第四章第二节控制系统组成和描述
伺服控制系统
第四章伺服控制系统内容提要第一节概述第二节伺服系统的驱动元件第三节位置控制系统第四节伺服系统的特性对数控机床加工精度的影响第一节概述●伺服系统的概念●数控机床对伺服系统的要求伺服系统的概念伺服系统是一种反馈控制系统，以指令脉冲为输入给定值，与输出量进行比较，利用偏差值对系统进行自动调节，以消除误差，使输出量紧密跟踪给定值•伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成•伺服系统的性能直接关系到数控机床执行部件的静态和动态特性、工作精度、负载能力、响应快慢和稳定程度等•进给系统的作用在于保证切削过程能够继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹；伺服系统将指令信息加以转换和放大，不仅能控制执行件的速度、方向，而且能精确控制其位置，以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹数控机床对伺服系统的要求●调速范围宽调速范围是指最高进给速度和最低进给速度之比。
由于加工所用的刀具、被加工零件材质以及零件加工要求的变化范围很广，为了保证在所有加工情况下都能得到最佳的切削条件和加工质量，要求有很大的同时要求在调速范围内，速度均匀、稳定，低速时无爬行，在零速时伺服电机处于电磁锁住状态，以保证定位精度不变●精度高数控机床是按预定的程序自动进行加工的，不可能像普通机床那样用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响，故要求数控机床的实际位移和指令位移之差要小●响应快要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快，即灵敏程度要高，达到最大稳定速度的时间要短，这种过渡一般都在200ms以内，甚至几十毫秒响应的快慢反映了系统跟踪精度的高低，且直接影响轮廓加工精度的高低和加工表面质量的好坏●低速大扭矩数控机床的进给系统常在相对较低的速度下进行切削，故要求伺服系统能够输出大的转矩。
普通加工直径为400mm的车床，纵向和横向的驱动力矩都在10Nm以上为了输出大的扭矩，数控机床的进给传动链应尽量短，传动的摩擦系数尽量小，并减少间隙，提高刚度，减少惯量，提高效率第二节伺服系统的驱动元件 驱动元件(伺服电机)是伺服系统的关键部件，它接受控制系统发来的进给指令信号，并将其转变为角位移或直线位移，以驱动数控机床的进给部件实现所要求的运动对伺服驱动元件的要求●这种运动要能进、能退、能快、能慢，既精确又灵敏。
铁路信号运营基础 第四章列车运行控制 知识点总结
第四章列车运行控制第一节机车信号一.机车信号的由来及作用1.恶劣的地形条件及自然环境（曲线、山区、林区、隧道、多雾、雨雪）2.列车高速度、高密度运行机车信号的作用：机车信号是一种能够自动复式列车运行前方地面信号机显示的机车车载系统。
二.机车信号的显示1.三显示自动闭塞区段的连续式机车信号机(1) 一个绿色灯光：准许列车按规定速度运行，表示列车接近的地面信号机显示绿色灯光(2) 一个黄色灯光：要求列车注意运行，表示列车接近的地面信号机显示一个黄色灯光(3) 一个双半黄色灯光：准许列车经道岔侧向位置，限速越过接近的地面信号机，表示列车接近的地面信号机显示两个黄色灯光(4) 一个半黄半红色灯光：要求及时采取停车措施，表示列车接近的地面信号机显示红色灯光(5)一个红色灯光：表示列车已越过地面上显示红色灯光的信号机(6)一个白色灯光：不复示地面上的信号显示，机车乘务人员应按地面信号机的显示运行。
无显示时，表示机车信号机在停止工作状态2．四显示自动闭塞区段连续式机车信号机(1) 一个绿色灯光：准许列车按规定速度运行，表示列车接近的地面信号机显示绿色灯光(2) 一个半绿半黄色灯光——准许列车按规定速度运行，要求注意，表示列车接近的地面信号机显示一个绿色灯光和一个黄色灯光(3) 一个黄色灯光：要求列车减速运行，表示列车应按规定的限速值越过接近的显示一个黄色灯光的地面信号机(4) 一个带“2”字的黄色灯光：要求列车减速运行，表示列车应按规定的限速值越过接近的显示一个黄色灯光的地面信号机，并预告次一架信号机开放经道岔侧向位置的信号显示(5) 一个双半黄色灯光：准许列车经道岔侧向位置，限速越过接近的地面信号机，表示列车接近的地面信号机显示两个黄色灯光(6) 一个半黄半红色灯光：要求及时采取停车措施，表示列车接近的地面信号机显示红色灯光(7) 一个红色灯光：表示列车已越过地面上显示红色灯光的信号机(8) 一个白色灯光：不复示地面上的信号显示，机车乘务人员应按地面信号机的显示运行。
闭环控制系统的方框图
闭环控制系统
1、定义：能将控制的结果(即比较量)反馈回来与希望值 （即基准量）进行比较，并根据它们的误差及时的调整控制 作用的系统，称为闭环控制系统。
2、特征：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个 由检测装置组成的环节，构成一条闭合回路。
例：保温电热杯 水位设定供水控制系统等
手摇扇
电风扇
空调器
风扇的风速控制过程中是由人直接参与的，属于手动控制。
控制的分类(2)(3)
按执行部件的不同分类：机械控制 气压控制 液压控制
电子控制……
按控制方式分类：开环控制 闭环控制
保
热 得 快
温 电 热
水
杯
工作过程分析:前者插电后加热,水温升高直至沸腾. 后者插电后加热,水温升高,达到沸腾温度时保险器自 动跳开,停止加热.当温度下降到一定温度时，电热水 杯继续加热，循环往复。
热得快----开环控制 电热水杯----闭环控制 开环控制和闭环控制差别主要看有没有反馈
第二节 控制系统的组成与描述
控制系统:任何一个控制的实现,都要通过若干个环节,
这些环节就构成了一个系统.称为控制系统.
几个概念
期望值（给定量）：是人们在控制过程中希望达到了目的。 控制器：控制命令（信号）的发出装置。 执行器：将控制器发出的信号转换成能影响被控对象的信号的装置。 被控对象：控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
执行器：进水阀门
控制量：水流量
游
控制对象：游泳池 输出量：游泳池的水位
泳
给定水位
池
Hale Waihona Puke 水流量水控制器 进水阀门 游泳池 位
比较器
通用技术课程第二节--控制系统的基本组成与工作过程
第二节控制系统的基本组成与工作过程导学案一．学习目标1．分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；2．熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。
二．学习过程我们先来分析两个典型控制案例，旨在了解控制系统是怎样构成的，以及它们是怎样实现控制的。
【案例1】自动门自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的(图1)；当有人来到门口时，门打开(图2)；当人离开门口后一段时间，门又关闭。
功能(1)无人时，常关；(2)有人时，开门。
技术要求(1)当人距门l m(也可设为其他值)时，门即打开；(2)门打开后，延时10 s(也可设为其他值)后关门。
门是怎样实现自动开、关的呢?我们来看一看自动门(实际上是自动门系统，简称自动门)的组成和工作过程。
系统组成①门；②电动机；③控制器；④传感器。
工作过程(1)当有人到达门前某一距离(如1 m)时，传感器感知，并发出“有人”的信号；(2)控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机(这里电动机叫做执行器，也称驱动器)；(3)电动机根据传来的开门信号转动，门被打开(这里的门叫做被控对象，也称为控制对象)；(4)控制器保持开门信号延时(如10 s)后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。
上述的系统组成与工作过程，可以用图3表示。
在图3中，从左往右看：当门口有人时，即有输入，传感器感知并形成信号。
信号先后经过控制器、电动机的变换与传递，直到把门打开，叫做有输出(门动作，打开)。
没有人，则无输入，不发生信号传递，当然没有输出(门无动作，常关)。
【问题思考】当有人一直站在门口时，自动门会怎样动作？为什么？【案例2】水箱水位控制再来看水箱的水位控制。
当水箱内的水没有达到设定的水位(水箱内的“△”所示)时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水；当水面达到设定位置，水龙头关闭。
它有两种控制方式：一为人工控制(图4)；一为自动控制(图5)。
第四章 励磁自动控制系统的动态特性解读
1
E
T
K 1 K T
3 3
j
s
s
0
M e2
2
K
4
K
Eq
'
'
K
E
5
s d0
S E
励磁系统
de
U G
S
E
U
REF
K
6
• 上图中K1~K6是与发电机和网络参数以及发电机运行点有关 的参数，为一定条件下两个偏差之比，即
M e K1
' ' Eq Eq 0
M e K2 ' Eq
-
1 TE s K E
UE
SE
他励直流励磁机的传递函数框图
TE N / K K E RE G RE GSE SE
2 交流励磁机的传递函数
i EE LE u EE R E
UE
AE
假设其转速为恒定，忽略其电枢回路的 暂态过程，则交流励磁机等效电路和其 饱和特性曲线如左
可求得励磁机的励磁回路方程 diEE u EE i EE RE LE dt
0
X Xe Xq Xe ' I q0 Xd Xe
' d
' Xq Xd
I q 0U sin 0
UEQ 0 Xq Xe
cos 0
' Xd Xe K3 Xd Xe
' 1 E q K4 K 3 ' Xd Xd ' U sin 0 Xd Xe
U
REF
S
E
K 1T
控制系统的基本组成与工作过程
日常生活中的控制： 日常生活中的控制：
A.拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。 拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。 拔动教室电灯开关 B.声光感应开关，当有声音时灯亮。 声光感应开关， 声光感应开关 当有声音时灯亮。 C.红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则 红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水， 红外感应出水龙头 不出水。 不出水。 D.宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。 宾馆自动门， 宾馆自动门 当有人进入，门自动打开。 E.当手靠近自动烘手机时，机器启动；当手离开时， 当手靠近自动烘手机时， 当手靠近自动烘手机时 机器启动；当手离开时， 机器关闭。 机器关闭。
典型控制系统案例分析
1、自动门
【案例分析】自动门的控制系统： 案例分析】自动门的控制系统： 系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、 系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、 被控对象（ 被控对象（门）。 工作过程： 工作过程： 当有人到达门前某一距离时，传感 器感知，发出“有人”的信号，控制器接到传感器 传来的信号后，经变换放大后传给执行器（电动 机），电动机根据传来的开门信号转动，门（被控 对象）被打开，控制器保持开门信号延时设定的时 间后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关 闭。与人类比，传感器相当于眼睛，判断有没有人 要通过；控制器相当于人脑，根据眼睛传来的信号 下达指令；执行器相当于人手，把门打开。
自动门的动作过程
当门口没有人时，门是关着的； 当门口没有人时，门是关着的；
当有人来到门口时，门自动打开； 当有人来到门口时，门自动打开； 当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。 当人离开门口后一段时间，门又自动关闭。
提问：当人站在门口不动，大门会怎样？ 提问：当人站在门口不动，大门会怎样？
4-2 控制系统的组成和描述
控制器 杠杆
执行器 杠杆
控制量 力
被控对象 被控量 反馈环节 进水阀 实际水位 浮球
控制过程 给定量 控制器
通用技术必修技术与设计2
执行器
被控对象 被控量
控制量 反馈环节
通用技术必修技术与设计2
二、控制系统的框图表示
自动感应门
感应探头通过红外线信号或者微波信号来感应是否有人 靠近。
当感应到有人靠近时，门会自动打开，感应到人离开后， 门又会自动关闭。
通用技术必修技术与设计2
被控对象
被控量
发令者
控制量 作用对象
反馈环节
监测系统
通用技术必修技术与设计2
案例分析 分析抽水马桶水位控制系统
各部分分析
通用技术必修技术与设计2
给定量 最高水位
控制器 杠杆
执行器 进水阀
控制量 进水量
被控对象 被控量 反馈环节 水箱 实际水位 浮球
各部分分析
给定量 最高水位
通用技术必修技术与设计2
第二节 控制系统的组成和描述
课前导引
通用技术必修技术与设计2
卫星测控系统
一、控制系统的组成
实例1：射箭
执行者
通用技象
实例2：骑自行车
执行者
通用技术必修技术与设计2
发令者 作用对象 监测系统
通用技术必修技术与设计2
控制系统的组成
1.控制器 2.执行器 3.被控对象 4.被控量 5.控制量 6.反馈环节 闭环控制的必要条件
控制系统的控制器：_控__制__电__路___，控制系统的执行器： ___电__动__机___，控制系统的被控对象：______门______
画出该控制系统的框图。
感应信号控制电路
第四章 第二节 电控燃油喷射系统
（四）空气流量计 空气流量计是测量发动机进气量的装置，用 于L型EFI系统。 空气流量计可安装在空气滤清器与节气门体 之间，也可安装在空气滤清器上，亦可将空 气流量计和节气门体一体化安装在发动机上。 根据测量原理不同，空气流量计有叶片式、 卡门涡旋式及热线式几种类型。
1. 叶片式空气流量计 由测量板、补偿班、回位弹簧、电位计、 旁通气道，此外还包括怠速调整螺钉、油泵 开关及进气温度传感器等。 传统的波许L型汽油喷射系统及一些中档 车型采用这种叶片式空气流量传感器，如丰 田CAMRY(佳美)小轿车、丰田PREVIA(大 霸王)小客车、马自达MPV多用途汽车等。
开关型节气门位置传感器又称为节气门开关。 两副触点：怠速触点（IDL）和全负荷触点（PSW）。 节气门关闭，怠速触点IDL闭合，ECU判定发动机处于 怠速工况，从而按怠速工况的要求控制喷油量； 当节气门打开时，怠速触点打开，ECU根据这一信号进 行从怠速到小负荷的过渡工况的喷油控制； 全负荷触点在节气门由全闭位置到中小开度范围内一直 处于开启状态，当节气门打开至一定角度（丰田1G-EU车 为55°）的位置时，全负荷触点开始闭合，向ECU送出发 动机处于全负荷运转工况的信号，ECU根据此信号进行全 负荷加浓控制。
• D型（速度密度型） • 奥迪V6，凯迪拉克、福特、丰田的部分车型
• L型（体积流量型） • 大霸王小客车、加美小轿车
LH型EFI（质量流量控制法）
LH型EFI也是用空气流量计直接测量发动 机吸入的空气量。
• LH型（现在改进为M型） • 凌志LS400、马自达625、91年后生产的奔 驰600SE等轿车。
热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气 温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集 成电路A使热线通过的电流加大，反之，则减小。这 样，就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单 一函数，即热线电流IH随空气质量流量增大而增大， 或随其减小而减小，一般在50-120mA之间变化。 博世LH型汽油喷射系统及一些高档小轿车采用这 种空气流量传感器，如别克、日产MAXIMA(千里 马)、沃尔沃等。
第二节微机控制的点火系统的组成与原理
第二节微机控制的点火系统的组成与原理微机控制的点火系是70年代末开始使用无触点点火装置后的又一重大进展，其最大的成功在于实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的工况对点火提前角进行适时控制。
因而可获得混合气的最佳燃烧，从而能最大限度的改善发动机的高速性能，提高其动力性、经济性，减少排气污染。
而普通的无触点点火系采用机械方式调整点火时刻，因为机械装置本身的局限性，无法保证在各种状况下点火提前角均处于最佳。
此外，由于分电器中的运动部件的磨损，又会导致驱动部件松旷，影响点火提前角的稳定性和均匀性。
全电子点火系则可完全避免此类现象产生。
在微机控制的点火系统中，点火控制包括点火提前角的控制、通电时间控制和爆燃控制等三个方面，并具有以下特点:1)在所有的工况及各种环境条件下，均可自动获得理想的点火提前角，从而使发动机在动力性、经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳。
2)在整个工作范围内，均可对点火线圈的导通时间进行控制。
从而使线圈中存储的点火能量保持恒定不变，提高了点火的可靠性，可有效地减少能源消耗，防止线圈过热二此外，该系统可很容易实现在整个工作范围内提供稀薄燃烧所需恒定点火能量的目标。
3)采用闭环控制技术后，可使点火提前角控制在刚好不发生爆燃的状态，以此获得较高的燃烧效率，有利于发动机各种性能的提高。
微机控制的点火系统一般由电源、传感器、电子控制系统(ECU)、点火控制模块、分电器、火花塞等组成，如图5-1所示。
l）电源一般由蓄电池和发电机共同组成，可供给点火系统所需的点火能量。
2)点火线圈能将点火瞬间所需的能量存储在线圈的磁场中，还可将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15 --- 20kV高压电。
3)分电器可根据发动机的工作时序，将点火线圈产生的高压电依次送到各缸火花基。
4)火花塞将具有一定能量的电火花引人气缸，点燃气缸内的混合气。
5)传感器主要用于检测发动机各种运行参数的变化，为ECU提供点火提前角的控制依据。
第四章 控制系统的软件和常用控制程序设计
4、良好的界面 软件应当有友好的界面，以利于参数的调整和操作人员的 操作。 第一节 控制系统的软件分类 计算机控制系统的软件分为系统软件和应用软件两大类。 一、系统软件 系统软件包括操作系统，编辑、编译软件，各类工具软件 及诊断系统等；其核心是操作系统。 操作系统是一组程序的集合，它控制计算机系统中用户程 序的执行次序，为用户程序与系统硬件之间提供软件接口，并 允许程序之间的信息交换。 根据计算机控制系统的结构、控制功能情况选用不同的操 作系统。
第二节 常用控制程序设计 生产对象种类繁多，要求各异，常用控制程序的类型和内 容也十分丰富。本节仅选择一些最基本和常用的程序进行简单 的介绍： （1）查表法实现数值计算 （2）数字滤波程序
（3）标度变换程序
（4）非线性参数补偿方法 （5）报警程序 用软件实现常用控制功能的优点是：灵活性好，精度高， 稳定可靠，不受外界干扰。
l 程序设计步骤如下：
（1）设R2 中存放元素表中下限元素的序号（R2=0），R3 存放 上限元素的序号（R3=n）
（2） 计算中点元素序号
R4 = ( R3 + R2 ) / 2 （3） 计算中点元素的地址 （MIADR）= 表首地址+字节数* R4 （4）要查找的元素与中点元素比较，若X<[MIADR]，R2
（1）表的起始位置送PC和DPTR
（2）表格的长度存放在某个寄存器中 （3）要查找的关键字放在某一内存单元 （4）用CJNE A，direct, rel指令进行查找 把A当中的值和直接地址中的值比较， 若相同则继续执行。
例6-1 以DATA为首地址的存储单元中，存放一长度为100个字节的无序表 格，要寻找的关键字存放在HWORD单元。编程进行查找，若找到，则将 关键字所在内存单元地址存到R2、R3中，若未找到，将R2、R3清零。 解： 顺序查表 （CHE） 关键字 （R4） 表长度
第四章电气控制系统设计介绍PPT课件
1
2
1
1
2
1
2
1
2
图 3 -9 减 少 触 头 数 量
.
9
三、在满足工艺要求前提下，线路力求经济、简单
3.尽量缩减连接导线的数量和长度。 设计控制线路时，各个电器元件之间的接线应合理布局，
特别是安装在不同地点的电器元件之间的连线更应予以充分 的考虑，否则不但会造成导线的浪费，甚至还会影响线路工 作的安全。
周期又已经开始。这样每经过一个周期（tp+ t0）温 升便有所上升，经过若干个周期后，电动机温升将
在一稳定的小范围内波动。
.
28
图3-20 重复短时工作制电动机的负载图及温升曲线
重复短时工作制具有重复性与短时性的特点，通常用负
载持续率（或暂载率）ε来表征重复短时工作制的工
作情况，即
ε=
工作时间 =
工作时间停车时间
.
t p ×100% tp t0
(3-10)
29
1.选用重复短时工作制电动机 标准负载持续率εs规定为15%、25%、40%和60%四 种，并以25%为额定负载持续率，同时规定一个周期 的总时间（tp+ t0）不超过10min。
a.根据生产机械的负载图算出电动机的实际负载持续率ε， 如果算出的ε值与电动机的额定负载持续率εsRT （25%） 相等，即可从产品目录中查得额定功率PRT，使PRT等 于或略大于生产机械所需功率P。
.
13
四、应设置必要的保护环节 2.过电流保护
过电流会使电动机流过过大的冲击电流而损 坏电动机的换向器，同时过大的电动机转矩也会 使机械传动部件受到损坏，因此要及时切断电源。 在电动机运行过程中，过电流出现的可能性比短 路要大，特别是在频繁启动和正反转运行、重复 短时工作制的电动机中更是如此。
第四章 干熄焦EI控制系统
第四章干熄焦EI控制系统第一节干熄焦EI系统概况及功能一、干熄焦EI系统概况EI中的“E”是指Electricity,“I”是指Instrument，即电气仪表系统。
在干熄焦中泛指“三电一体化”控制系统。
干熄炉本体的计算机控制系统，由Control Logix 5555 PLC控制器和Process logix系统共同组成。
Process logix安装在系统服务器和3个操作员工作站上，用于对干熄焦系统的工艺进行操作、控制、数据处理与记录，并将HMI操作画面上的控制指令通过ControlNet网络传送给Control Logix PLC。
工程师工作站同时安装了Control Logix和Processlogix，完成对PLC系统的编程、监控和工艺操作控制。
为确保干熄焦控制系统的可靠性，PLC采用冗余CPU、冗余电源和冗余通讯网络设计。
系统分为主站及远程站，主站下设8个分站，整个系统采用ControlNet和EtherNet网络通讯。
干熄炉除盐水计算机系统，选用DCS 系统，DCS 系统是Process logix。
Process logix装在服务器和操作员工作站上，用于对干熄焦除盐水系统的工艺进行操作、控制、数据处理与记录，并将HMI操作画面上的控制指令通过ControlNet网络传送给DCS。
除盐水系统DCS采用冗余CPU、冗余电源和冗余通讯网络设计。
系统分为主站及远程站，主站下设1个分站，系统采用ControlNet和EtherNet网络通讯。
干熄炉汽轮发电机计算机系统，选用DCS 系统，DCS 系统是Process logix。
Process logix装在服务器和操作员工作站上，用于对干熄焦汽轮发电机系统的工艺进行操作、控制、数据处理与记录，并将HMI操作画面上的控制指令通过ControlNet网络传送给DCS。
汽轮发电机系统DCS采用冗余通讯网络设计。
系统分为主站及远程站，主站下设1个分站，系统采用ControlNet和EtherNet网络通讯。
第四章 励磁自动控制系统的动态特性
第一节
概 述
z z
z
图4－1 励磁控制系统动态典型时 间响应曲线
6
第二节 励磁控制系统的传递函数
一、励磁机的传递函数
1. 典型的励磁控制系统结构框图
放大 励磁机 同步电机
UG
∑
-
+
其它信号 ∑
励磁系统 稳定器
基准输入
电压测量比较
+
对励磁控制 系统进行分 析，首先要 求写出控制 系统各个单 元的传递函 数。典型的 励磁控制系 统结构框图 如图4-2所 示。
KG GG (s) = ′s 1+Tdo
励磁控制系统的传递函数框图按图4-2，励磁机采用图4-5（b）的框图，励 磁控制系统传递函数框图如图4－13所示。
′ SE
四、 励磁控制系统的传递函数
UREF
∑ -
KA 1 + TA s
+
∑
1 K E + TE s
KG ′s 1 + Tdo
U
KR 1 + TR s
i EE* = U E* (1 + S E ) u EE* = U E* (1 + S E ) + LE × di EE × du E* R E du E* dt di EE du E* = u E* (1 + S E ) + Te × du × dt E* du E* = u E* (1 + S E ) + TE × dt
UG ( s ) K A K G ( 1+ TR s ) = ′ s )( 1+ s ) + K A KG K R U REF ( s ) ( 1+ TA s )( K E + TE s )( 1+ Tdo
第四章运动技能学习
2、认知学习理论得学习观
[2]托尔曼认知学习理论 对运动技能学习得指导意义:
要重视学生潜在得学习积极性和认知探究倾向,配合适当 得鼓励和强化手段调动学生最大得积极性,提高教学效果。重 视学习得中介过程,即认知过程,强调学习得认知性和目得性。
同时对我们质疑体育界长期存在得错误观点提供有力帮 助。
强化就是很重要得,行为之所以发生变化,就是由于强化得 作用,控制了强化物就控制了行为。
4
第四章 运动技能学习
第一节 学习理论与运动技能学习
一、学习理论
1、行为主义学习观
[2]斯金钠操作条件发射学说 对运动技能学习得指导意义:
教师得言语表扬、表情上得肯定或物质上得奖励都对学 生得学习积极性和努力程度产生强化作用。
讨论:“尝试错误”得实验,动物得被动行为与人得主观 能动性之间得关系;忽视人得意识行为。
3
第四章 运动技能学习
第一节 学习理论与运动技能学习
一、学习理论
1、行为主义学习观
[2]斯金钠操作条件发射学说 试验——迷箱中白鼠觅食 观点——“当一个操作之后接着强化刺激时,操作强度就增 加,这里得练习虽然重要,但关键得变量就是强化。”
技巧就是技能得高级阶段。
13
第四章 运动技能学习
第一节 学习理论与运动技能学习
二、运动技能得特性与分类
在从事某项任务时以完
动作技能
善、合理得方式组织起 来并顺利地进行得一系
技
列实际动作。
能
顺利完成某些任务得心
心智技能
ห้องสมุดไป่ตู้
智活动方式,她指借助 于内部言语在头脑中进
行得认识活动方式。她
包括感知、记忆、想象
28
第四章 控制及其设计 单元教学设计 高中通用技术粤科版(2019)必修《技术与设计2》
通用技术必修《技术与设计2》第四章控制及其设计一、单元基本信息二、单元教学整体规划1、主题名称控制及其设计——无接触手部消毒控制系统的设计2、主题概述控制是一门综合性学科，控制和控制系统在人们的生活和生产中有广泛应用，疫情背景下本单元以无接触手部消毒控制系统的设计为载体，学习控制及其设计的知识，了解不同种类的控制，理解控制系统中控制的目标、控制的过程和控制的机制等的含义，有助于发展良好的逻辑思维及运用控制方法解决问题的能力。
3、单元教学设计意图兼顾理论学习与实践应用，应用所学的控制知识设计制作无接触手部消毒控制系统，并结合所学知识进行优化，培养通用技术学科核心素养：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。
三、单元内容分析1.单元内容本单元作为《技术与设计2》的结束单元，是在《技术与设计1》中学习设计的相关知识，经历了完整的设计过程后，再结合结构及其设计、流程及其设计、系统及其设计的相关知识，升级设计理念，运用控制方法解决实际问题。
2.单元项目实施《无接触手部消毒控制系统的设计》在《控制及其设计》的第一节课《了解控制》即可创设情境，抛出设计任务，了解其中的控制现象；然后分析其控制的实现需要哪些组成部分、控制如何一步步实现；接下来让学生尝试进行设计；设计、制作中难免遇到问题，设法去解决；设计制作完成进行测试，发现干扰因素并尝试消除。
整个项目活动过程串连了《了解控制》、《控制系统的组成和描述》、《简单控制系统的设计》、《控制中的干扰》，学生得到的不再是“点”状、“碎片式”的知识，他们的眼中不再是一棵棵树木，而是整片森林。
四、学习者分析控制是生活中常见的技术现象，在此之前学生没有从技术理论层面分析和理解。
在学习了《技术与设计1》和《技术语设计2》前三章的内容，学生对结构、流程、系统的相关知识有一定的储备，学生学习控制的不同类型、控制系统的组成和描述相对较容易，但学会用控制方法解决实际问题存在一定困难。
控制与设计教案
第四章控制与设计【教学时段】2015-20163学年下期【教学对象】高中二年级【授课教师】蒋娅【学情分析】学生对我校的授课模式比较熟悉，对本课程的重视程度不够，学习积极性较低。
因此，在上课过程中老师应注意多用一些生活中常见的案例，调动学生对控制及其设计的学习欲望，引起他们的重视，激发他们的学习热情，充分调动学生的学习积极性。
以此最终能够让他们用上所学的知识对案例进行测试、分析。
【教材分析】本堂课是《技术与设计2》里面比较难于理解的内容，“控制与设计”强调从系统的角度理解控制素统的组成、工作过程等问题。
对控制系统中的控制器、执行器、传感机构和被控对象等环节只限于定于一般性的理解，不去探讨其内部的工作过程。
通过控制的理论知识学习，达到能够分析生活中常见的控制，最终能够设计出自己想要做出的控制模型。
【教学设想】第一节课理解什么是控制，并建立开环、闭环、手动、自动控制的分类概念；第二节课对具体的控制系统进行进一步的分析，得到控制系统的基本组成及学会用框图描述各类控制系统；第三节课以设计制作一个小球下落装置为例，进行简单控制系统的设计；第四节课设计制作一个小球下落装置。
【教学目标】知识与技能：1.理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。
2.了解控制系统的类型，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。
3.了解并能确定控制系统的主要参量。
4.能画出简单控制系统的方框图，理解其中各环节的作用。
5.能设计、制作、调试和改进简单的控制装置。
过程与方法：通过观察、思考、探讨、分析的过程，了解控制与设计方面的基础知识，能绘制简单的控制系统方框图，综合运用归纳、概括、综合、比较等方法。
情感态度价值观：学会用系统的眼光看事物，并优化事件，解决问题，培养学生的社会责任感和善于思考的能力。
【教学重点与难点】重点：理解控制的涵义，了解控制系统的类型中，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。
难点：能设计的、制作、调试和改进开环控制系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
案例1、投掷飞镖
期望值 大脑
落点
肢体 飞镖
投掷飞镖的控制过程包括了 下面几个组成部分：
大脑 肢体 飞镖
命令
命令 命令的
发出者 执行者 作用对象
案例2：骑自行车的控制过程
期望值
大脑
肢体 眼睛
自行车
行驶 方向
比较器 控制器
执行器
反馈环节
被控对象 被控量
有何不同？
期望值
落点
大脑 肢体 飞镖
2、相关量： 控制量、被控量、给定量
控制系统
的
框图表示
1、控制系统的组成
回顾
组成：控制器、执行器、被控 对象、反馈环节
相关量：给定量、控制量、被 控量
2、例子分析
回顾
1、供水水箱的水位自动控制系统 2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、开环
框图 给定值
表示
控制器
小组讨论2
系统名称 控制器
抽水马桶中 的水位控制
电风扇机械 定时开关控 制 路灯黑夜/ 白天自动开 关控制
电冰箱恒定 温度控制
控制量
执行器 被控对象
被控 量
给定 反馈 量 环节
浮球
水箱
抽水马桶中 的水位控制 杠杆比较
进水阀门 进水管
系统名称 控制器 控制量 执行器 被控对 被控量 给定量 反馈环
期望值 离心 调节器
转速
控制阀 发动机
齿轮组
小组讨论1
全班分四个小组，每小组一个项目进 行讨论，并选一个代表同学回答。 讨论内容： 1、控制系统的控制过程如何？ 2、系统的组成及相关量是那些？ 3、如何方框流程图来描述？
1、供水水箱的水位自动控制系统
2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
控制量
被控量
执行器
被控 对象
给定值 比较器
2、闭环
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
反馈环节
框图 小练习：
表示
用方框图将下面的几
个控制系统表示出来。
1、供水水箱的水位自动控制系统
2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、供 水水箱 的水位 自动控 制系统
预设 水位
比较器
象
节
抽水马桶中的 杠杆比 进水量 进水阀 水箱
水位控制
较
门
水位 给定水 浮球 位
系统名称 控制 控 执行 被 被控 给定 反
器制器控 量 量馈
量
对
环
象
节
路灯黑夜/ 亮度 无 路灯 路 路灯 设定 无
白天自动 检测
开关 灯 开/关 亮度
开关控制 器
装置
小结：
1、控制系统的组成： 控制器、执行器、被控对象、反馈环节
比较器 结果
微型电脑 冷藏室
指令
制
控制 冷 继电器 压缩机
命令发出者是： 微型电脑
命令执行者是： 继电器、压缩机
命令的作用对 象是：
反馈环节是：
冷藏室 温度传感器
小游戏:
请几位同学来给大家演示一 下女红的基本功 “穿针引线”！
“穿针引线”过程中
命令发出者是： 大脑
命令执行者是： 手
命令的作用对 象是：
反馈环节是：
针、线 眼睛
概念化：
描述性语言
概念
命令发出者
控制器
命令执行者
执行器
命令的作用对象
被控对象
反馈环节
反馈环节
期望值
给定量
控制目的
被控量
对控制对象所产生作用 控制量
给定量
被控量
期望值 大脑 肢体 飞镖 落点
控制器 执行器 被控对象
试一试：
说出速度调节控制过程的给定量、 控制器、执行器、被控对象、反馈环节、 被控量、控制量。
齿轮
组
反馈环节
图2： 速度调节的控制过程
构成闭合回路：
输入
输出
反馈环节
小练习
1、如果将我们的身体看成是一个 控制系统，在你从书架上拿出一 本你想要的书的过程中，身体各 部分分别完成什么功能？
命令发出者是：
命令执行者是：
命令的作用对象 是： 反馈环节是：
大脑 手 书本 眼睛
2、电冰箱工作原理
预置温度 温度传感器
控制器
进水量
水位
阀门
水箱
浮球
2、加 热炉的 温自动 控制系 统
设定温度
比较器
控制器
热量
温度
加热器 加热炉
热电偶
3、人工 调节液面
给定值 比较器
大脑
液体输出 量
液面位 置
手、阀门
容器
眼睛
4、希 罗的自 动门控 制系统
门的开/关
火炉
连动 系统
相关量
门的开/关
庙门
小结 控制系统的框图表示：
开环 闭环
期望值
大脑
肢体 眼睛
自行车
行驶 方向
反馈环节
输入
信号处理
反馈环节
输出
案例2、瓦特式速度调节器
期望值 离心 调节器
控制阀 齿轮组
转速
发动机
命令发出者：离心调节器 命令执行者：控制阀 命令的作用对象：发动机
期望值 大脑
肌体
飞镖 落点
期望值
图1： 投掷飞镖的控制过程
离心 调节
器
控制 阀
转速 发动机