最新开环控制系统与闭环控制系统教学文稿
自动控制原理课件三、开环控制系统与闭环控制系统
即：
% x max x c () 100 % xc ()
的相
它反映系统的暂态过程的平稳性。
2．上升时间：tr
指输出量第一次到达稳态值所需的时间。
自动控制系统的性能指标
3．调节时间：ts
指输出量与稳态值之间的偏差达到所允许范围并 维持在此范围内所需的时间。
4．振荡次数：
指在ts内，输出量在稳态值附近上下波动的次数。
③持续振荡
x(t)
t
(a)给定突增
④发散振荡
x(t)
t
(a)给定突增
x(t)
t
(b)扰动突变
x(t)
t
(b)扰动突变
自动控制系统的性能指标
2、暂态性能指标
下图给出了系统对突加给定信号的动态响应。
xm ax
xc ()
tr tm
ts
自动控制系统的性能指标
1. 最大超调量：δ%
指输出量的最大值 与xmax 稳态xc (值)
自动控制系统的性能指标
y2 y1 x2
暂态（动态）
稳态（静态）
x1
t
自动控制系统的性能指标
一、稳态性能
描述了系统稳态时的稳定程度。 用稳态误差表示,它是指系统达到稳态时输 出量的实际值与期望值(给定值)之间的误差。 稳态误差越小，稳定精度越高。 稳态误差为零，称为无差系统。
二、暂态性能 描述系统从一个稳态到达另一个稳态期间
三、开环控制系统与闭环控制系统
例2 直流电动机闭环调速系统
U1
K U g
Dn n
Uf
CF
第一章：第二节
§1-2自动控制系统的性能指标
系统的状态行为 是指输出量受输入量的影响在时间方向上表现出
通用技术开环和闭环控制系统
控制系统旳
工作过程与方式
一、控制系统
电风扇旳风速控制是经过变化电机旳转速 来实现旳。给电风扇设定风速挡位，电机就以 一定旳转速带动扇叶转动，输出预定旳风速。 风速挡位是该控制系统旳输入，扇叶转动旳风 速是该控制系统旳输出，一种挡位相应着一种 风速。
电风扇旳控制
输入 风速挡位
输出 电路、电机、扇叶 风速
电饭煲
电源旳电信号 锅内旳温度
脱粒机
电源旳电信号 脱粒旳量
红外线自动水龙头 人手旳红外信号 水龙头旳出水量
2、分类：
开环控制系统 控 （open loop control system） 制 系 统
闭环控制系统 （closed loop control system）
二、开环控制系统
案例分析：自动门
水箱注水控制系统方框图：
设定 时间
控制器
水流量
水箱旳水位
进水阀门
水箱
（输出）
增长反馈后水箱注水控制系统方框图
比较器
给定 + 水位
控制器
水流量 进水阀门
检测装置
水箱
水箱旳水位 （输出）
1、定义：
系统旳输出量返回到输入端并对控制过程产 生影响旳控制系统称为闭环控制系统
2.特征：系统旳输出端与输入端信号之间存在 一种回路——反馈回路。
关闭
请完毕P106旳“立即行动”
1、家用缝纫机旳缝纫速度控制系统（属于开环控制系统）
脚踏
脚蹬、曲柄、链轮
缝纫
力度
中轴、链条
速度
2、电冰箱旳温度控制系统（属于闭环控制系统）
设定 温度
比较器
控制 器
制冷 温度值 温度计 装置
1.3开环控制及闭环控制
1.3开环控制及闭环控制一、开环控制如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统。
在开环控制系统中，不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。
在任何开环控制中，系统的输出量都不被用来与参考输入进行比较，因此，对应于每一个参考输入量，便有一个相应的固定工作状态与之对应，这样，系统的精度便决定于校准的精度（为了满足实际应用的需要，开环控制系统必须精确地予以校准，并且在工作工程中保持这种校准值不发生变化）。
当出现扰动时，开环控制系统就不能实现既定任务了，如果输入量与输出量之间的关系已知，并且不存在内扰与外扰，则可以采用开环控制。
二、闭环与开环控制系统的比较反馈控制：特点偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。
精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。
开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。
结构简单、调整方便、成本低。
在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。
开环控制按给定量控制按扰动控制，可产生一定的补偿作用，适用于扰动可测量的场合。
复合控制：将按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当补偿装置实现扰动控制。
同时，再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。
开环控制系统和闭环控制系统1开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响系统的输出不对控制器施加影响2闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环反馈有正反馈和负反馈之分，若反馈信号与系统给定值信号极性相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案第一课时一、先导知识在进修电子控制系统之前，我们需要了解一些基本观点和原理。
电子控制系统是一种通过电子设备来控制机械或其他设备的系统，它可以依据输入信号来控制输出信号的大小和方向。
电子控制系统分为开环电子控制系统和闭环电子控制系统两种。
二、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种只有输入信号和输出信号之间的干系，没有反馈调整的系统。
在开环系统中，输出信号不会对输入信号进行修正，而是直接由输入信号决定。
开环系统的优点是简易、成本低，但缺点是误差较大，稳定性差。
三、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种具有反馈回路的系统，通过测量输出信号并与输入信号进行比较，实现对输出信号的调整。
闭环系统可以依据反馈信息对输出信号进行修正，使系统更加稳定和准确。
闭环系统的优点是精度高、稳定性好，但缺点是复杂、成本高。
四、案例分析举例来说，我们可以将汽车的控制系统比作电子控制系统。
车内的空调系统可以是一个开环系统，它通过调整空调的温度控制旋钮来控制室内温度，但无法依据室内实际温度进行自动调整；而车辆的ABS系统则是一个闭环系统，它可以通过传感器实时监测车轮的转速，并依据状况自动调整刹车力度，以保持车辆稳定性和安全性。
五、沉思谈论1.开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有什么优缺点？你觉得在什么状况下更适合应用开环系统？在什么状况下更适合应用闭环系统？2.举例说明现实生活中其他的开环电子控制系统和闭环电子控制系统，并分析其特点和应用途景。
3.在工程设计中，你认为如何选择合适的电子控制系统对于系统的稳定性和性能至关重要？你会如何设计一个既经济实惠又稳定可靠的电子控制系统？六、拓展延伸1.了解更多关于电子控制系统的相关知识，进修不同种类的电子控制系统及其应用。
2.深度了解闭环系统中的PID控制算法，并尝试应用到实际项目中。
3.参观当地企业或试验室，了解他们在电子控制系统方面的应用和探究，扩大自己的视野和实践阅历。
开环控制与闭环控制说课稿
开环控制与闭环控制说课稿长沙市望城二中蒋小红一、说教材（一）教材分析与处理说课内容选自广东版通用技术必修2第四章控制与设计。
本章由四节组成，在内容的编排上，分为4个层次，即了解（第一节了解控制）→探究（第二节控制系统的组成和描述）→设计（第三节简单控制系统的设计）→提高（第四节控制中的干扰）。
我将第一节中的“控制”、“手动控制和自动控制”设计为本章的第一课时，而将这节的“开环控制和闭环控制”部分与第二节“控制系统的组成”部分进行有机整合，作为本章第二课时即今天的说课内容，节约了本章的课时量，同时也为第三节简单控制系统的设计奠定了一定基础。
（二）教学目标1、知识与技能：（1）理解开环控制与闭环控制；（2）了解控制系统的组成及各部分的作用。
2、过程与方法：通过提出解决城市高层住宅的二次供水问题作为挑战任务,引导学生掌握4C学习方法（联系Connect、建构Construct、反思Contemplate、延续Continue）。
3、情感、态度与价值观：学以致用，增强学生自主探究、勇于创新和实践的意识，深刻体会通用技术课程价值所在。
（三）教学重点：开环与闭环控制系统的应用。
（四）教学难点：1、开环与闭环控制系统的区分；2、控制器、控制量、被控对象和被控量等概念。
二、说学情“开环控制与闭环控制”对于学生来说是全新的内容，以前从未接触过。
而在传统的教学方法中，教师照书念词，照图解说，空对空地问，空地空地答，即使有PPT课件、FLASH动画，学生对众多的技术术语感觉还是一头雾水，常常强迫性被动性地来接受新知识。
三、说教学策略为了改变上述局面，教学器材借助乐高机器人套件和必修2套件，教学过程采用以建构主义学习理论为基础的4C教学模式，它具体包括联系（Connect）、建构（Construct）、反思（Contemplate）、延续（Continue）四个环节。
四、说教学过程（一）联系环节：通过展示城市高层住宅图及高层住宅二次供水原理示意图将学生已有知识和经验与高层住宅供水问题相联系，用任务驱动法促使学生学习。
开环电子控制系统和闭环控制系统
一、开环电子控制系统
1、什么是开环电子控制系统 ——如果电子控制系统的输出结果对系统的控 如果电子控制系统的输出结果对系统的控 制没有影响， 制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控 制量的改变，即没有反馈。 制量的改变，即没有反馈。 2、开环控制系统的组成方框图 信息输入Biblioteka 控制(处理 控制 处理) 处理
马上行动
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制 ） 系统的例子。 系统的例子。 开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、 开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、电子调光台
灯、电子手表、程序控制洗衣机、 电子手表、程序控制洗衣机、 带遥控电视机
闭环电子控制系统：空调机、电冰箱、智能电饭 闭环电子控制系统：空调机、电冰箱、 煲、现代化农业温室 电子控制系统与开环 （2）闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比 ）闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比 有什么优点？ 有什么优点？ • 闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以提 闭环电子控制系统具有监测和反馈功能 电子控制系统具有监测和反馈功能， 高控制的精度，而且实现控制的自动化。 高控制的精度，而且实现控制的自动化。
• 根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、 根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、 判断， 判断，在你认为正确的表格中打
练习
开环电子 控制系统 电子表 电取暖系统 空调 程序控制洗衣机 可调亮度的台灯 智能洗衣机 电热水器
闭环电子 控制系统
谢谢！
开环电子控制系统和 闭环控制系统
•学习目标 学习目标 •1.知道反馈在电子控制系统 1.知道反馈在电子控制系统 1. 中的作用 •2.知道开环电子控制系统和 2.知道开环电子控制系统和 2. 闭环电子控制系统的区别, 闭环电子控制系统的区别,会 用方框图分析生活中常见电 子控制系统找出原理. 子控制系统找出原理.
《开环控制系统和闭环控制系统》说课稿范文
《开环控制系统和闭环控制系统》说课稿范文第1篇：《开环控制系统和闭环控制系统》说课稿范文我将从教学依据、教法学法、教学过程、教学反思四个方面，谈一谈我对本节课的教学设计。
一、说教学依据1.教材内容及地位分析我对比了*苏教育出版社和河南科技出版社两个版本的教材，这一节都是技术与设计2第四章第二节的内容。
《控制及其设计》这一章是在必修一中学习了技术设计的一般思想和方法以及学习了必修二结构、流程、系统等知识之后的综合运用，这些知识在生产和日常生活中有广泛的应用，与现代科学技术紧密相关，而《开环控制系统和闭环控制系统》一节是本章的重要基础，为下一节理解闭环控制系统的干扰与反馈打下基础，为最终完成控制及其设计做铺垫。
通过学习也有助于学生今后运用简单的控制方法解决现实生活中遇到的相关问题，发展学生良好的思维品质。
2.课程标准我们倡导基于课程标准的教学设计。
与本节课相关的课程标准是：“分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
”在这句话中手动控制、自动控制在第一节中已经讲到，要达到熟悉开环控制系统和闭环控制系统的基本组成首先需要对它们进行辨别，而辨别的依据是有无反馈，这恰好是学生难以掌握的地方，所以计划用1课时重点突破，将工作过程和画出方框图放在第2课时处理。
3.课时安排本节课时安排为：第1课时主要了解开环控制系统和闭环未完，继续阅读 >第2篇：《细胞核——系统的控制中心》说课稿教材分析：本节教材承前面的细胞膜和各种细胞器结构和功能等内容，使学生对细胞的亚显微结构和功能的认识更加全面完整，也为以后的学习作铺垫，如染*质和染*体的关系是学习细胞有丝*时染*体变化的基础，细胞核的结构和功能是以后学习遗传的基础，也使学生对“结构和功能相统一”的观念有进一步认识。
另外，其中的资料分析也让学生体验了生物学研究的一般方法和过程。
学情分析：经过初中阶段的学习，学生对细胞的整体结构如细胞膜、细胞质、细胞核有了初步认识，但学生的生物学知识还很薄弱，对于基因是如何通过控制蛋白质的合成、进而控制生物的遗传和代谢，以及细胞*的知识还不了解。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》教学分析在电子控制系统领域，开环电子控制系统和闭环电子控制系统是两种常见的控制方式。
本文将对这两种控制系统进行详细的教学分析，帮助读者更好地理解它们的原理和应用。
一、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种简单的控制系统，它通过输入指令直接控制执行器的动作，而不思量输出结果对系统的影响。
开环系统中没有反馈回路，无法自动调节输出来纠正误差，因此对系统的稳定性和鲁棒性要求较高。
开环系统通常用于对控制要求不高的场合，如家用电器、玩具等。
开环电子控制系统的特点包括：1. 简单直观：只需输入指令，系统即可执行相应动作，操作简单直观。
2. 精度低：由于没有反馈回路，系统无法自动调节输出，容易受到外部干扰影响，精度较低。
3. 稳定性差：系统稳定性差，容易出现误差累积，影响系统的性能。
二、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种相对复杂的控制系统，它通过测量输出并与期望输出进行比较，通过反馈回路来调节控制器的输出，以实现系统的稳定性和精度要求。
闭环系统具有自动调节功能，能够根据实际输出情况来调节控制器的输出，使系统更加稳定和精确。
闭环电子控制系统的特点包括：1. 精度高：通过反馈回路调节输出，能够实时纠正误差，提高系统的精度。
2. 稳定性好：系统稳定性高，能够自动调节输出以保持系统稳定。
3. 复杂性高：闭环系统相对开环系统更加复杂，需要精确的传感器和控制器来实现反馈控制。
在实际应用中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有优缺点，需要根据具体的控制要求来选择合适的控制方式。
开环系统适用于对控制要求不高的场合，闭环系统适用于对精度和稳定性要求较高的场合。
通过本文的教学分析，读者可以更深入地了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的原理和特点，帮助他们在实际工程应用中选择合适的控制方式，提高系统的性能和稳定性。
教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的基本观点和原理；2. 能够区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统的特点和应用途景；3. 能够分析和设计简单的开环电子控制系统和闭环电子控制系统。
《开环控制和闭环控制》教学设计
《开环控制和闭环控制》教学设计一、教材分析本节内容是粤科版《技术与设计2》第四章“控制与设计”的第一节。
本节是针对“控制与设计”的了解性内容，是学习全章的导入和基础。
让学生通过体验控制过程，了解控制的含义，体验如何进行控制，并对开环控制和闭环控制有一个基本的认识，同时能够感受控制与生活生产的密切关系。
二、学生分析学生通过对《技术与设计2》中，前面三个专题“结构与设计” 、“流程与设计” 、“系统与设计” 的学习，已经有了一定的技术素养，能够联系生活，在实践中区体验控制的重要。
本节课内容相对比较简单，主要是激发学生对控制及其设计的兴趣，引起他们的重视，激发他们的学习热情，初步掌握控制中的思想和方法。
学生在前期学过一些开源硬件arduino 的硬件知识和Mixly 图形化编程软件的使用，为了让学生更好的理解开环控制和闭环控制的控制过程以及两者的区别、优缺点设计了运用arduino 智能小车套件和Mixly 图形化编程软件学生采用开环控制控制小车走S型路线而老师采用闭环控制然后进行PK的体验活动。
本节课主要是三个学习内容：控制的含义、开环控制和闭环控制、手动控制和自动控制。
由于开环控制和闭环控制学生在生活中有遇到但很少听到，且比较复杂难以区分，而手动控制和自动控制学生在生活中经常遇到听得也比较多，比较容易区分，所以本节课将开环控制和闭环控制作为教学重点，用比较多的时间进行学习、体验和讲解，而将手动控制和自动控制放在控制系统的组成和描述一起学习。
三、教学目标（一）知识与技能1.理解控制的含义及其在生产生活中的应用；2.了解开环控制和闭环控制并理解他们的区别，学生学会用简易的方框图简单的开环、闭环控制系统的基本组成和简单工作过程；3.能利用开环控制和闭环控制的区别正确判断生产、生活中常见控制实例的类别；4.理解开环控制和闭环控制的优缺点。
（二）过程与方法通过案例分析，体验控制在生产生活中的应用。
（三）情感态度价值观1.通过介绍控制案例和亲身体验控制，使学生对控制技木产生巨大熱情；2.在学生小组讨论、合作学习中培养团队协作的能力。
闭环控制与开环控制
闭环控制与开环控制控制系统在工业自动化领域中起着至关重要的作用，其中闭环控制和开环控制是两种常见的控制策略。
本文将介绍闭环控制和开环控制的基本概念、原理及其应用，并探讨两者的优缺点以及在实际应用中的选择。
一、闭环控制闭环控制，又称反馈控制，是一种通过测量输出并将其与期望值进行比较，然后根据差异来调整输入，以实现系统稳定运行的控制方式。
闭环控制系统一般由传感器、控制器和执行器组成。
其基本原理是通过不断监测和调整系统输出，使其接近或稳定于期望状态。
闭环控制可以提供更稳定、更精确的控制效果。
通过实时的反馈信息，闭环控制可以补偿外部环境变化和系统误差，使系统更具鲁棒性。
闭环控制广泛应用于诸多领域，如温度控制、位置控制、速度控制等。
在这些应用中，闭环控制可以实现精确的控制目标，并对系统的稳定性和鲁棒性有较高的要求。
然而，闭环控制也存在一些缺点。
首先，闭环控制系统的设计和调试较为复杂。
其次，闭环控制需要传感器对系统的输出进行实时监测，从而增加了系统的成本和复杂度。
此外，闭环控制往往需要较快的反应速度，因此需要较高的计算能力和实时性。
二、开环控制开环控制，又称前馈控制，是一种根据预先设定的输入信号来控制系统的运行，而无需实时的反馈信息。
开环控制系统一般由输入设备、控制器和执行器组成。
开环控制通过预先确定的输入信号来指导系统运行，而忽略了系统输出与期望值之间的差异。
开环控制具有设计简单、调试容易的优点。
由于不需要实时的反馈信息，开环控制可以在很多应用中实现较低成本和复杂度的控制。
因此，在一些对控制精度和稳定性要求不高的应用中，开环控制是一个有效的选择。
然而，开环控制也存在一些限制。
首先，开环控制系统对外部环境的干扰和系统误差较为敏感，无法自动调整。
其次，由于没有反馈信息，开环控制无法实时纠正系统偏差，导致输出与期望值之间可能存在较大的误差。
因此，在一些对控制精度和稳定性要求较高的应用中，开环控制无法满足需求。
三、闭环控制与开环控制的应用闭环控制和开环控制在不同的应用场景中表现出各自的优势。
1.3 开环电子控制系统和闭环电子控制系统
开环电子控制系统和闭环电子控制系统一、教学分析1．教材分析本课内容是第一章第三节“开环电子控制系统和闭环电子控制系统”。
简单的开环电子控制系统还不能满足精确的需求，需要进一步改进，引入具有反馈的闭环电子控制系统，进一步学习优化电子控制系统的方法。
2．学情分析在必修2的学习中，学生们已经知道，控制有开环和闭环之分，也知道反馈的概念，在本节中，我们将进一步分析在电子控制系统中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别。
二、教学目标1．知识与技能目标（1）知道反馈在电子控制系统中的作用。
（2）知道开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别，会用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。
2．过程与方法目标（1）通过对电子门铃的分析，掌握开环电子控制系统的工作过程。
（2）通过对家用电冰箱恒温控制工作过程的分析，掌握闭环电子控制系统的工作过程。
并对开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别加以讨论。
3．情感态度和价值观目标（1）以贴近生活的电子产品分析入手，提高学生学习技术的兴趣。
（2）通过分析电子控制系统的过程，激发学生热爱电子技术。
三、教学重难点1．重点（1）知道反馈在电子控制系统中的作用。
（2）知道开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别，会用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。
2．难点开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别。
四、教学策略本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过基本知识讲授、小组探究、分析表达、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。
五、教学准备通用技术专用教室、多媒体、课件六、课时安排2课时七、教学过程（一）新课导入师：上节课我们讲到音乐喷泉，请同学们思考，音乐喷泉控制系统有没有反馈的环节？板书：第一章电子控制系统概述第三节开环电子控制系统和闭环电子控制系统（二）新课呈现板书：一、什么是开环电子控制系统板书：倘若电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，这种电子控制系统叫做开环电子控制系统。
《开环控制和闭环控制》教学设计
《开环控制和闭环控制》教学设计一、教材分析本节内容是粤科版《技术与设计2》第四章“控制与设计”的第一节。
本节是针对“控制与设计”的了解性内容，是学习全章的导入和基础。
让学生通过体验控制过程，了解控制的含义，体验如何进行控制，并对开环控制和闭环控制有一个基本的认识，同时能够感受控制与生活生产的密切关系。
二、学生分析学生通过对《技术与设计2》中，前面三个专题“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”的学习，已经有了一定的技术素养，能够联系生活，在实践中区体验控制的重要。
本节课内容相对比较简单，主要是激发学生对控制及其设计的兴趣，引起他们的重视，激发他们的学习热情，初步掌握控制中的思想和方法。
学生在前期学过一些开源硬件arduino的硬件知识和Mixly图形化编程软件的使用，为了让学生更好的理解开环控制和闭环控制的控制过程以及两者的区别、优缺点设计了运用arduino智能小车套件和Mixly图形化编程软件学生采用开环控制控制小车走S型路线而老师采用闭环控制然后进行PK的体验活动。
本节课主要是三个学习内容：控制的含义、开环控制和闭环控制、手动控制和自动控制。
由于开环控制和闭环控制学生在生活中有遇到但很少听到，且比较复杂难以区分，而手动控制和自动控制学生在生活中经常遇到听得也比较多，比较容易区分，所以本节课将开环控制和闭环控制作为教学重点，用比较多的时间进行学习、体验和讲解，而将手动控制和自动控制放在控制系统的组成和描述一起学习。
三、教学目标(一)知识与技能1.理解控制的含义及其在生产生活中的应用；2.了解开环控制和闭环控制并理解他们的区别，学生学会用简易的方框图简单的开环、闭环控制系统的基本组成和简单工作过程；3.能利用开环控制和闭环控制的区别正确判断生产、生活中常见控制实例的类别；4.理解开环控制和闭环控制的优缺点。
(二)过程与方法通过案例分析，体验控制在生产生活中的应用。
(三)情感态度价值观1.通过介绍控制案例和亲身体验控制，使学生对控制技木产生巨大熱情；2.在学生小组讨论、合作学习中培养团队协作的能力。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案一、导入电子控制系统是摩登工业中常见的控制系统，它通过电子设备和计算机技术实现对设备、机器或系统的控制和监测。
在电子控制系统中，开环控制和闭环控制是两种常见的控制方式。
本次导学案将重点介绍开环电子控制系统和闭环电子控制系统的观点、原理和应用。
二、观点诠释1. 开环电子控制系统：开环电子控制系统是指在控制过程中，控制器输出的控制信号不受被控对象状态的影响，即控制器输出的信号直接作用于被控对象，而不思量被控对象的实际状态反馈信息。
2. 闭环电子控制系统：闭环电子控制系统是指在控制过程中，控制器输出的控制信号受到被控对象状态的反馈影响，通过传感器获取被控对象的实际状态信息，再经过比较和调节后输出控制信号，实现对被控对象状态的准确控制。
三、原理分析1. 开环电子控制系统的原理：在开环控制系统中，控制器输出的信号直接作用于被控对象，不思量被控对象的实际状态反馈信息。
这种控制方式简单直接，但缺乏对被控对象状态的准确监测和调节，容易受到外部环境和干扰的影响。
2. 闭环电子控制系统的原理：在闭环控制系统中，通过传感器获取被控对象的实际状态信息，并与期望状态进行比较，再经过控制器调节输出控制信号，实现对被控对象状态的准确控制。
闭环控制系统具有较高的控制精度和稳定性，能够有效抑止外部干扰和变化。
四、应用实例1. 开环电子控制系统应用：开环控制系统适用于一些简单的控制场景，如家用电器、照明系统等，因为这些系统对控制精度要求不高，且受到外部干扰较小。
2. 闭环电子控制系统应用：闭环控制系统广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗设备等领域，因为这些系统对控制精度和稳定性要求较高，需要实时监测和调节被控对象的状态。
五、知识拓展1. 开环与闭环控制系统的比较：开环控制系统简单直接，但稳定性和控制精度较差；闭环控制系统精度高、稳定性好，但设计和调试难度较大。
2. 控制系统的发展趋势：随着科技的发展，控制系统将向着智能化、自适应化方向发展，结合人工智能、大数据等技术，实现更高效、智能的控制和监测。
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关讲课讲稿
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响；闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制开环闭环的区别： 1、有无反馈； 2、是否对当前控制起作用。
开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断。
手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统开环控制系统方框图19 例开环控制系统的方框图：控制量输入量控制器执行器被控对象输出量（给定量）（被控量）1、水泵抽水控制系统控制量（水流量）输入量控制器执行器被控对象（接通电源）（控制电（水泵）（水管）2、家用窗帘自动控制系统控制量（转动）输入量控制器执行器被控对象（天亮或暗）（光的检测装置）（电动机）（窗帘）3、宾馆自动门控制系统4、楼道自动声控灯装置控制量（电流）输入量控制器执行器被控对象（有无声音）（声电传感（触点延时开（楼道灯）5、游泳池定时注水控制系统控制量（水流量）输入量控制器执行器被控对象（设定注水的时（定时器）（进水门阀）（游泳池）6、十字路口的红绿灯定时控制系统控制量（电流）输入量控制器执行器被控对象（设定亮、灭时序）（电脑）（时序控制装（红绿灯）7、公园音乐喷泉自动控制系统控制量（开、输入量控制器执行器被控对象（音乐信号）（声控装置）（阀门）（喷嘴）输出量（水管排出水）输出量（窗帘开或输出量（灯亮或灭）输出量（游泳池的水位）输出量（灯亮、灭时输出量（喷水与否）8、自动升旗控制系统控制量（转动）输入量控制器执行器被控对象（定时时间）（定时装（电动机）（滑轮、国9、宾馆火灾自动报警系统控制量（电流）输入量控制器执行器被控对象（烟雾信号）（感烟控制装置）（报警电路）（报警部10、宾馆自动叫醒服务系统控制量（电流）输入量控制器执行器被控对象（时间设定）（电脑）（拨号装置）（电话机）11、活动猴控制系统控制量（活动输入量控制器执行器被控对象（人操纵动（牵引线）（线、孔杠杆装（猴的活动部件）12、公共汽车车门开关控制系统控制量（压缩空气流向）输入量控制器执行器被控对象（开、关）（控制电（执行活（车门）13、家用缝纫机缝纫速度控制系统控制量（转动）输入量控制器执行器被控对象（脚踏速度）（踏脚板）（传动装置）（缝纫机）输出量（升旗速度）输出量（报警信号）输出量（电话铃声）输出量（猴的动作或表情）输出量（车门的开或关）输出量（缝纫速度）14、普通电风扇控制系统控制量（转速）输入量（设定的档控制器（控制电执行器（电动机）被控对象（电风扇）输出量（风速）15、普通全自动洗衣机控制系统控制量（转动等）输入量控制器执行器被控对象输出量（接通电源）（控制电路）（电机等装（洗衣机）（运行或停16、手电筒控制装置控制量（电流）输入量（人的动作）控制器（按钮）执行器（电路）被控对象（小灯泡）输出量（亮或灭）17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统控制量输入量（转动）（压力传感控制器执行器被控对象输出量器是否测到（控制电（电机）（门刹车）（门锁定与否）压力异常信号）18、可调光台灯控制系统控制量（电流大小）输入量控制器执行器被控对象输出量（设定的档（控制电路）（可变电（灯泡）（灯泡亮度）19、电吹风控制系统控制量（电压）输入量控制器执行器被控对象输出量（设定的档位）（控制电（风扇、电热（电吹风）（风速、温度）控制量（转动）输入量控制器执行器被控对象输出量（人热辐射（控制电路）（电动机）（自动门）（门开或闭）发出的信号）闭环控制系统方框图12 例闭环控制系统的方框图：比较器控制量给定量被控量控制器执行器被控对象（输入量）（输出量）检测装置1、投篮比较器控制量（投掷力）给定量控制器执行器被控对象被控量（篮圈位置）（大（手）（篮球）（篮球位置）检测装置（眼睛）2、供水水箱的水位自动控制系统比较器控制量控制器执行器（进水给定量被控对象被控量（机械或电（设定的水位高（阀（水箱）（水箱水位）气控制装检测装置（浮球或液位传感3、加热炉的温度自动控制系统控制量比较器控制器（电给定量执行器被控对象被控量（设定的温（电子或微（加热（加热（炉内温度）机控制装检测装置（热电偶）4、抽水马桶的自动控制系统控制量比较器执行器（进水给定量 控制器被控对象被控量（设定的水位）（连杆机 （进水阀 （水箱）（水箱水位）检测装置 （浮球）5、花房温度控制系统控制量（制冷制比较器执行器暖量）给定量控制器（加热或 被控对象（花房）（设定的温（控制电制冷元检测装置（温度传感器）6、夏天房间温度控制系统控制量比较器（制冷控制器 执行器 给定量被控对象（设定的温（控制装（制冷装 （空调房检测装置（空调测温装置）7、家用电饭锅保温控制系统控制量 比较器（加热时间）给定量控制器 执行器 被控对象（设定的温（温控装（电热（电饭检测装置（双金属片）被控量（花房温被控量（房内实际温度）被控量（电饭锅温度70—80℃）8、家用电冰箱温度控制系统控制量比较器（制冷被控量给定量控制器执行器被控对象（冰箱实（设定的温度）（控制装（制冷装（电冰际温度）检测装置（冰箱温控装9、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统控制量比较器（加热时间）给定量控制器执行器被控对象（设定的水（控制电（加热器）（水箱）检测装置装置（感温装置）10、粮库温、湿度自动控制系统控制量比较器（降温除湿时给定量控制器执行器被控对象（设定的（控制装（降温除湿装（粮库）温、湿度）置）置）置检测装置（感温、湿装置）11、自动电热水壶控制系统控制量比较器（加热时间）被控对象给定量控制器执行器（设定的温（温控装（加热（水壶）检测装置（测温装置）被控量（水温）被控量（粮库内温、湿被控量（水温）。
《五、 开环控制和闭环控制》教学设计
《开环控制和闭环控制》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解开环控制和闭环控制的定义和基本原理。
2. 了解开环控制和闭环控制在实际生活和工业中的应用。
3. 掌握如何识别和应用不同的控制系统类型。
4. 培养学生的观察能力和分析问题能力。
二、教学重难点1. 教学重点：理解开环控制和闭环控制的基本原理，并能够识别和应用不同类型的控制系统。
2. 教学难点：如何将开环控制和闭环控制原理应用到实际问题中，以及如何培养学生的观察和分析能力。
三、教学准备1. 准备相关教学视频和案例，以便在教室上进行展示。
2. 准备教学道具（如模拟控制系统），以便学生能够更好地理解控制系统的运作原理。
3. 准备教室练习材料，以便学生能够进行实践操作。
4. 提前与学生沟通，了解学生的学习基础和兴趣，以便更好地组织教室教学。
四、教学过程：本节课的教学设计将注重学生实践与理论学习的结合，通过多元化的教学方式，帮助学生更好地理解和掌握开环控制和闭环控制的基本观点和应用。
1. 导入新课：起首，通过简单的实例引导学生理解开环控制和闭环控制的基本观点。
例如，通过比照手动驾驶汽车和自动驾驶汽车，帮助学生理解开环控制的特点。
2. 理论学习：为学生讲解开环控制和闭环控制的基本原理，包括系统的组成、工作原理以及特点。
同时，通过具体的数学模型和公式，帮助学生理解这两种控制系统的本质区别。
3. 实践操作：组织学生进行小组实验，利用简单的设备进行开环控制和闭环控制的模拟操作。
学生可以通过观察实验结果，进一步理解这两种控制系统的应用和优缺点。
4. 教室讨论：组织学生进行教室讨论，鼓励学生分享他们在实践操作中的经验和感受，以及这两种控制系统在实际应用中的优缺点和局限性。
同时，教师也可以引导学生思考如何将这两种控制系统结合应用，以提高系统的性能。
5. 总结回顾：在课程的最后，进行总结回顾，帮助学生梳理本节课的主要内容，强调开环控制和闭环控制的重要性和应用。
控制系统及开环控制系统(教案新部编本)---景丽
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期]
任教学科：_____________
任教年级：_____________
任教老师：_____________
xx市实验学校
教学流程示意图
板书设计
控制系统及开环控制系统
教学过程
教学环节教师活动学生活动设置意图
创设情境
声控猫引入新课
（声音，引起声控猫动）看实物展示，观察声
控猫的工作过程
激发学生学习兴趣
1.控制系统
控制目的
控制手段
控制对象
2.开环控制系统
3.开环控制系统方框图创设情境，引入新课
控制系统涵义的构建
开环控制系统分析
实践巩固
课后小结
作业布置
实物演示自动的工作过程，结合图形分析自动门组成，描述自动门原理，带领学生采用逆推的方法，分析自动门工作过程，确定其各个环节。
介绍工作原理：
当有人到达门前某一距离时，传感器感知，发出“有人”的信号；控制器（控制电路）接到传感器传来的信号后，
教学过程。
开环控制系统与闭环控制系统的区别教学设计
教学设计课程基本信息学科通用技术年级高一学期全册课题开环控制系统与闭环控制系统的区别教科书书名：通用技术《技术与设计2》出版社：地质出版社出版日期：2019年8月教学目标1.深入理解开环控制和闭环控制工作的过程。
2.知道开环控制和闭环控制的区别。
3.能够利用开环控制和闭环控制的区别正确判断日常生活中常见控制实例的类别。
教学内容教学重点：比较开环控制系统和闭环控制系统的区别。
教学难点：开环控制与闭环控制的正确判断。
重点难点突破策略：通过亲身体会两种控制的过程，总结出开环控制和闭环控制的区别。
教学过程设计的原因:百闻不如一见，百见不如一干。
我想通过让每个人亲身参与闭眼、睁眼作画的两个游戏，来活跃课堂气氛，更重要的是能够让每个学习者印象深刻的体验到两种控制系统完整的控制过程，同时也能印象深刻地感知到两种控制的区别，有助于学习者对开环控制和闭环控制的正确分辨，有效的突破难点。
以亲身体验的方式，让每个学习者都参与完成两个游戏：在A4白纸上画一个椭圆框和几个方格，让我们都来做一回小画家。
第一次：闭眼画人脸（椭圆框内画上眉毛、眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴）、方框内落款签署自己的姓名。
向大家展示我个人第一次闭眼画作，并让大家也欣赏一下自己的作品并做出评价。
特别说明:这里我会全程参与闭眼、睁眼作画的两个游戏，因为老师不仅要起到引导者的作用，还应起到合作者的作用。
只有深入到学生中间，与学生一起学习，才能了解学生所需，才能知晓学生的困惑所在，这样的教学将会更有针对性、实效性。
老师与学生合作学习，还能拉近师生之间的距离。
向大家展示我个人闭眼画作，也会起到活跃课堂气氛的作用，这里大概率会被嘲讽一番。
当然，回头看看自己的画作，可能要自嘲。
这里顺势引入第二次游戏第二次：睁眼画人脸（椭圆框内画上眉毛、眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴）、方框内落款签署自己的姓名。
向大家展示我个人第二次睁眼画作，并与第一次进行比较，对比两次画作的区别。
并且让大家也欣赏一下自己的睁眼画作，然后与第一次闭眼画作进行比较，区别在哪里？分析产生的原因。
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特点
1、有反馈； 2、会调整； 3、被控量会被控制在一定的值——结果稳
定； 4、“结果”会影响“结果”； 5、给定量与被控量是可比较的同一种性质
的量。
系统辨识
辨识的定义 L. A入和输出数据的基础上，从 一组给定的模型类中，确定一个与所测系统 等价的模型。”
【闭环辨识的重要性】
1.不能轻易切断过程的反馈回路，否则可能造成过 程失控，严重影响运行。
2.自适应控制问题时，辨识跟控制是有机结合的， 这时辨识一定要在闭环情况下进行，以便随时修 改控制规律。
3.系统本身就存在着内在的，固有的反馈，因为他 们是内部存在的是客观的，无法解除的。
转速反馈控制的直流调速系统
控 制 信 号 大脑
控 制 量 手臂,肢体
篮 球 落 篮球 点
开环控制系统的特点
按时序控制的系统 控制过程始终是随时间的前进而前进的，
没有回头。
闭环控制系统
控制过程中有反馈环节可以把控制结果 反馈回来与期望值进行比较,并根据它们 的误差及时调整控制作用，控制流向形 成了闭合回路
闭环控制系统应用实例
给定量 （设定的温度）
比较器
控制器 （电子或微机 控制装置）
控制量 （电压）
执行器 （加热器）
被控对象 （加热炉）
被控量 （炉内温度）
检测装置 （热电偶）
加热炉的温度自动控制系统
其他闭环控制系统应用实例
值得一提的是，复杂的闭环控制也未必都属于自动控
制。汽车的驾驶就是一个常见的实例：汽车沿着道路行 驶，必须有人的操控，从控制的角度看，属于人工控制， 这时我们是将人与车作为一个整体，看成一个系统。驾 驶员通过操控方向盘、油门、刹车等机构，控制车辆行 驶的状态；同时，驾驶员还通过视觉，查看车辆与前方 道路或障碍物的位置关系信息，根据这一信息不断修正 自己的操作，使车辆按照预定的路线轨迹行驶。在这一 过程中，驾驶员通过视觉获取的信息就是反馈量，因此 属于闭环控制。
θ0
+
模型 θ
θˆ(k )
+ ~z (k)
-
zˆ(k )
辨识算法
辨识的分类 离线辨识、在线辨识 非参数模型辨识、参数模型辨识 非参数模型辨识（经典辨识）：假定过程是线性
的前提下不必事先确定模型具体结构。阶跃响应、 脉冲响应、频率响应、相关分析、谱分析等
参数模型辨识（现代辨识）：必须假定一种模型
结构，通过极小化误差准则来确定模型参数。最小 二乘类法、梯度校正法、极大似然法等
4.3 转速反馈控制的直流调速系统
热交换器辨识实验
在仿真的基础上，对实验室规模的蒸汽—水热交 换机进行开环与闭环辨识实验，输入跟输出信号 都采用工业仪表测量记录。
热交换机外形尺寸：φ200×1400 换热面积：2M 2 内管尺寸：φ12×1.5 共24根，分成四程 材料：全部碳钢
热交换器实验流程图
C e(1K pK s /C e) C e(1K ) C e(1K ) 式中: K K p Ks ——闭环系统的开环放大系数
Ce
相当于在测速反馈电位器输出端把反馈回路断开 后，从放大器输入起直到测速反馈输出为止总的 电压放大系数，是各环节单独的放大系数的乘积。
闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速 与负载电流（或转矩）间的稳态关系。
测速反馈环节 Un n α——转速反馈系数（V·min/r） 电压比较环节 Un Un*Un 比例调节器 Uc KpUn Kp——比例调节器的比例系数 电力电子变换器 Ud0 KsUc 直流电动机 n Ud0 I dR
Ce
转速反馈控制的直流调速系统
静特性方程式 ：
n K pK sU n *IdRK pK sU n * R Id
三要素： 输入输出数据（辨识的基础） 模型类（寻找模型的范围） 等价准则（辨识的优化目标）
系统辨识
先验知识
实验设计
参数
模型类选择
等价准则选择
否：修改模型
建
模
和
参
模型验证
数
是：接受模型
估
计
辨识的基本原理
为了得到模型参数的估计值，通常采用逐步逼近的
办法
过程
e(k )
h(k)
辨识表达式 y(k)
+
z(k)
两者区别是什么?
1、有无反馈； 2、是否对当前控制起作用。开环控制一
般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控 制一定会持续一定的时间，可以借此判 断馈环节
开环控制系统
控制过程中，没有反馈环节，不能对 控制结果加以修正、调节。是个单程 的控制流向。这种控制，称为开环控 制。以投篮为例。
方框流程图
闭环控制系统：闭环控制是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式， 它是在测量出实际与计划发生偏差时，按定额或标准来进行纠正的。闭环控 制，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量，一般 这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制，自动控制通常是闭环控 制。比如家用空调温度的控制
辨识的内容： 步骤：
根据辨识目的，利用 先验知识，初步确立 模型结构→采集数据 →进行模型参数和结 构辨识→验证，获得 最终模型。
辨识目的和先验知识
实验设计 获取输入输出数据
模型类型和结构 模型参数估计
模型验证 满意
最终模型
不满意
闭环辨识与开环辨识
closed-loop system identification 在闭环条 件下确定开环系统(或正向通道)的动态性。一 般的系统辨识方法都是针对开环控制系统的， 于闭环控制系统的辨识，主要是指根据闭环操 作所得的数据，在什么条件下可以辨识和如何 辨识系统的正通道参数的问题。稳定的闭环系 统对于不同反馈作用输入信号可能有几乎相同 的输出信号，因此闭环系统输入和输出数据所 提供的信息比开环的少。所以闭环误差大于开 环辨识。 （实验验证）
开环控制系统与闭环控制 系统
什么是开环与闭环
开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是 否亮起已对按开关的这个活动没有影响；投篮——篮球出手后就无法再继续 对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束反馈环节一个没 有反馈环节
辨识通道：从蒸汽阀门定位器的输入电流 （mA）至冷水出口温度（°C）
冷水流量：2100升/小时
饱和蒸汽阀前压力：1.5kg/cm²
开环辨识工作点：蒸汽阀门定位器电流5.3 （mA） 冷水出口温度67.0（°C ）