第十四课闭环电子控制系统的设计和应用选编
《闭环电子控制系统的设计和应用》学案教学提纲
第五章第二节《闭环电子控制系统的设计和应用》学案浙江省武义第二中学程妙仙2016.05【学习目标】1、理解简单闭环电子控制系统的工作原理2、掌握简单闭环电子控制系统设计、安装与调试3、掌握安装过程中常见问题的分析和解决【学习重点】简单闭环电子控制系统设计、安装与调试及安装过程中常见问题的分析和解决方法【学习难点】安装过程中常见问题的分析和解决【课时安排】1课时温故知新:第二节闭环电子控制系统的设计和应用闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同，它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。
它的方框图为：常见的闭环电子控制系统有家用电冰箱、空调、电热水器、太阳能热水器、智能电饭锅、现代化农业温室等等。
一、水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用水位控制器是指通过机械式或电子式的方法来进行高低水位的控制，可以控制电磁阀、水泵等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，根据选用不同的产品而不同。
1、设计要求Array（1）设计和制作一个水箱水位闭环电子控制系统。
（2）实现水塔水箱水位的自动控制。
2、设计分析（1）根据对设计要求的分析，水箱中的水位高度是被控量，水箱中的水是被控对象。
（2）由于对水箱中水位的高度变化有严格的要求，即要求水箱中储存的水不能超过某一水位（高水位），也不能低于某一水位（低水位），因此必须对被控量进行检测，并反馈所测得的结果。
实现这一控制必须采用闭环电子控制系统。
（3）根据闭环电子控制系统的方框图，选择合适的输入、控制（处理）、输出、检测部分的元器件（或实用电路）、设备等。
输入：三根裸露的硬铜线组成水位探头，A是高水位探头；B是低水位探头；C是零水位探头。
调整探头位置可改变输入量。
控制（处理）：由三极管开关电路组成。
水位传感器检测并反馈水箱的实际水位与设定值进行比较，经判断后发出向水箱送水或停止送水的指令。
输出：由继电器、电动机、水泵、水箱等组成。
《闭环电子控制系统的设计和应用核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年高中通
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案第一部分：导入在摩登工业控制领域，闭环电子控制系统被广泛应用于各种工业生产过程中，其作用是监测系统输出，与预期值进行比较，并根据比较结果对系统进行调节，以使系统输出达到期望值。
本导学案将介绍闭环电子控制系统的设计原理和应用技术，帮助学生深入理解控制系统的工作原理，掌握系统设计和调试的方法。
第二部分：进修目标1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和组成结构。
2. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和调试技术。
3. 能够应用闭环电子控制系统解决实际工程问题。
第三部分：进修内容1. 闭环电子控制系统的观点及作用。
2. 控制系统的闭环结构和开环结构。
3. 控制系统的传感器、执行器和控制器的功能和作用。
4. PID控制器的原理和调节方法。
5. 控制系统的建模和仿真技术。
第四部分：进修方法1. 理论进修：通过教室讲解、教材阅读等方式，了解闭环电子控制系统的基本原理和设计方法。
2. 实践操作：通过实验操作、仿真软件等方式，掌握闭环电子控制系统的调试技术。
3. 案例分析：通过实际案例分析，应用闭环电子控制系统解决实际问题，提高解决问题的能力。
第五部分：进修评估1. 教室小测验：对学生进行闭环电子控制系统的基本知识考核。
2. 实验报告：要求学生完成一个闭环电子控制系统的设计实验，并撰写实验报告。
3. 项目展示：要求学生结合实际案例，设计一个闭环电子控制系统解决实际问题，并进行项目展示。
第六部分：进修反馈1. 教师定期组织学生讨论，总结进修中的问题和困难，及时调整教学内容和方法。
2. 学生评判教学质量，提出改进建议，增进教学质量的提升。
通过本导学案的进修，置信学生们将对闭环电子控制系统有更深入的了解，掌握系统设计和调试的方法，为将来在工业控制领域发展奠定坚实的基础。
愿学生们在进修过程中勤奋钻研，不息提高自己的专业技能，为社会发展做出更大的贡献。
《闭环电子控制系统的设计和应用作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》作业设计方案第一课时一、作业设计背景随着电子技术的迅速发展，闭环控制系统在各个领域得到了广泛应用。
本次作业旨在通过设计一个闭环电子控制系统来帮助学生更好地理解闭环控制原理和应用。
二、作业设计目标1.理解闭环控制系统的基本原理和结构；2.掌握闭环控制系统的设计方法和实现步骤；3.能够运用闭环控制系统解决实际问题。
三、作业设计内容1.概念理解：学生需要理解闭环控制系统和开环控制系统的区别，掌握闭环控制系统的基本原理和结构。
2.设计思路：学生需要通过分析一个具体问题，确定闭环控制系统的设计目标和参数。
3.系统设计：学生需要设计闭环控制系统的传感器、执行器和控制器等部件，并确定反馈信号的采集和处理方式。
4.软件编程：学生需要编写相应的控制算法和程序，实现闭环控制系统的自动调节和稳定运行。
5.系统调试：学生需要对设计的闭环控制系统进行调试和优化，确保系统稳定性和性能。
6.应用拓展：学生可以根据实际需求对闭环控制系统进行扩展和改进，探索更多的应用场景。
四、作业评价标准1.理论深度：学生对闭环控制系统的原理和设计方法理解是否透彻。
2.设计能力：学生是否能够独立设计闭环控制系统，并解决实际问题。
3.实践操作：学生是否能够熟练运用各种工具和软件完成闭环控制系统的搭建和调试。
4.创新思维：学生是否能够在实际应用中灵活运用闭环控制系统，做出创新性的改进和拓展。
五、作业设计步骤1.明确作业目标和要求，向学生介绍闭环控制系统的基本原理和结构。
2.组织学生参与一个闭环控制系统的设计和实现，指导学生掌握相关知识和技能。
3.设计闭环控制系统的具体方案，包括传感器的选择、控制器的设计和程序的编写等。
4.组织学生进行系统的搭建和调试，帮助学生解决实际问题和提高技能。
5.评价学生的作业成果，并给予及时反馈和指导，促进学生的进步和提高。
通过以上设计方案，希望能够帮助学生深入理解闭环电子控制系统的设计和应用，提高他们的动手能力和创新思维，为未来的工程实践打下坚实基础。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案第一课时第一部分：导入问题1. 你对闭环电子控制系统的设计和应用有多少了解？2. 闭环电子控制系统在摩登社会中的重要性是什么？3. 你是否曾遇到过闭环电子控制系统设计中的挑战？如何解决的？第二部分：知识引入1. 什么是闭环电子控制系统？其主要组成部分有哪些？2. 闭环电子控制系统与开环电子控制系统有何不同？3. 闭环电子控制系统的设计原理是什么？如何保证系统稳定性和精度？第三部分：设计与应用1. 举例说明闭环电子控制系统在工业自动化中的应用途景。
2. 闭环电子控制系统在汽车工程中的应用有哪些？举例说明。
3. 如何依据闭环电子控制系统的要求设计合理的控制算法？请结合详尽案例说明。
第四部分：课后作业1. 调研一款闭环电子控制系统在某个领域的最新进步，写一份报告。
2. 分析一个详尽的闭环电子控制系统设计方案，提出你的建议和改进方向。
3. 总结闭环电子控制系统设计和应用中的难点和挑战，并提出解决方法。
第五部分：拓展阅读1. 《闭环电子控制系统的应用与进步》2. 《摩登控制理论在电子系统设计中的应用》3. 《闭环控制系统在航空航天领域的探究与应用》通过本导学案的进修，信任同砚们对闭环电子控制系统的设计和应用有了更深度的理解，期望大家能够在将来的进修和工作中将这些知识运用到实践中，为社会进步做出更大的贡献。
第二课时一、导言闭环电子控制系统是摩登工程控制中一种重要的控制方式，它通过不息地对系统的输出进行监测和调整，使得系统能够在一定范围内稳定运行。
本导学案将指挥同砚深度了解闭环电子控制系统的设计原理和实际应用，为同砚提供系统进修和精通闭环控制技术的基础知识。
二、进修目标1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和组成结构。
2. 精通闭环控制系统的设计方法和调整技术。
3. 能够应用闭环电子控制系统解决实际工程问题。
4. 提高同砚的动手能力和实践能力，培育同砚的工程思维和创新认识。
《闭环电子控制系统的设计和应用作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《有朋自遥方来》导学案第一课时一、教学目标1.了解作者屈原的生平宁创作背景。
2.理解《有朋自遥方来》的主题和意境。
3.精通诗歌的韵律和语言特点。
4.培育同砚的文学鉴赏能力和批判思维。
二、教学重点1.理解诗歌的内涵和意义。
2.精通诗歌的音韵和格律。
三、教学难点1.理解诗歌中的暗喻和隐喻。
2.理解诗歌的情感表达和抒发。
四、教学过程1.导入：通过介绍屈原的生平宁创作背景，引出今日要进修的《有朋自遥方来》这首诗歌。
让同砚了解作者的人生遭遇和情感体验，为后续的进修做铺垫。
2.分析诗歌：让同砚逐句理解诗歌的意义和情感表达，分析其中的暗喻和隐喻，揣摩作者的深意和思想内涵。
通过谈论和互动，引导同砚深度沉思诗歌中所蕴含的真理和感悟。
3.朗诵赏析：让同砚分组进行朗诵，并对其进行赏析评判。
通过朗诵，培育同砚的表达能力和情感表达，让他们更好地理解诗歌的意境和韵律之美。
4.评析谈论：展示不同版本的诗歌，并让同砚进行比照评析，探讨不同版本的表现方式和语言风格。
通过谈论，引导同砚对诗歌的奇特魅力和表现形式有更深度的熟识。
5.感悟理解：让同砚就自己的生活经历或体验，与诗歌中的情感表达进行比较和反思，理解其中的共鸣和启迪。
通过感悟理解，让同砚更好地理解诗歌的内涵和思想，增强对文学艺术的观览和鉴赏能力。
6.写作训练：让同砚以《有朋自遥方来》为题，展开自己的联想和情感表达，进行作文训练和创作。
通过写作训练，培育同砚的文学素养和写作能力，提高他们的语言表达和文学表现水平。
五、教学反思本节课主要盘绕《有朋自遥方来》这首诗歌展开，通过分析赏析和谈论，让同砚深度领悟诗歌的意义和情感表达，培育他们的文学鉴赏能力和批判思维。
通过朗诵赏析和写作训练，让同砚更好地理解诗歌的韵律和美学价值，提高他们的审美素养和创作能力。
在教学过程中，要重视激发同砚的思维和情感，引导他们主动参与和深度探讨，达到教学的预期效果。
第二课时一、导学目标1.了解《有朋自遥方来》的作者及作品背景。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案第一课时一、导言闭环电子控制系统是现代工程领域中的重要组成部分，广泛应用于各种自动化控制系统中。
本次导学案将围绕闭环电子控制系统的设计和应用展开，帮助学生深入了解闭环控制系统的原理、结构和应用。
二、学习目标1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和特点；2. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和步骤；3. 能够应用闭环电子控制系统解决实际问题；4. 培养学生的分析和解决问题的能力。
三、学习内容1. 闭环电子控制系统的基本概念和分类；2. 闭环电子控制系统的工作原理和结构；3. 闭环电子控制系统的设计方法和步骤；4. 闭环电子控制系统在工程领域中的应用案例。
四、学习过程1. 导入：通过引入实际案例或问题，引发学生对闭环电子控制系统的兴趣和好奇心；2. 理论学习：讲解闭环电子控制系统的基本概念、工作原理和结构，引导学生深入理解；3. 设计实践：组织学生进行闭环电子控制系统的设计实践，培养他们的动手能力和实践能力；4. 应用拓展：引导学生探讨闭环电子控制系统在不同领域的应用案例，拓展他们的知识视野；5. 总结反思：帮助学生总结本节课的重点内容，反思学习收获和不足之处。
五、教学评估1. 课堂表现：考察学生对闭环电子控制系统理论知识的掌握情况；2. 设计实践：评估学生在闭环电子控制系统设计实践中的表现和成果；3. 应用能力：考察学生对闭环电子控制系统在工程领域中的应用能力；4. 学习态度：评估学生学习过程中的积极性和主动性。
六、拓展延伸1. 鼓励学生参加闭环电子控制系统设计比赛或项目，提升他们的实践能力和团队合作能力；2. 鼓励学生阅读相关领域的书籍和论文，拓展他们的知识广度和深度；3. 鼓励学生关注闭环电子控制系统在未来科技发展中的应用前景，激发他们的创新意识和探索精神。
七、教学反思通过本次导学案的设计和实施，我深刻认识到闭环电子控制系统作为现代工程领域的重要组成部分，对学生的专业素养和实践能力有着重要的促进作用。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案第一课时导学目的：通过学习本导学案，学生将能够掌握闭环电子控制系统的基本原理、设计方法和应用技巧，了解闭环控制系统在各个领域的广泛应用，并能够独立进行闭环控制系统的设计和调试。
导学内容：1. 闭环电子控制系统的基本原理2. 闭环电子控制系统的设计方法3. 闭环电子控制系统的应用技巧4. 闭环电子控制系统在各个领域的实际应用案例导学步骤：第一步：引入通过引入“闭环电子控制系统”的概念，引起学生的兴趣，让他们了解到闭环控制系统在现代科技领域的重要性和广泛应用。
第二步：学习闭环电子控制系统的基本原理讲解闭环控制系统的基本概念、结构、工作原理和特点，介绍控制系统中的传感器、执行器、控制器等基本组成部分，并通过实例讲解闭环控制系统与开环控制系统的区别和联系。
第三步：探讨闭环电子控制系统的设计方法介绍如何根据系统要求确定闭环控制系统的结构和参数，讲解PID控制器的基本原理和调节方法，引导学生掌握闭环控制系统的设计步骤和技巧。
第四步：学习闭环电子控制系统的应用技巧通过实际案例分析，讲解闭环控制系统在工业自动化、智能家居、机器人控制等领域的应用技巧，引导学生掌握如何选择合适的控制算法和参数，优化系统性能。
第五步：了解闭环电子控制系统在各个领域的实际应用案例介绍闭环控制系统在航空航天、汽车工业、医疗器械等领域的应用案例，让学生了解闭环控制系统在实际工程中的重要作用和意义。
第六步：综合训练组织学生进行闭环电子控制系统的设计和调试综合训练，通过实践操作提高学生的实际能力和动手能力。
总结：通过本导学案的学习，学生将获得关于闭环电子控制系统的基本知识和技能，能够应用所学知识解决实际问题，提高自身的工程实践能力和创新能力。
愿学生在学习闭环控制系统的过程中取得更多的收获和成长！第二课时导学目标：1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和结构。
2. 理解闭环控制系统在工程领域中的应用。
3. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和步骤。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案一、导学目标：本导学案旨在帮助学生深入了解闭环电子控制系统的设计原理和应用，掌握闭环反馈控制的基本观点和方法，以及闭环系统在工程领域中的广泛应用。
二、导学内容：1. 闭环电子控制系统的基本原理- 开环系统与闭环系统的区别- 闭环反馈控制的作用及优势- 闭环系统的组成因素：传感器、控制器、执行器和反馈环节2. 闭环系统的设计方法- PID控制器的原理和调节方法- 系统建模与仿真技术- 系统稳定性分析与调节3. 闭环系统在工程领域中的应用- 电动机控制系统- 温度控制系统- 液压控制系统- 汽车自动驾驶系统三、导学步骤：1. 导入：通过实例引导学生了解闭环电子控制系统在平时生活和工程领域中的应用，激发学生进修兴趣。
2. 理论进修：介绍闭环电子控制系统的基本原理和设计方法，让学生了解闭环反馈控制的重要性和实用价值。
3. 实践操作：组织学生进行PID控制器的仿真实验，让学生通过实际操作掌握闭环系统的设计和调节技术。
4. 应用拓展：引导学生探讨闭环系统在不同工程领域中的应用案例，启发学生思考闭环控制技术的未来发展方向。
五、导学评估：1. 口头答辩：要求学生结合实例，阐述闭环电子控制系统的设计原理和应用途景，检验学生对知识的掌握和理解能力。
2. 实验报告：要求学生完成PID控制器的仿真实验，并撰写实验报告，评估学生对闭环系统设计和调节技术的应用能力。
六、导学延伸：1. 实地考察：组织学生参观工厂或实验室，了解闭环电子控制系统在实际工程项目中的应用情况，拓展学生的视野和思维方式。
2. 学科交叉：结合数学、物理等学科知识，深入探讨闭环系统的建模与仿真技术，培养学生跨学科综合能力。
七、导学总结：通过本导学案的进修，置信学生们能够全面了解闭环电子控制系统的设计原理和应用，掌握闭环系统的基本观点和方法，为将来在工程领域中应用闭环控制技术打下坚实的基础。
愿学生们在进修闭环电子控制系统的过程中，不息探索、实践，为科技创新和社会发展贡献自己的力量。
闭环控制系统的设计
04
闭环控制系统应用实例
温度控制系统设计
温度控制系统是闭环控制中常见的一种，主要用于工业和家庭环境中对温度的精 确控制。
温度控制系统通过温度传感器检测环境温度，并将该信号传输至控制器。控制器 根据预设的温度值与实际温度值的差异，输出相应的控制信号，如调节加热元件 的功率，以实现温度的精确控制。
液位控制系统设计
控制精度分析
分析系统输出与期望输出之间的误差大小和分布情况，评估控制精 度。
03
闭环控制系统设计方法
根轨迹法
总结词
根轨迹法是一种通过绘制闭环极点在复平面上的轨迹来分析控制系统稳定性的方 法。
详细描述
根轨迹法通过分析开环传递函数的极点位置变化来预测闭环系统的稳定性。通过 改变开环传递函数的某些参数，可以观察到闭环极点的变化，从而判断闭环系统 的稳定性。根轨迹法还可以用于确定系统对特定参数变化的敏感度。
闭环控制系统是一种反馈控制系统， 它通过比较实际输出与期望输出之间 的误差来调整系统的输入，从而减小 误差并使输出达到期望的目标值。
闭环控制系统的基本组成
总结词
闭环控制系统通常由控制器、受控对象、反馈通道和前馈通 道等部分组成。
详细描述
控制器是闭环控制系统的核心，负责接收输入信号并根据控 制算法计算输出信号；受控对象是实际需要控制的设备或系 统；反馈通道负责将受控对象的输出信号反馈回控制器；前 馈通道则用于补偿系统中的干扰和变化。
闭环控制系统的特点
总结词
闭环控制系统具有高精度、高稳定性和适应性强的特点。
详细描述
由于闭环控制系统采用了负反馈机制，能够实时监测系统输出并与期望值进行比较，因此具有高精度和高稳定性， 能够快速适应不同的输入和环境变化。此外，通过调整控制算法和参数，闭环控制系统还可以实现复杂的控制策 略和优化目标。
《闭环电子控制系统作业设计方案》
《闭环电子控制系统》作业设计方案第一课时一、设计目标本次作业设计旨在援助同砚加深对闭环电子控制系统的理解，在设计和试验中精通闭环控制系统的工作原理和方法，同时培育同砚的动手能力和解决问题的能力。
二、设计内容1. 硬件要求：Arduino开发板、蓝牙模块、电机、传感器等。
2. 软件要求：Arduino IDE开发环境、手机APP开发工具等。
3. 设计任务：设计一个闭环电子控制系统，实现通过蓝牙控制电机的转速，并实时监测电机的转速和温度。
三、设计步骤1. 硬件毗连：将Arduino开发板、蓝牙模块、电机和传感器按照电路图毗连好。
2. 软件编程：在Arduino IDE中编写程序，实现蓝牙模块和电机的通讯控制，以及传感器数据的采集和监测。
3. 手机APP开发：应用手机APP开发工具，设计一个简易的APP界面，实现通过蓝牙控制电机的转速和实时监测电机的状态。
4. 系统调试：对整个闭环电子控制系统进行调试和测试，确保系统正常工作并实现设计要求。
四、试验要求1. 按照设计步骤完成试验，并记录试验过程和结果。
2. 对试验中遇到的问题进行解决和分析，提出改进意见。
3. 撰写试验报告，包括试验目标、原理、方法、结果和结论等内容。
4. 试验过程中要注意安全，防止发生意外。
五、评分标准1. 完成试验设计要求的水平。
2. 技术实现的难度和创新性。
3. 试验报告的完备性和明晰度。
4. 试验过程中的表现和结果分析能力。
六、参考资料1. 《Arduino入门与实践》，清华高校出版社。
2. 《电子技术试验指导书》，高等教育出版社。
3. 《闭环控制系统原理与应用》，机械工业出版社。
七、总结通过本次作业设计，同砚可以深度了解闭环电子控制系统的原理和应用，提高试验能力和动手能力，培育解决问题的能力和创新思维。
期望同砚们能够勤勉完成试验设计，取得满足的效果，并将所学知识应用到实际工作和生活中。
愿大家在进修和实践中不息进步，成为优秀的电子工程师！第二课时一、设计目标本次作业设计旨在让同砚通过实际操作，深度理解闭环电子控制系统的工作原理和设计方法。
《闭环电子控制系统的设计和应用作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》作业设计方案一、课程背景《闭环电子控制系统的设计和应用》是一门电子工程专业的核心课程，主要介绍闭环电子控制系统的原理、设计方法和应用技术。
通过进修本课程，学生将掌握闭环电子控制系统的基本观点和原理，了解不同类型的闭环控制系统的特点和应用途景，掌握闭环控制系统的设计方法和调试技术，培养学生的实际操作能力和创新思维。
二、课程目标1. 理解闭环电子控制系统的基本原理和工作原理；2. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和调试技术；3. 能够独立设计和实现简单的闭环电子控制系统；4. 培养学生的实际操作能力和团队合作精神；5. 提高学生的创新认识和解决问题的能力。
三、课程内容1. 闭环电子控制系统的基本观点和原理；2. 不同类型的闭环控制系统及其特点；3. 闭环控制系统的设计方法和调试技术；4. 闭环电子控制系统的应用案例分析；5. 闭环电子控制系统的未来发展趋势。
四、作业设计方案1. 作业一：闭环电子控制系统原理分析要求学生选择一个闭环电子控制系统，对其原理进行深入分析，包括系统的输入、输出、控制算法、传感器和执行器等方面，撰写一份500字的报告。
2. 作业二：闭环电子控制系统设计与仿真要求学生根据给定的闭环电子控制系统要求，应用仿真软件进行系统设计和仿真，包括控制算法设计、参数调整和性能评估，提交一份仿真报告和设计说明。
3. 作业三：闭环电子控制系统实验与调试要求学生在实验室中搭建闭环电子控制系统实验平台，进行系统调试和性能测试，包括传感器校准、控制算法优化和系统稳定性检测，提交一份实验报告和调试记录。
4. 作业四：闭环电子控制系统应用案例钻研要求学生选择一个实际的闭环电子控制系统应用案例，对其进行深入钻研和分析，包括系统的设计思路、技术方案和应用效果，撰写一份1000字的钻研报告。
五、评分标准1. 作业内容完备、准确、清晰；2. 作业报告结构合理、逻辑清晰；3. 作业设计方法科学、操作规范；4. 作业实验数据准确、可靠、分析透彻；5. 作业钻研效果创新、有实际应用价值。
《闭环电子控制系统作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术粤科版》
《闭环电子控制系统》作业设计方案第一课时一、设计背景随着科技的不断进步，闭环电子控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
在汽车工业、航空航天、家用电器等领域，闭环电子控制系统都扮演着非常重要的角色。
因此，本次作业旨在通过设计一个闭环电子控制系统的方案，让学生们深入了解闭环控制系统的原理和应用。
二、设计目的1. 帮助学生了解闭环电子控制系统的基本原理和组成结构。
2. 提高学生动手实践的能力，培养他们解决问题的实际能力。
3. 激发学生对电子控制系统的兴趣，为日后的学习和工作打下基础。
三、设计内容1. 题目：设计一个闭环电子控制系统，实现对温度的实时监测和控制。
2. 设计要求：- 选定合适的传感器，实现对环境温度的准确监测。
- 设计合适的控制器，实现对环境温度的反馈控制。
- 编写程序，实现对环境温度的实时监测和控制。
- 设计一个简单的显示界面，显示当前温度和控制状态。
3. 设计步骤：- 第一步：确定系统的需求和功能，明确系统的输入和输出。
- 第二步：选择合适的传感器和控制器，确定系统的硬件结构。
- 第三步：根据系统需求，编写程序，实现监测和控制功能。
- 第四步：测试系统的功能和性能，对系统进行调试和优化。
四、设计方案1. 硬件部分：- 传感器：选择DS18B20数字温度传感器，具有高精度和稳定性，能够准确监测环境温度。
- 控制器：选择Arduino Uno控制器，具有强大的处理能力和丰富的接口，适合作为闭环电子控制系统的控制器。
- 显示器：选择LCD1602液晶显示屏，能够显示当前温度和控制状态。
2. 软件部分：- 程序设计：使用Arduino IDE编写程序，利用DS18B20传感器读取环境温度，并将数据传输给Arduino Uno控制器进行处理。
根据设定的温度阈值，控制器通过PID算法计算控制输出，控制加热器或制冷器工作，以实现温度控制。
- 显示界面：设计一个简单的显示界面，显示当前温度和控制状态，便于用户监测系统运行情况。
《闭环电子控制系统的设计和应用作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》作业设计方案一、课程背景《闭环电子控制系统的设计和应用》是电子信息工程专业的重要课程之一，旨在帮助学生掌握闭环电子控制系统的基本原理、设计方法和实际应用。
通过本课程的进修，学生将能够掌握电子控制系统的建模与仿真技术，设计并实现简单的闭环控制系统，并应用于实际工程中。
二、课程目标1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和分类；2. 掌握闭环电子控制系统的建模与仿真技术；3. 能够设计和实现简单的闭环控制系统；4. 能够将闭环电子控制系统应用于实际工程中。
三、作业设计方案1. 作业一：闭环电子控制系统建模与仿真要求学生选择一个简单的闭环电子控制系统，对其进行建模和仿真。
学生需要应用Simulink等仿真软件，绘制系统框图，建立数学模型，并进行仿真分析。
学生需要提交仿真结果和分析报告。
2. 作业二：闭环电子控制系统设计与调试要求学生选择一个具体的控制对象，设计一个闭环控制系统。
学生需要选择合适的传感器、执行器和控制器，进行系统设计和调试。
学生需要提交系统设计图纸、调试过程记录和调试结果。
3. 作业三：闭环电子控制系统应用案例分析要求学生选择一个实际工程案例，分析该案例中闭环电子控制系统的设计和应用。
学生需要对系统结构、控制算法和性能进行分析，提出改进建议。
学生需要提交案例分析报告和改进建议。
四、评分标准1. 作业一：仿真结果准确，分析透彻，报告清晰，得分占比30%；2. 作业二：系统设计合理，调试过程记录完备，调试结果稳定，得分占比40%；3. 作业三：案例分析深入，改进建议合理，报告撰写规范，得分占比30%。
五、参考资料1. 《摩登控制理论与应用》2. 《数字控制系统设计与应用》3. 《自动控制原理与设计》六、作业提交要求1. 作业需按时提交，逾期不予评分；2. 作业需以电子文档形式提交，包括仿真结果、设计图纸、调试记录和案例分析报告；3. 作业需按照评分标准要求完成，否则扣分处理。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案第一课时导学目标：1. 理解闭环电子控制系统的定义和原理；2. 掌握闭环电子控制系统的设计步骤和方法；3. 了解闭环电子控制系统在各种实际应用中的具体案例。
一、认识闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种通过传感器实时监测系统输出，并通过控制器对系统进行反馈控制的系统。
它由传感器、控制器和执行器组成，实现对系统的精准控制，并保持系统在目标状态下稳定运行。
二、闭环电子控制系统的设计步骤1. 系统建模：根据系统的输入输出关系，建立数学模型，包括系统的传递函数和状态空间方程。
2. 控制器设计：选择合适的控制策略和参数，设计闭环控制器。
3. 系统仿真：利用仿真软件对闭环系统进行模拟，评估控制性能。
4. 实际验证：将设计好的闭环电子控制系统实施到实际系统中，进行试验验证。
三、闭环电子控制系统的应用案例1. 温度控制系统：通过传感器监测环境温度，控制器根据设定值调节加热器或制冷器的工作，实现对温度的精准控制。
2. 液位控制系统：通过传感器监测液位高度，控制器根据设定值控制阀门开关，实现对液位的稳定控制。
3. 电动机速度控制系统：通过传感器监测电动机转速，控制器根据设定值调节电动机的输入电压或频率，实现对电动机速度的精准控制。
综上所述，闭环电子控制系统是一种重要的控制技术，在工业自动化、机器人、航空航天等领域有着广泛的应用。
通过深入学习闭环电子控制系统的设计和应用，可以为学生提供实用的技朋，培养其工程实践能力和创新思维。
希望同学们能够认真学习本节课内容，掌握闭环电子控制系统的基本原理和设计方法，为未来的学习和实践打下坚实的基础。
第二课时一、导学目标：1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和特点；2. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和应用技巧；3. 能够独立设计简单的闭环电子控制系统并进行实际应用。
二、导学内容：1. 闭环电子控制系统的概念及原理：闭环电子控制系统是通过传感器实时采集被控对象的反馈信息，并通过控制器进行分析和比较，调节执行器的动作，使系统输出达到设定值的控制系统。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案导学目标：1. 理解闭环电子控制系统的基本原理和结构。
2. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和应用技巧。
3. 能够运用闭环电子控制系统解决实际问题。
导学内容：一、闭环电子控制系统的基本原理1. 闭环电子控制系统是指通过传感器采集反馈信号，并根据反馈信号对控制对象进行调节的系统。
2. 闭环电子控制系统由传感器、控制器、执行器和控制对象组成。
3. 闭环电子控制系统通过比较期望输出和实际输出之间的差别，实现自动调节和控制。
二、闭环电子控制系统的设计方法1. 确定控制对象和控制要求，包括输入信号、输出信号和控制精度等。
2. 选择合适的传感器和执行器，确保传感器能够准确捕捉控制对象的状态变化。
3. 设计控制器，包括PID控制器、模糊控制器等，根据实际情况选择合适的控制算法。
4. 进行系统建模和仿真，验证闭环电子控制系统的性能和稳定性。
5. 调试和优化闭环电子控制系统，保证系统能够稳定运行并满足控制要求。
三、闭环电子控制系统的应用技巧1. 在工业自动化领域，闭环电子控制系统广泛应用于机械加工、流程控制、电力系统等领域。
2. 在智能家居领域，闭环电子控制系统可以实现智能灯光控制、温度调节、安防监控等功能。
3. 在无人驾驶领域，闭环电子控制系统是实现自动驾驶的关键技术之一，可以提高驾驶安全性和舒适性。
导学案例：某工厂的生产线需要实现温度控制，要求温度稳定在40摄氏度摆布。
设计一个闭环电子控制系统来实现这一目标。
1. 确定控制对象为加热器，控制要求为温度稳定在40摄氏度。
2. 选择温度传感器和加热器作为传感器和执行器。
3. 设计PID控制器，根据温度传感器的反馈信号对加热器进行控制。
4. 进行系统建模和仿真，调试PID参数，确保系统稳定性和控制精度。
5. 最终实现温度在40摄氏度摆布的稳定控制。
导学反思：通过进修闭环电子控制系统的设计和应用，我们不仅能够理解其基本原理和结构，还能够掌握实际应用技巧，为未来的工程实践打下坚实基础。
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案第一课时一、导学案背景在现代工业生产和智能控制领域中，闭环电子控制系统起着至关重要的作用。
它通过传感器采集反馈信号，经过控制器进行处理，最后输出控制信号控制执行器的运动，实现对被控对象的精准控制。
因此，深入了解闭环电子控制系统的设计原理和应用方法对提高工程技术人员的实践技能和创新能力至关重要。
二、学习目标1. 了解闭环电子控制系统的基本概念和工作原理。
2. 掌握闭环电子控制系统的设计流程和方法。
3. 熟悉闭环电子控制系统在工业生产和智能控制领域的应用案例。
4. 提升解决实际工程问题的能力和创新意识。
三、学习内容1. 闭环电子控制系统的定义及分类。
2. 闭环控制系统的结构和基本原理。
3. 控制系统中传感器、控制器和执行器的作用和特点。
4. 闭环电子控制系统的设计步骤和方法。
5. 闭环电子控制系统在工程实践中的应用案例分析。
四、学习过程1. 学习闭环电子控制系统的基本概念和分类。
通过教材和相关资料的学习，了解闭环电子控制系统是指利用传感器获取被控对象的反馈信号，并通过控制器进行处理后输出控制信号，驱动执行器实现对被控对象的精确控制。
根据反馈信号的不同来源和处理方式，可将闭环电子控制系统分为位置控制系统、速度控制系统和力控制系统等不同分类。
2. 掌握闭环电子控制系统的结构和基本原理。
通过案例分析和实验操作，了解闭环控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于获取被控对象的状态信息，控制器根据反馈信息进行计算处理，最终通过执行器输出控制信号控制被控对象的运动，实现闭环调节过程。
3. 熟悉闭环电子控制系统的设计流程和方法。
通过实例演练和实验操作，学习闭环电子控制系统的设计步骤包括：需求分析、系统建模、控制器设计、系统仿真和调试等环节。
掌握闭环控制系统设计的基本原则和方法，提高系统的稳定性和性能指标。
4. 深入了解闭环电子控制系统在工程实践中的应用案例。
通过分析工业自动化生产线、智能机器人系统等实际应用案例，掌握闭环电子控制系统在工程领域中的重要作用和应用效果。
《闭环电子控制系统的制作和调试作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术地质版2019》
《闭环电子控制系统的制作和调试》作业设计方案第一课时一、设计方案背景：闭环电子控制系统是现代电子技术中的重要组成部分，广泛应用于各种各样的自动化系统中。
为了帮助学生加深对闭环电子控制系统的理解，提高他们的实践能力，设计了这个作业项目来引导学生实际操作制作和调试闭环电子控制系统。
二、设计目标：1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和组成部分。
2. 掌握闭环电子控制系统的制作方法和调试技巧。
3. 提高实际操作能力和解决问题的能力。
4. 激发学生对电子技术的兴趣，培养创新意识和团队合作精神。
三、设计内容：1. 硬件部分：设计一个基于Arduino开发板的闭环电子控制系统，包括传感器、执行器和控制单元。
2. 软件部分：使用Arduino IDE软件编写闭环控制算法，并通过串口通信与硬件部分实现数据交互和控制。
3. 调试部分：学生需要对整个系统进行调试，并优化控制算法以达到预期的效果。
4. 报告部分：学生需要撰写一份关于闭环电子控制系统设计、制作和调试过程的报告，详细记录整个项目的过程和结果。
四、设计步骤：1. 硬件设计步骤：1）选取合适的传感器和执行器，设计硬件连接电路。
2）搭建闭环电子控制系统的硬件平台，并进行电路连接测试。
3）安装Arduino开发环境，准备编程。
2. 软件设计步骤：1）编写传感器数据采集程序，实时读取传感器数据。
2）编写控制算法，根据传感器数据进行闭环控制。
3）编写执行器控制程序，实现对执行器的控制。
4）将以上程序整合在一起，完成闭环电子控制系统的软件设计。
3. 调试步骤：1）进行传感器和执行器的调试，确保数据采集和控制功能正常。
2）上传软件程序到Arduino开发板，进行调试和验证。
3）根据实际效果进行控制算法的优化和调整，使系统性能达到最佳状态。
4. 报告撰写步骤：1）记录整个项目的设计、制作和调试过程，包括遇到的问题及解决方法。
2）分析闭环电子控制系统的性能和优缺点，提出改进建议。
《闭环电子控制系统作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术粤科版》
《闭环电子控制系统》作业设计方案第一课时一、作业设计目的：本作业设计旨在帮助学生深入理解闭环电子控制系统的原理、结构和应用，掌握闭环系统的设计与调试方法，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
二、作业设计内容：1. 闭环电子控制系统原理学习：通过课堂讲解和实验演示，学生理解闭环电子控制系统的基本原理，包括反馈控制、控制器设计、传感器应用等内容。
2. 闭环电子控制系统设计：学生根据所学知识，设计一个简单的闭环电子控制系统，包括传感器、控制器、执行器等组成部分，并制定详细的设计方案。
3. 闭环电子控制系统模拟与仿真：学生利用仿真软件进行闭环系统的建模和仿真，分析系统的稳定性和性能，优化控制算法。
4. 闭环电子控制系统实际调试：学生将所设计的闭环电子控制系统搭建起来，进行实际调试和测试，验证系统的稳定性和准确性。
5. 闭环电子控制系统应用展示：学生展示他们设计的闭环电子控制系统在实际应用中的效果，探讨系统存在的问题和改进方案。
三、作业设计流程：1. 学生先在课堂上学习闭环电子控制系统的基本原理和设计方法，了解闭环系统的工作原理和应用场景。
2. 学生组成小组，每个小组选择一个闭环电子控制系统项目进行设计和实施，确定项目的任务和目标。
3. 学生根据设计要求，选择合适的传感器、控制器和执行器，设计闭环系统的整体结构和控制算法。
4. 学生利用仿真软件对闭环系统进行模拟和分析，优化系统的性能和稳定性。
5. 学生将设计方案实际搭建起来，进行系统的调试和测试，解决实际问题。
6. 学生展示闭环电子控制系统的设计过程和实际效果，交流经验和心得体会。
四、作业评价标准：1. 设计方案的完整性和合理性：包括系统的整体结构、传感器选择、控制器设计和执行器布置等方面。
2. 系统的稳定性和准确性：通过模拟和实际测试验证系统的性能指标，包括响应速度、稳定性和准确性等。
3. 问题解决能力和创新意识：能够解决系统调试过程中出现的问题，并提出改进方案，具有一定的创新意识。
《闭环电子控制系统的设计和应用作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》作业设计方案一、设计目标：本作业设计旨在通过学生对闭环电子控制系统的设计和应用的进修，帮助学生掌握电子控制系统的基本原理和实际应用技能，提高学生的实践能力和创新思维。
二、设计内容：1. 理论进修：学生将通过教室讲解、教材阅读和网络资源查找等方式，了解闭环电子控制系统的基本原理、组成结构、工作过程等相关知识。
2. 设计实践：学生将在老师的指导下，进行闭环电子控制系统的设计与实验操作。
具体内容包括电路设计、元器件选择、控制算法编写、系统调试等环节。
3. 综合应用：学生将根据所学知识，设计一个小型闭环电子控制系统应用案例，并进行实际操作和效果展示。
三、设计步骤：1. 阶段一：理论进修- 学生通过教室进修和自主进修，掌握闭环电子控制系统的基本原理和工作模式。
- 学生完成相关作业和小测验，检验进修效果。
2. 阶段二：设计实践- 学生根据老师提供的实验指导书，进行电路设计和元器件选择。
- 学生编写控制算法，并进行系统搭建和调试。
- 学生记录实验过程和结果，准备实验报告。
3. 阶段三：综合应用- 学生根据自身兴趣和所学知识，设计一个闭环电子控制系统应用案例。
- 学生完成应用案例的设计和实验操作，展示系统功能和效果。
- 学生撰写应用案例报告，总结经验和教训。
四、评判方式：1. 理论进修：考核方式包括小测验、教室参与和作业完成情况等。
2. 设计实践：评判方式包括实验报告质量、实验操作能力和系统调试效果等。
3. 综合应用：评判方式包括应用案例设计创新性、实验效果展示和报告撰写质量等。
五、作业要求：1. 学生需按时完成相关作业和实验操作，保证作业质量和效果。
2. 学生需积极参与教室讨论和实验操作，提高实践能力和团队合作认识。
3. 学生需认真撰写实验报告和应用案例报告，展示进修效果和思考收获。
六、总结：通过本次作业设计，学生将全面了解闭环电子控制系统的设计和应用，提高实践能力和创新思维，为将来从事相关领域的工作打下坚实基础。
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设计分析： 1、根据设计要求，确定温度是被控量，水箱是被控 对象。 2、由于对水箱的温度控制严格地规定了温度允许变 化的范围，所以必须使用闭环电子控制系统。 3、按照闭环电子控制系统的方框图，确定预置温度， 选择控制电路的元器件、输出部件和检测温度的传 感器，通过查找资料将各部分用接口电路连接起来， 组成一个闭环电子温度控制系统。
ABC
C 高水位 b 低水位
a
（2）水箱水位闭环电子控制系统方框图
输入
探头C确定高水 位，b确定低水 位
比较器
控制（处 理）
与非门构 成触发器 控制
输出
继电器、 水泵
被控对象
水箱中的水
反馈
检测 由bc两个探头组成水 位传感器检测水位的 高低
(3)RS触发器构成水位控制电路
设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤：
二、闭环电子控制 系统的设计和应用
闭环电子控制系统是在开环电 子控制基础上增加反馈环节而成的。 它具有较高的控制精度，能实现自 动控制。
冰箱、空调、恒温箱、智能洗 衣机、水位监控设备等大都采用闭 环电子控制系统。
案例1 热带鱼水箱温度控制器的设计和应用 设计要求： 1、 热带鱼水箱温度控制系统 2、 要求温度控制在25℃
四、课后作业
设计一个给茶壶提供保温的温度控制系统， 并进行试验，写出试验总结。
设计要求：
1、 设计一个给茶壶提供保温的温度控制系统。 2、 要求温度控制在45—50℃。
注意一下：这是一个双点上、下限温度控制的系统， 思考一下与第一个设计的区别，该如何设计？
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
4、对系统各部分进行设计时可选择不同的方案
输入：可使用裸导线或液面传感器作为水位 探头。
控制器：可用三极管放大电路，可用数字集成 电路，也可用专用集成芯片等。
执行器：可用不同电压、功率的继电器,也可用 抽水泵 。
5、系统分析：制作模型，以实现目标、解决问题、 满足需要为前提，深入地进行分析
（1）水箱中的水位探头示意图： 水箱中水位探头位置如图所示， a为电源电压引出端，b为低水位 探头，c为高水位探头。a、b、c 为三根裸露的硬铜电线。
3、系统设计：确定解决问题的目标和评价标准
（1）解决问题的目标： 利用水的导电特性，使用 导电体探测水位的高低，控制继电器闭合、断开， 带动水泵抽水。 （2）评价标准： ①当水位低于低水位线时，抽水； ②当水位到达高水位线时，停止抽水； ③当水位介于高、低水位线之间时，要维持水泵原 工作状态；原来抽水，则继续抽水，等水位到达高 水位线时再停机；原来停机，则继续停机，等水位 降到低水位线时，再抽水。
1、按照设计要求，确定被控量和被控对象。
2、确定是否使用闭环电子控制系统。 3、根据闭环电子控制系统方框图，选择控制部分的电子电路、 输出部分的执行器、检测部分的传感器，并参照有关资料， 通用接口电路将各个部分连接成一个完整的控制系统。
4、参照电路图安装电路。
5、将系统各部分进行整体安装和调试。
6、通过制作、试验、发现设计存在的问题，对方案进行改进 和优化。
闭环电子控制系统方框图
输入
比较器
控制 (处理)
输出
反馈
被控 对象
检测
水箱恒温控制方框图
输入
预置控制 温度装置
比较器
控制 (处理) 选择控制 （处理） 电路的元 器件
输出
继电器、 电热棒
反馈
被控对象
水箱
检测
温度传感器
水箱恒温控制电路案例2 水塔水源自水位自动控制系统1、设计要求：
1．设计和制作一个水箱水位闭环电子控制系统的模型。
2．能模拟水塔水箱中水位的自动控制。
2、设计分析：
（1）根据对设计要求的分析，被控量是水箱中水位的高度， 被控对象是水箱中的水。
（2）由于对水箱中的水位的高度变化有严格的要求，即要求 水箱中储存的水不能超过某一水位（高水位），也不能低于 某一水位（低水位），所以实现这一控制需要采用闭环电子 控制系统。 （3）根据闭环电子控制系统方框图，选择合适的输入、控 制（处理）、输出、检测部分的元器件（或实用电路）、设 备等。