4.2.2分析开环控制系统工作过程-【新教材】苏教版高中通用技术必修《技术与设计2》教案

二、开环控制系统

任务二分析开环控制系统工作过程

一、教学目标

1.通过技术体验活动，理解控制系统的含的工作过程含义，熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。

2.会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。

二、教学重点、难点

会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。

三、教学方法

讲授法，演示法，任务引导法

四、教学过程

1、情境导入

2、新课学习

技术体验.

搭建定时浇水控制系统模型

体验目的:通过搭建定时浇水控制系统，体会开环控制系统的工作过程。

情境展示:家中阳台上种植的植物，有的喜欢潮湿，有的喜欢干燥。对于如芦荟这类喜欢干燥的植物，若采用花盆下方接水盘长时间泡水的方式，易导致芦荟烂根。因此，当家人外出时，就需要根据植物的需水性定时给植物浇水。

问题分析:在搭建阳台植物定时浇水控制系统时，浇褴6盆植物与浇海10 盆植物，其回流管的流量是否一样?

活动准备:

材料:电子定时器、电源、水泵、进水管、出水管、回流管、水桶、滴简等。

主要过程:

1.按照示意图4- 19连接好各部件。

2.通电，检查各滴箭是否正常滴水。

3.调节出水量:调节好每个滴箭的清水量。

4.设置电子定时器参数:浇水时长和周期。

思考:若要远程控制该浇水系统，应该怎样调整控制系统?

控制系统的方框图

将时间设定到定时浇水控制系统的定时器中，到了设定时间就自动接通潜水泵，开始往水管里抽水，通过调节定时器通电时长，控制滴到植物土壤中的水量。这一控制系统的工作过程可用图4- 20来描述。

设定的浇水时间定时器水泵出水管出水量

输入量输出量

其中，定时器设定的时间是输入量，水管的出水最是输出量。

在控制系统中，为了方便分析，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。

开环控制系统控制系统的输出量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。开环控制系统在日常生活中的用途很广，如水位定时控制系统、十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报瞥控制系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。

对于开环控制系统，可用如图4-21所示的方框图来描述。

控制量

输入量→控剑器→执行器被控对象→输出量

上图中，输入量即控制系统的给定量，如设定时间;输出最(被控量)即控制系

统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如浇灌的水量:被控对象即控制系统中所要求控制的装置或生产过程;执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如阀门;控制器即对输人信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路;控制量即执行器的输出信号，如流过水管的水量。

马上行动

1.用方框图说明下F列开环控制系统的工作过程，并注明方框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，如图4-22所示。

2列举你所了解的开环控制系统的例子，说明其控制工作过程，并画出方框图。

案例分析

希罗自动门

公元1世纪，希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和重力为动力的自动门。如图4 -23所示，祭坛点火使1中的空气膨胀，水流人2，利用水的重力使轴3转动，将门打开。当祭坛的火熄灭时，庙门在重锤的作用下就会自

动关闭。

思考:请根据希罗自动门的开、关工作过程，将对应方框图中的内容以及输入信号、输出信号填写完整。

二自动门的控制系统

为了方便人们的出人，一些医院、宾馆和银行都安装了自动门。当有人走近大门时，大门就会自动打开，如图4-24 所示。当人走近自动门时，门上方的红外线装置检测到人体热辐射发出的红外线信息，控制电路接收到该信号后，便会

发出相应的指令，启动电机运转，从而带动门自动开启(或者控制气动装置，使门向两边打开)。当门开启之后，控制电路将作出判断，如果没有人在检测范围内，就通知电机做反向运转，使门关闭。可见，自动门的开启或关闭只与红外线装置是否检测到人体发出的信号相对应。

思考:如果把红外线装置是否检测到人体热辆射发出的信号看作输入量，门的开启或关闭看作输出量，请根据自动门的开、关工作过程，将对应方框图中的内容以及输人信号、输出信号填写完整。

学习反思

在开环控制系统中，如何理解检测装置输出的信号的作用?

3、课堂小结

会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。

五、教学反思