高中通用技术苏教版(2019)必修2教学案 开环控制系统的工作过程

第四单元控制及其设计
第2节开环控制系统的工作过程
[学习目标]
（1）简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程
（2）闭环控制系统的基本组成
（3）简单的闭环控制系统的方框图
（4）控制器和执行器的作用
[课前预习]
1、控制的含义
2、控制的分类
3、控制的应用
（1）、人们按照自己的，通过一定的，使事物向，这就是控制。

（2）、理解一个控制现象，要明确、和。

如汽车方向驾驶，控制对象是，控制目的是，控制手段是。

（3）、按照执行部件的不同，控制分为、和。

[课堂导学]
【任务一】——理解控制系统
【技术体验】搭建雨水收集池水位报警装置
工作过程分析：
一、控制系统
1、 含义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉
及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。

2、控制系统通常又分为 控制系统和 控制系统。

【任务二】——分析开环控制系统工作过程
【技术体验】搭建定时浇水控制系统模型
二、开环控制系统
1、含义：控制系统的 不对系统的控制产生任何影响，这种控制
系统称为开环控制系统。

2、开环控制系统的方框图
输入量：控制系统的给定量，即控制系统为达到设定目标所需要的输入信号，作
用于控制对象或系统输入瑞，并可便系统具有预定功能或预定输出的物理量。

输出量：控制系统所要控制的量，使系统要达到的设定目标，表现于控制对象或
系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。

控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。

执行器：接受控制器输出的控制信号，产生具体的控制效果，使输出量产生预期
的改变，是控制系统实现目标达成的主要工作部件，直接对被控对象进行控制的装置或元件。

控制量：执行器的输出信号，一般也可为执行器所做的功的形式。

被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程
3、简单的开环控制系统工作过程
控制器接收到输入信号，命令执行器工作，执行器做功输出控制量，使被控对象
状态变化，从而输出既定目标。

实例说明：火灾报警控制电路基本组成如下面方框图所示：
【学生活动】
1、用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并
注明方框图中的各个环节的具体内容以及输入量、
输出量和控制量。

（1） 音乐喷泉的控制；
（2）公共汽车车门的开关控制。

2、列举你所了解的开环控制系统的例子，说明其控制的工作过程，并画出方框图。

【教师评析】
【典型示例1】如图所示是高速公路上普遍安装的超速自
动抓拍控制系统，其工作原理是：雷达将检测到的信号送
至控制主机进行处理和比较，如果发现超速车辆即启动摄
像头拍照，照片将作为处罚的依据。

请思考、回答下列题：
该控制系统的输入量、输出量分别是（ D ）
A. 车辆速度 交警处罚
B. 雷达 摄像头拍照
C. 雷达 车辆速度
D. 车辆速度摄 像头拍照
【典型示例2】如图所示为公共厕所人体感应自动供水系统示意图。

当探头检测到有人进入厕所，控制器控制电磁阀打开，向水箱供水。

请根据示意图和上述说明，完成下列题。

1. 该供水控制系统的执行器是（ D ）
A. 水箱
B. 进水阀 烟雾控制电路 烟雾信号 报警电路 报警器 报警信号 电 流
C. 探头
D. 电磁阀
2.适合用作探头的是（ A）
A. 红外传感器
B. 压力传感器
C. 水位传感器
D. 光敏传感器
[课堂检测]
1、下列关于开环控制系统的方框图描述错误的是（）
A．输入量即给定量，控制量即所要控制的量，也是控制系统的输出信号B．被控对象即控制系统中所要求控制的装置或生产过程
C．执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件
D．控制器即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件
2、自动烘手机的控制系统工作过程如下：红外传感器检测到手靠近时，鼓风机
和加热电炉丝开始工作，当人感觉到手干了，并离开时，红外传感器检测不到手信号，则鼓风机和加热电炉丝停止工作。

该控制属于：（）
A．手动控制，开环控制B．自动控制，开环控制
C．手动控制，闭环控制D．自动控制，闭环控制
3、以上自动烘手机的控制系统其执行器是（）
A．红外传感器B．鼓风机C．加热电炉丝D．鼓风机和加热电炉丝4、为了方便人们的出入，有些宾馆安装了自动门，当有人走近大门时，门就会
自动打开，在这个过程中，控制系统的输入量是（）
A．门的开启B ．门的关闭C．电机转动D．人体发出的信号
5、红外线水龙头控制原理是：当红外线感应器感应到人的红外线后，信号传输
给电磁阀，打开水龙头，然后延时一定时间再关闭。

这里水龙头的出水量是属于控制系统的（）
A.控制器
B.执行器
C.被控对象
D.被控量
6、自行车刹车装置的作用是制动和减速，当需减速或制动时，给握把施加一定
的力，通过杠杆系统，将刹车片压紧车圈（或轮轴），使车轮减速或制动(方框图如下)。

在这个控制系统中执行器是（）
A．握把B．杠杆系统C．刹车片 D ．车轮
7、声控灯控制系统中，传感器接收声音信号，经控制电路处理后驱动开关接通
或关闭灯泡。

该系统的控制对象是灯泡，控制量是（）
A．.灯泡的发光B．声音的大小C．电源电压的高和低D．开头的通与断8、如右图，随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术
的一种具体应用。

其工作过程是由“声－电转换装
置”将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，
这种电信号驱动电动机带动水泵转动。

音乐声信号强，
水泵的转速就快，喷头的压力就大，喷出的水柱就高。

反之，喷出的水柱就低。

音乐信号的强弱与喷泉水柱
的高低一一对应。

请回答以下问题：
⑴该控制系统的输入量和输出量分别是什么？
8题图
⑵从控制系统组成的角度，分析“声－电转换装置”在此控制系统中起什么作用？
⑶画出公园音乐喷泉自动控制系统的框图.
参考解答
1、A
2、B
3、D
4、D
5、D
6、C
7、D
8、(1)输入量是音乐声音，输出量是水柱高低；（2）声－电转换装置是控制器；（3）方框图为：
水泵
音乐声水柱高低
声－电转换装置水柱。