2022年高中通用技術(shù) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋3教案 蘇教版必修2

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1、2022年高中通用技術(shù) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋3教案 蘇教版必修2 教　　材：（鳳凰國標(biāo)教材）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 通用技術(shù)（必修2） 文檔內(nèi)容：閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋 章　　節(jié)：第四單元　控制與設(shè)計(jì) 第三節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋 課 時(shí)：第2課時(shí) 一、教學(xué)目標(biāo) 　　1. 理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程 　　2. 理解開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)區(qū)別 二、教學(xué)重點(diǎn) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，繪畫簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。? 三、教學(xué)難點(diǎn) 控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)的作用，閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。 四、教學(xué)方法 講授、實(shí)踐、

2、任務(wù)驅(qū)動。 五、設(shè)計(jì)思想 本節(jié)內(nèi)容在《控制與設(shè)計(jì)》一單元中起到舉足輕重的作用，不僅可使學(xué)生對閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理和和過程有深刻的認(rèn)識，而且對開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較有清晰的理解。 六、教學(xué)準(zhǔn)備 烘箱、畫架等 七、教學(xué)過程 閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程 [介紹]：閉環(huán)控制系統(tǒng)就是系統(tǒng)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(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過反饋環(huán)節(jié)克服干擾因素而使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。 [核心]：通過反饋來減少被控量(輸出量)的偏差。 [案例分析]：閱讀書上案例 [思考設(shè)計(jì)]：家用抽水馬桶是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)的水位控制。 [

3、思考]：在水箱的水位控制系統(tǒng)中，控制量還可以有其他選擇嗎？為什么？ （控制量是進(jìn)水閥的流量。放水、蒸發(fā)是干擾。） 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： （1）系統(tǒng)輸出量對控制作用有直接影響。 （2）有反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小誤差。 （3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)，可以自動減弱其影響。 [flash課件演示]：加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)： [實(shí)物展示]： 烘箱 溫度自動控制系統(tǒng)。首先用熱電偶來代替溫度計(jì)來測量溫度的值，然后對溫度的比較，當(dāng)小于恒溫箱給定時(shí)，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時(shí)，就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。 　加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)

4、的結(jié)構(gòu)圖： 控制器 閥門 水箱 檢測裝置（反饋） 水位 給定量 + - 小結(jié)： 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，控制精度較高，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控輸出端，及時(shí)調(diào)整輸入端，在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用廣泛，主要用于各種自動化控制。 課堂實(shí)踐：演示抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng) 目標(biāo)： 　　抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng)，在家庭生活中有著廣泛的應(yīng)用。通過剖析抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng)的工作過程，使學(xué)生了解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。 　　步驟： 　　1.準(zhǔn)備或組裝一套抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng)。 　　2.打開總開關(guān)、注水，注意觀測浮球的位置變化和控制閥門的狀態(tài)。 　　

5、3.當(dāng)注水停止時(shí)，觀測浮球的位置和控制閥門的狀態(tài)。 　　4.打開放水開關(guān)，水位下降，再次觀測浮球的位置變化和閥門的狀態(tài)。 　　記錄分析： 　　1.當(dāng)水位較低時(shí)，浮球位置較低，控制閥門處于導(dǎo)通的狀態(tài)，注水開始。 　　2.當(dāng)水位上升到一定水位時(shí)，浮球也上浮，使控制閥門處于關(guān)閉的狀態(tài)。 　　3.當(dāng)水位再次下降時(shí)，浮球下降，控制閥門處于導(dǎo)通的狀態(tài)，重新開始注水。 　　結(jié)論： 　　1.當(dāng)沒有水時(shí)（水位低時(shí)），浮球較低，控制閥門打開，注水。 　　2.隨著水位的上升，浮球上升，注水開始減小。 　　3.當(dāng)水位到達(dá)一定位置時(shí)，浮球控制閥門關(guān)閉，停止注水。 　　4.當(dāng)水全部沖走后，水位再次降低

6、，控制閥門打開，重新開始注水。 　　方框圖： 水位自動控制系統(tǒng)： 控制器 閥門 水箱 檢測裝置（反饋） 水位 給定量 + - 閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較 [介紹]： 閉環(huán)控制：反饋控制， 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動對被量產(chǎn)生的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。 開環(huán)控制：沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、成本低。在精度要求不高或擾動影響較小的情況下，這種控制方式還有一定的實(shí)用價(jià)值。 [提問回答]： ? 開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 能否自動調(diào)整和補(bǔ)償 ? ? 控制精度 ? ? 結(jié)構(gòu) ? ? 適用場合 ? ? [討論]： 紅綠燈定時(shí)控制（開），車流量控制（閉）。 檢測輸出（閉），否則（開）例如自動門檢測。 人工控制，自動控制，開環(huán)控制，閉環(huán)控制之間區(qū)別聯(lián)系 。 [補(bǔ)充]：起增強(qiáng)輸入信號作用——正反饋。 起減弱輸入信號作用——負(fù)反饋。正反饋不能進(jìn)行控制，會使系統(tǒng)的偏差越來越大。只有負(fù)反饋控制系統(tǒng)才能完成自動控制的任務(wù)。 負(fù)反饋控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)：檢測偏差，糾正偏差。 [作業(yè)]演示電開水器動畫，并說明控制方式