，F(xiàn)在制作不倒翁的材料多種多樣，但是所有的不倒翁都有相同的特點：上半身為空心殼體、下半身是一個實心的半球體，底部為圓形，重心比較低。當你將它傾斜以后，它的重力與它的著地點之間就產(chǎn)生了一個力矩，在這個力矩的作用，使不倒翁恢復原來的狀態(tài)，所以不倒翁就不停地搖擺起來，但不會倒下去。如人們常見的“不倒翁杯”。
2、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
屬于《 技術(shù)與設(shè)計I 玲結(jié)構(gòu)與設(shè)計章節(jié)的知識。主要研究物體保持平衡狀態(tài)的能力，物體的狀態(tài)受到干擾后，有所波動，但擾動消失后，能重新回到原來的平衡狀態(tài)，則稱為穩(wěn)定，不回到原來的平衡狀態(tài)，稱為不穩(wěn)定。
( l )影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
① 結(jié)構(gòu)幾何形狀。
② 支撐面大小。
③ 重心位置（重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)地面的范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的）。
（2）增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法
①常見方法：增大底面積；降低重心位置；利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu)。
②減少長細比：長細比是指結(jié)構(gòu)的縱向長度與橫向截面的最大尺寸（如圓的直徑）之比。構(gòu)件的長細比越大越容易彎曲和變形。
3、結(jié)構(gòu)的強度
是指物體結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，強度的大小用應力來衡量。影響結(jié)構(gòu)強度的因素：①結(jié)構(gòu)的形狀；②結(jié)構(gòu)的材料 ；③材料的連接方式。
結(jié)構(gòu)的類型
1、實體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。
受力特點：外力分布在整個體積中。實體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。
案例分析：長城、三峽大壩、廚房中的菜板子、實心墻、古代的城墻、柱子、實心球等。
2、框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。
受力特點：支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載。
框架結(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。
案例分析 ：窗戶、畫框、房子、竹排、蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥、高壓輸電鐵塔。
3、殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。
受力特點：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔承受，抵抗變形。
殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場館建設(shè)中用得很多。
案例分析：頭盔，汽車飛機外殼、飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、核桃、瓜子、西瓜、鍋碗瓢盆……
流程與設(shè)計
1、認識流程：流程是一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進行的程序。基本要素是環(huán)節(jié)和時序，時間上的先后順序稱之為時序，體現(xiàn)了具體活動內(nèi)容的先后關(guān)系。環(huán)節(jié)是指整個過程的小過程，是間斷性的過程概括。流程的表達有：文字表達，表格表達，圖示表達（流程圖）。
2、流程圖：最常用的形式是框圖，方框里的內(nèi)容是每個環(huán)節(jié)要完成的任務，箭頭方向表示時序（有的用數(shù)字序號表達時序）。流程圖反映了環(huán)節(jié)、時序的具體情況。識讀流程圖的要點是：
（1）找流程的環(huán)節(jié)，明確每個環(huán)節(jié)的功能和作用。
（2）弄清流程中時序的體現(xiàn)與特征。
3、流程設(shè)計的步驟：
　　第一步：首先要明確設(shè)計的目的和任務，明確流程所應遵循的內(nèi)在變化規(guī)律。
　　第二步：要分析現(xiàn)有材料、設(shè)備、資金、人員、工藝和環(huán)境等因素。
　　第三步：列出流程涉及的主要事項，并進行初步的排列。
　　第四步：分析各事項（步驟）之間先后順序，合理地安排流程的時序和環(huán)節(jié)。
　　第五步：選擇一個合適的表達方式畫出流程圖，對于有嚴格時間的時序，要標注時間。
4、流程優(yōu)化：為了提高效率、降低成本，可以改變時序和環(huán)節(jié)的順序，也可增減環(huán)節(jié)。
系統(tǒng)與設(shè)計
本模塊知識通常和人文與社會、生活、辯證統(tǒng)一的哲學思想分析解決問題相結(jié)合。
1、認識系統(tǒng)
系統(tǒng)是由相互依存的若干個部分組成的、具有特定功能的有機整體。構(gòu)成系統(tǒng)的若干元素相互依存、相互作用，并完具有特定功能。
2、構(gòu)成系統(tǒng)必須具備的三個條件
第一、至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)。
第二、要素（部分）之間相互聯(lián)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各個要素（部分）的功能所沒有的。
3、系統(tǒng)的類型：
系統(tǒng)不僅有大有小，而且其結(jié)構(gòu)、功能、行為和環(huán)境也不盡相同，系統(tǒng)可按照不同的標準和需要分類：
（1）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)。
自然系統(tǒng)：是自然形成的系統(tǒng)。如人體系統(tǒng)。人造系統(tǒng)：是由人制造加工而成的系統(tǒng)，也稱人工系統(tǒng)，如人造地球衛(wèi)星、各種文具、橋梁、樓房等建筑物。由自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)復合而成的系統(tǒng)，稱為復合系統(tǒng)，如城市系統(tǒng)、村落系統(tǒng)等。
（2）實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)。
實體系統(tǒng)：由看得見、摸得著的具體實體為元素所構(gòu)成的系統(tǒng)，也稱硬系統(tǒng)。如：機器的傳動系統(tǒng)、棚室的采暖加熱系統(tǒng)等。抽象系統(tǒng)：由一些概念、原理、方法、制度、程序等為元素構(gòu)成的系統(tǒng)，也稱概念系統(tǒng)、軟系統(tǒng)。如哲學、智力競賽軟件系統(tǒng)等。
（3）動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)。
靜態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，不隨時間的推移延續(xù)而變化的系統(tǒng)。如棚室環(huán)境系統(tǒng)、大橋、公路、房屋等。動態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)具有產(chǎn)生、變化與發(fā)展、消亡過程的系統(tǒng)。如學校，它不僅有建筑物還有教師、學生；城市系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)。
絕大多數(shù)系統(tǒng)屬動態(tài)系統(tǒng)；靜態(tài)系統(tǒng)是有條件的、暫時（階段性）的和相對的。
（4）開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)。
封閉系統(tǒng)：是與外界無明顯聯(lián)系的系統(tǒng)，如密閉罐中的化學反應，停建或緩建的工程。開放系統(tǒng)：與外界環(huán)境有信息、物質(zhì)和能量交互作用，如商業(yè)系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)與環(huán)境之間，不斷地、廣泛地交換，不斷地輸入、輸出，系統(tǒng)才會具有生命力。絕對的封閉系統(tǒng)是很少見的。
4、系統(tǒng)的基本特性：
（1）整體性：也稱集合性，注重整體，不是各個要素（部分）的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)所沒有的。例如：一堆沙子，鋼材，水泥散放在一起沒有什么意義，但如果將它們按照一定的比例配置則成建筑結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和。
（2）相關(guān)性：也稱關(guān)聯(lián)性，是指組成系統(tǒng)的各要素之間相互作用、相互聯(lián)系。
（3）目的性：也稱功能性，任何系統(tǒng)都具有特殊的功能。
（4）環(huán)境適應性：系統(tǒng)與其所處的環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)必須適應外部環(huán)境的變化。
5、系統(tǒng)設(shè)計的步驟：主要包括將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，確定各子系統(tǒng)的目標、功能及相互關(guān)聯(lián)，對子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計和評價，對系統(tǒng)進行總體技術(shù)設(shè)計和評價等。
控制與設(shè)計及其典型閉環(huán)控制分析
一、認識控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是用以完成一定控制任務的元、部件的組合。控制系統(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡單的控制系統(tǒng)由兩部分組成，即被控對象和控制裝置。其中的控制裝置，包括傳感器、控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)，對于閉環(huán)系統(tǒng)來說，還包括反饋環(huán)節(jié)與比較環(huán)節(jié)。
1、開環(huán)控制
是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程，其系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的控制作用產(chǎn)生影響。如電子門鈴、聲光控開關(guān)、遙控器、防盜報警系統(tǒng)、鬧鐘定時控制系統(tǒng)。系統(tǒng)圖示：
2、閉環(huán)控制
系統(tǒng)的輸出量要返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響，信息流經(jīng)一個閉合環(huán)路。信息除了自輸入端單向傳至輸出端外，還要將輸出信息反傳給輸入端（比較環(huán)節(jié)），存在信息逆向流動。如保溫電飯鍋的保溫控制、電冰箱制冷控制、空調(diào)的溫度控制。系統(tǒng)圖示：
3、開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別
開環(huán)系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。在閉環(huán)系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間，還有一條從輸出量返回到輸入端的反饋環(huán)節(jié)，它們形成了一條閉合回路，反饋環(huán)節(jié)使得輸出量的改變對控制的過程產(chǎn)生直接影響。即閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比增加了一個反饋、比較、判斷的過程。
二、控制系統(tǒng)框圖
1、控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié)
傳感器：感知信號并傳遞信號至下一環(huán)節(jié)。
控制器：根據(jù)傳送來的信號產(chǎn)生控制器信號并傳送到下一環(huán)節(jié)。傳送來的信號在開環(huán)系統(tǒng)中是有傳感器直接傳送過來的，而閉環(huán)系統(tǒng)中是比較環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的信號。
執(zhí)行器：是控制器輸出信號的執(zhí)行機構(gòu)。
比較環(huán)節(jié)：比較輸入量與反饋量的大小與極性，產(chǎn)生信號，再傳給控制器。
2、通道與回路
信息流經(jīng)的路徑叫做通道。閉環(huán)控制系統(tǒng)有兩類基本通道：前向通道和反饋通道。前向通道中，信息流自系統(tǒng)輸入量，經(jīng)比較環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器直至被控對象。反饋通道中，信息流來自被控環(huán)節(jié)的輸出量，流經(jīng)反饋環(huán)節(jié)，再反饋到系統(tǒng)的輸入端（比較環(huán)節(jié)）。兩條通道，構(gòu)成閉合回路，即閉環(huán)，簡稱回路。
3、繪制框圖的方法
依次確定系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)：被控對象，執(zhí)行器，控制器，反饋環(huán)節(jié)（對閉環(huán)系統(tǒng)而言）。
確定被控量（輸出量）、控制量、輸入量、反饋量和偏差量。
用帶箭頭的直線表示信息在系統(tǒng)中流動、傳遞的方向與過程，再加上比較環(huán)節(jié)（閉環(huán)系統(tǒng)）。
在繪制框圖中，先畫被控對象，再畫執(zhí)行器，接著畫控制器、反饋環(huán)節(jié)，最后比較環(huán)節(jié)，連線閉環(huán)，并標注各量。
三、典型的閉環(huán)控制——家用電冰箱的結(jié)構(gòu)和制冷原理圖
1、工作原理
家用電冰箱主要由壓縮機、冷卻器和散熱器組成，它們之間用一根管道相連。管道里裝有一種沸點很低的制冷劑。壓縮機在管道的底部，它使制冷劑不斷地在管道里循環(huán)。制冷劑流動到狹窄的毛細管時，受到強大壓力，由氣態(tài)變成液態(tài)，通過散熱器對外放出熱量。當制冷劑通過較粗的管道組成的冷卻器時，由于壓力突然降低，制冷劑由液態(tài)立即變?yōu)闅鈶B(tài)，從而吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度降低，達到制冷的效果。
2、結(jié)構(gòu)原理圖
3、控制分析
輸入：根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預先設(shè)置一個恰當?shù)睦洳販囟取?br/>控制（處理）：由電子電路組成,核心部件是一個微處理器——微型電腦。能對預置設(shè)定的溫度和輸出中檢測到的電信號進行比較、分析和判斷，并發(fā)出命令。
輸出：由電磁繼電器組成。當它接到“接通”壓縮機指令時，便接通壓縮機工作電路。當它接到“停止”的指令時，繼電器便斷開壓縮機的工作電路。
檢測與反饋：主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器裝在冷藏室內(nèi)，它將檢測到的冰箱冷藏溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒎答伒诫娮涌刂葡到y(tǒng)的控制（處理）部分。
提升自己的技術(shù)素養(yǎng)必看案例——電飯煲原理
如圖所示是電飯煲電路簡圖。其中，K1為限溫開關(guān)，K2為雙金屬片保溫開關(guān)，R為電熱盤中管狀電熱元件，T為熱熔式超溫保護器，R1、R2為限流電阻，L1為煮飯指示紅色氖燈，L2為保溫指示黃色氖燈。試述電飯煲的工作過程。
原理如下：電飯煲的奇異功能，就在于K1、K2兩個開關(guān)的妙用。插頭插入電路，閉合K1之前，你會看到紅、黃兩指示燈交替發(fā)光。內(nèi)鍋溫度開始較低，雙金屬片開關(guān)K2自動接通，L2支路被短路，黃燈L2不亮，紅燈亮，且R發(fā)熱。當內(nèi)鍋溫度達到70攝氏度—80攝氏度時，K2自動斷開，由于R< 用手按下磁鋼式限溫開關(guān)K1，此時L2支路被短路，黃燈L2不亮，L1支路與R并聯(lián)，紅燈L1亮且R持續(xù)發(fā)熱。當內(nèi)鍋溫度達100攝氏度時，內(nèi)鍋中的水汽化完。飯煮熟后，K1自動跳開，如同K2自動跳開一樣的道理，進行上一段分析中的循環(huán)，米飯溫度保持在70攝氏度—80攝氏度范圍。一旦磁鋼式限溫開關(guān)K1失靈，內(nèi)鍋溫度過高時，熱熔式超溫保護器T將發(fā)揮作用，使電路斷開。（推薦理由：主要透過這一實例，了解簡單的物理電路知識、技術(shù)控制知識）

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