闭环控制系统的干扰与反馈教案
《闭环控制系统的干扰与反馈》教学设计
闭环控制系统的干扰与反馈教学设计1．教材分析及教学设计介绍本节是在学生对控制系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的干扰与反馈的辨证关系，是全书的重点章节，也是控制系统的具体应用章节章节。
为以后学习的控制系统的设计等内容奠定了理论基础。
【教学目标】知识目标：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素能力目标：能结合身边的案例找出干扰的因素，并作出分析。
情感目标：培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从物性到理性过渡，能对学习与人生产生干扰影响的因素进行分析。
【重点与难点】重点：学会分析干扰在控制系统的影响，反馈在技术发明和革新中的作用。
难点：干扰系统的全面分析，反馈环节的使用。
【教法设计】本课通过“案例分析法”，采用启发式、讲述式、分析等多种教学方式，以课程目标为依据，努力提高教学的生动性和逻辑性，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，使学生能够自己建构出本课的知识点。
【学法设计】本节课的教学对象是刚刚对控制系统有了初步的了解学生，对控制的干扰还蒙着一层神秘的面纱。
好奇心较强，思维活跃，虽然他们的生活经验不是很丰富，但根据他们现有的认知水平和认知风格还是很容易接受本节课的内容。
本课教给学生的学法是“分析案例——合作探究——得出结论——思维扩展”。
【教学资源准备】教学相关资料的准备，包括文本（骑自行车的干扰分析，学生生活经验）、图片（各种自行车图片、影响因素图片）；教师演示教学课件。
课件容纳一些图片和例子说明。
图片可以从网上下载，也可以把书中照片用数码相机拍摄，通过电脑处理后使用。
【教学策略】根据本课的教学目标，我采用教师讲授，媒体演示，任务驱动，学生自主思考、合作讨论等多种教学方法相结合的策略。
2．教案【创设情境、导入新课】做一个简单的调查：每天上学骑自行车的感受？乘车的感受等？在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风，（活跃课堂气氛，激发学生的求知欲。
）大部分同学应该是有风的影响，从而联系到本节课的内容：干扰因素，同时乘车也有干扰，而且不论是骑自行车还是乘车干扰因素不止一个，有主要的，有次要的。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案第一课时作业目标:1. 了解闭环控制系统中的干扰和反馈原理，并能够应用于实际问题中。
2. 掌握干扰对闭环控制系统的影响以及反馈的作用。
3. 提高学生的问题解决能力和实践操作能力。
时间安排:本作业设计计划在两周内完成，每周安排一次实验课和一次实讨论课，共计四次课程安排。
实验内容:1. 第一周实验课:a. 学生将通过模拟电路搭建一个简单的闭环控制系统，包括传感器、执行器和反馈控制器。
b. 学生运行实验，观察干扰对系统稳定性的影响。
c. 学生记录实验过程中的数据和结果，并进行分析和讨论。
2. 第一周讨论课:a. 学生将分组讨论实验结果，探讨干扰对系统的影响，以及如何利用反馈控制来抑制干扰。
b. 学生将结合理论知识和实验数据，提出解决方案并进行展示。
3. 第二周实验课:a. 学生将在第一周实验基础上，进一步设计实验方案，控制干扰并增加系统的稳定性。
b. 学生运行实验，观察系统的反馈效果，并记录数据进行分析。
c. 学生将与组员合作，完成实验报告并准备最终展示。
4. 第二周讨论课:a. 学生将分组展示实验报告和结果，讨论实验过程中遇到的问题和解决方案。
b. 学生将总结闭环控制系统的干扰与反馈原理，并提出对未来实践应用的建议。
评估方式:学生的评估将从实验报告、讨论表现和最终展示等方面进行综合评定，包括：1. 实验报告的完整性、分析能力和解决方案的有效性。
2. 讨论表现的积极性、思维深度和团队合作能力。
3. 最终展示的表达清晰度、逻辑性和结果展示效果。
作业要求:1. 学生需按时参加实验课和讨论课，并认真完成实验报告和最终展示。
2. 学生需积极参与讨论和合作，充分发挥团队协作精神。
3. 学生需具备一定的理论基础和实践能力，能够独立思考和解决问题。
通过本作业设计方案，学生将能够全面理解闭环控制系统的干扰与反馈原理，掌握实际应用中的关键技能和方法，提高问题解决能力和实践操作能力，为未来的学习和研究打下坚实的基础。
2019-2020年高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈2教案 苏教版必修2
2019-2020年高中通用技术闭环控制系统的干扰与反馈2教案苏教版必修2教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：闭环控制系统的干扰与反馈章节：第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰与反馈课时：第1课时一、教学目标1.知识与技能：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素。
2.过程与方法：能结合身边的案例找出干扰的因素，并做出分析。
3.情感态度与价值观：培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从物性到理性过渡，能对学习与人生产生干扰影响的因素进行分析。
二、教学重点1.能结合案例分析找出影响简单控制系统的干扰因素。
2.熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。
3.学会分析干扰在控制系统的影响，反馈在技术发明和革新中的作用。
三、教学难点1.对干扰系统的全面细致的分析。
2.反馈环节的使用。
四、教学方法本课通过“案例分析法”，采用启发式、讲述式、分析等多种教学方式，以课程目标为依据，努力提高教学的生动性和逻辑性，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，使学生能够自己建构出本课的知识点。
五、学习方法本节课的教学对象是刚刚对控制系统有了初步的了解学生，对控制的干扰还蒙着一层神秘的面纱。
好奇心较强，思维活跃，虽然他们的生活经验不是很丰富，但根据他们现有的认知水平和认知风格还是很容易接受本节课的内容。
本课教给学生的学法是“分析案例—合作探究—得出结论—思维扩展”。
六、设计思想教材分析1.知识结构分析本节将控制系统置于真实环境中，引入干扰的概念，并通过典型案例，分析和归纳了克服干扰因素的方法，在此基础上引入反馈概念，并对闭环控制系统的作用进行了重点探讨。
2.知识发生发展过程分析本节知识发生的条件是控制系统工作的真实情景，如骑车、温度控制等，教材通过对真实情景干扰因素的分析、具体问题的解决建构知识，对此，教学上要注意领会和把握。
3.知识学习意义分析通过本节学习，有助于理解真实的控制系统的工作条件和工作过程，为简单控制系统的设计和改进打下基础。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案一、设计目标本次作业旨在让学生深入了解闭环控制系统中的干扰与反馈机制，通过实际操作与分析，掌握相关知识并提高解决问题的能力。
二、设计内容1.了解闭环控制系统的基本原理，包括反馈环节和控制器的功能。
2.进修干扰对闭环控制系统的影响，探讨干扰的来源及种类。
3.分析干扰对闭环控制系统的影响，探讨干扰抑止的方法。
4.设计实验，通过实际操作验证干扰对闭环控制系统的影响，并尝试采取不同的反馈控制策略进行干扰抑止。
5.撰写实验报告，总结实验过程中的经验与教训，提出改进建议。
三、设计步骤1.理论进修：学生通过教室进修和相关资料阅读，了解闭环控制系统的基本原理和干扰与反馈的干系。
2.实验设计：学生根据所学知识，设计闭环控制系统的实验方案，包括系统组成、参数设定和干扰源设置等。
3.实验操作：学生按照实验方案进行实验操作，记录实验数据并进行分析。
4.干扰抑止：学生尝试采取不同的反馈控制策略对干扰进行抑止，比较不同策略的效果。
5.实验报告：学生撰写实验报告，包括实验目标、方法、数据分析和结论等内容。
四、评判标准1.实验设计的合理性和完备性。
2.实验数据的准确性和分析的深度。
3.对干扰抑止策略的探讨和比较。
4.实验报告的逻辑性和表达清晰度。
五、参考资料1.《自动控制原理》2.《控制系统工程》3.相关学术论文和钻研报告六、备注本次作业设计旨在培养学生的实践能力和解决问题的能力，希望学生能够认真对待实验，积极探索并提出自己的见解。
愿同砚们在本次作业中取得进步，加深对闭环控制系统的理解和应用。
高中通用技术《闭环控制系统的干扰与反馈》教案 新人教版
浙江省衢州市仲尼中学高中通用技术《闭环控制系统的干扰与反馈》教案新人教版一、教材分析本课是《技术与设计2》的第四单元“控制与设计”的第三节“闭环控制系统的干扰与反馈”中的第三课时的内容，包括“功能模拟方法”和“黑箱方法”两部分内容。
功能模拟方法是以功能行为的相似性为基础建立模型，用模型模拟原型的功能和行为的一种方法。
教材首先以“加热炉温度的手工控制与自动控制”的比对案例来说明功能模拟方法。
温度能自动控制的加热炉系统在上一课时是已经分析探讨过的案例。
在这里重提就可以很好的与“手工控制加热炉”配对比较。
但考虑到“加热炉”对学生来说还是比较陌生，所以在上课时不采用这个案例，而是改用“人工驾驶与自动驾驶汽车”的案例做比对。
教材在后面又举了根据模型与人脑在功能行为上相似而实现对人脑的模拟的“国际象棋人机对弈”案例，从而使功能模拟方法更清晰的展现在我们面前。
在“黑箱方法”部分教材使用“中医看病”“挑西瓜”等贴切生活的案例把黑箱方法分析得非常的清晰明了。
教材引用这些生活化的案例就一子就把理论与人的距离拉近了，陌生感也没有了。
利用黑箱方法事物进行分析，可使许多繁杂的问题简单化，它是认识事物的一种有效方法。
教材内容的顺序编排也是比较合理的。
在前几课时分别介绍了“控制”“开环控制系统”“闭环控制系统”“干扰因素”“反馈”等内容，而这些都是学习探讨功能模拟方法与黑箱方法的前提基础。
二、学情分析在此前，学生学过了开环与闭环控制系统，对开环与闭环控制系统的组成也都有了一定的认识，这些再加上学生的生活经历都是学习本节的前提基础。
“人工驾驶汽车”“中医看病”“挑选西瓜、椰子、电视机”以及“机器人”都是学生熟悉的案例，正是以这些熟悉的案例做分析铺垫，才有可能降低理解难度。
本课主要通过大量的生活案例让学生在分析案例的过程中逐步掌握功能模拟方法与黑箱方法的思想的，但对于功能模拟方法的理解还是有一定难度的，所以在实施教学时需要想办法去突破。
闭环控制系统的干扰与反馈
42-32
三、功能模拟法
功能模拟是指在没有搞清楚或不可能搞清楚 某系统原型的内部结构条件下用一个与它的内部 结构不同的模型来实现与原型相似的功能。简而 言之，功能模拟法就是用用模型来实现一定功能 和行为的方法
功能模拟方法是由美国数学家维纳提出的，揭示了机 器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律。 功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方法。
干扰因素
承载的重量、电压的波动 滑轮组的摩擦力等
环境温度的变化、材料的保温性能
42-11
电视机有时在正常工作时，突然出现图像闪烁厉害或画面 紊乱等情况，这是由于它受到外界磁场干扰所导致的现象。 电视机最忌磁场干扰，电冰箱，空 调器,电风扇、日光灯等家用电器所形成 的磁场，就是电视机正常工作时的干扰 因素。从而导致电视机的图像出现抖动， 波纹等现象。 克服这些干扰因素的办法就是将家 用电器远离电视机放置。
设定温度
热量
控制器
比较器
加热器
加热炉
实际 温度
热电偶
42-29
在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环控制系统 哪种受干扰的影响小？为什么？
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系 统能不断修正控制效果。
闭环控制系统比开环控制系统具有更好的抗干扰能力， 那么是否都应该用闭环控制代替开环控制？ 是否采用闭环控制主要看对控制系统的要求（如成 本、控制要求）。
执行器
42-15
姚明在练习立定投篮时， 发生了这样的情况：
第一次投掷，由于用力太大，篮 球碰到篮板上弹了回来，没有命 中。 第二持投掷，他吸取了第一次的 经验，减小了用力，但由于用力 过小，篮球没有碰到篮圈。
第三次投掷，他吸取了前两次的 经验，终于投中了。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案第一课时一、设计背景闭环控制系统是自动控制系统中的重要组成部分，其稳定性和性能直接影响系统的工作效果。
在实际应用中，系统往往会受到各种干扰的影响，而反馈控制是一种有效的方式来抑止这些干扰。
因此，了解闭环控制系统的干扰与反馈原理对于工程同砚来说至关重要。
二、设计目标通过本次作业设计，旨在让同砚深度了解闭环控制系统的干扰与反馈原理，精通相关的数学模型和分析方法，培育同砚的问题解决能力和实际应用能力。
三、设计内容1. 理论部分：介绍闭环控制系统的基本原理，包括开环控制和闭环控制的差别，干扰对系统稳定性的影响，反馈控制的作用等内容。
2. 数学模型：给出一个闭环控制系统的数学模型，包括传递函数、状态空间方程等，让同砚能够通过数学方法分析系统的性能。
3. 干扰分析：设计一些干扰信号，如阶跃信号、正弦信号等，通过仿真软件对系统的响应进行分析，让同砚了解干扰对系统的影响。
4. 反馈控制：设计一些反馈控制器，如比例控制器、PID控制器等，通过调整参数来抑止系统的干扰，让同砚精通反馈控制的基本原理。
5. 试验部分：设计一些试验案例，让同砚在试验室中搭建闭环控制系统，通过调整参数来观察系统的响应，并进行分析和总结。
四、设计步骤1. 同砚通过进修资料和教室讲解，了解闭环控制系统的基本原理和数学模型。
2. 同砚利用仿真软件对系统的干扰和反馈控制进行分析，精通相关的分析方法和技巧。
3. 同砚在试验室中搭建闭环控制系统，进行试验操作和数据采集，通过试验结果对理论知识进行验证和实践。
4. 同砚依据试验结果和分析，撰写试验报告，总结闭环控制系统的干扰与反馈原理，提出自己的见解和建议。
五、设计评判本次作业设计旨在培育同砚的动手能力和实践能力，通过理论进修、仿真分析和试验操作的结合，让同砚深度了解闭环控制系统的干扰与反馈原理，提高他们的问题解决能力和工程实践能力。
同时，通过试验报告的撰写和评判，增进同砚的思维能力和表达能力的提升。
高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈3教案 苏教版必修2
闭环控制系统的干扰与反馈教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：闭环控制系统的干扰与反馈章节：第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰与反馈课时：第2课时一、教学目标1. 理解闭环控制系统的工作过程2. 理解开环控制系统和闭环控制系统区别二、教学重点闭环控制系统的工作过程，绘画简单的闭环控制系统的方框图。
三、教学难点控制器、执行器等环节的作用，闭环控制系统与开环控制系统的区别。
四、教学方法讲授、实践、任务驱动。
五、设计思想本节内容在《控制与设计》一单元中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对闭环控制系统的工作原理和和过程有深刻的认识，而且对开环控制系统与闭环控制系统的比较有清晰的理解。
六、教学准备烘箱、画架等七、教学过程闭环控制系统工作过程[介绍]：闭环控制系统就是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。
[核心]：通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。
[案例分析]：阅读书上案例[思考设计]：家用抽水马桶是一个典型的闭环控制系统的水位控制。
[思考]：在水箱的水位控制系统中，控制量还可以有其他选择吗？为什么？（控制量是进水阀的流量。
放水、蒸发是干扰。
）闭环控制系统的特点：（1）系统输出量对控制作用有直接影响。
（2）有反馈环节，并应用反馈减小误差。
（3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响。
[flash课件演示]：加热炉的温度自动控制系统：[实物展示]：烘箱温度自动控制系统。
首先用热电偶来代替温度计来测量温度的值，然后对温度的比较，当小于恒温箱给定时，就增大加热装置的电流；相反当大于恒温箱给定时，就减小电流。
这样恒温箱就能保持给定的温度。
加热炉的温度自动控制系统的结构图：小结：闭环控制系统的特点是，控制精度较高，系统能够实时监控输出端，及时调整输入端，在生产和生活中应用广泛，主要用于各种自动化控制。
闭环控制系统的干扰与反馈精美课件PPT
干扰因素有时要克服，有时还可利用。 在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信 息指挥系统进行干扰。 手机来电闪，根据电磁波干扰原理
03
PART THREE
反馈
3.反馈
反馈的概念
反馈概念
在自动控制系统中，将输出量通过适当的检测
装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就
是反馈（feedback）。
4.拓展应用
黑箱方法举例
黑箱方法应用的例子 判断生熟鸡蛋 输 入 摇、转、看 望、闻、问、切 B型超声波 输 出 生或熟 需要了解的情况 旋转速度 气色、舌苔、脉 搏等 超声图象
中医诊断病情
B超探测胎儿性别
是否健康
胎儿性别
4.拓展应用
总结
谢谢
通过对闭环控制系统的 探究，形成勇于探索敢 于创造优良品质。
01
PART ONE
新课导入
1.新课导入
新课导入，梳理问题
想一想：在送乘飞机出行时，能说祝您一路顺风吗？
1.新课导入
新课导入，梳理问题
02
PART TWO
干扰因素
2. 干扰因素
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，
引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
在电冰箱外放一盆冷水
2. 干扰因素
下表所列控制系统中，可能存在哪升降控制系统 利用滑轮组提升重物的控制装置
干扰因素
电机输出电压的波动等、齿轮间的摩擦 力等 滑轮组的摩擦力等 外部环境温度变化，大棚保温材料的 保温性能改变等
蔬菜大棚的温度控制
2. 干扰因素
干扰因素是否一无是处？
4.质疑
闭环控制系统 开环控制系统
3.质疑
两种控制系统的比较
闭环控制系统的干扰与反馈教案
闭环控制系统的干扰与反馈
一、教学目标
1. 知识与技能目标
（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出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。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（2）通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
（3）逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重难点
重点：对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
难点：分析闭环控系统的基本组成及工作过程
三、教学方法
演示法、逆推分析法、游戏法
四、教学资源准备
相关图片资料、PPT，水箱flash
五、教学过程
学生回答，教师总结飞机在受到风和电磁波干扰的时候出现的反应，
出干扰因素的概念。
在日常生活中，干扰是时常存在的
3. 案例分析：加热炉的温度控制系统
提问：在加热炉的温度控制系统中，可能有哪些干扰因素，系统是如何克服干扰使炉温稳定在给定的范围内的？其控制量是什么？控制量可以有其他选择吗？
4. 思考
如果请你设计一个温室的温度控制系统，你将选择什么作为控制量？。
闭环控制系统的干扰与反馈教案
一、教案基本信息教案名称：闭环控制系统的干扰与反馈教案课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 让学生理解闭环控制系统的概念及其基本组成部分。
2. 让学生了解干扰在闭环控制系统中的影响。
3. 让学生掌握反馈在闭环控制系统中的应用和作用。
4. 培养学生分析和解决闭环控制系统问题的能力。
教学重点：1. 闭环控制系统的概念及其基本组成部分。
2. 干扰在闭环控制系统中的影响。
3. 反馈在闭环控制系统中的应用和作用。
教学难点：1. 闭环控制系统中干扰的分析和处理。
2. 反馈机制的设计和优化。
教学准备：1. 教学PPT。
2. 相关教学案例或实例。
3. 闭环控制系统仿真软件（可选）。
教学过程：第一课时：一、导入（10分钟）1. 引导学生回顾控制系统的相关知识，如开环控制系统和闭环控制系统。
2. 提问：什么是闭环控制系统？它有哪些基本组成部分？二、讲解闭环控制系统的基本组成部分（20分钟）1. 讲解闭环控制系统的基本组成部分，包括控制器、执行器、传感器和被控对象。
2. 强调闭环控制系统相较于开环控制系统的优势。
三、分析干扰在闭环控制系统中的影响（25分钟）1. 讲解干扰的定义和类型。
2. 分析干扰对闭环控制系统的影响，如降低系统稳定性和准确性。
3. 举例说明常见干扰及其对闭环控制系统的影响。
四、案例分析（20分钟）1. 提供几个闭环控制系统的实际案例，让学生分析其中的干扰因素。
2. 引导学生思考如何减小或消除干扰对闭环控制系统的影响。
第二课时：一、讲解反馈在闭环控制系统中的应用和作用（20分钟）1. 讲解反馈机制的定义和作用。
2. 强调反馈在提高闭环控制系统稳定性和准确性中的重要性。
二、分析反馈mechanisms design（25分钟）1. 讲解反馈mechanisms design的基本原则和方法。
2. 分析不同的反馈mechanisms design在闭环控制系统中的应用。
3. 举例说明反馈mechanisms design对闭环控制系统性能的影响。
干扰与反馈：闭环控制系统的干扰与反馈PPT课件
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22
1、克服干扰的基本方法不包括： A、减弱干扰 B、提高系统性能 C、增强对干扰的控制 D、消除干扰
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2、在空调器的温度控制系统中，下列不属 于影响其温度控制的干扰因素是（）
A、打开门窗 B、空调器所在的房间温度由20。C变为32 。C C、房屋的格局 D、房间内人数增加。
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3、家用冰箱的温控系统采用闭环控制。为了 进一步提高其抗干扰的性能，设计中采取 的措施是（ ）
试验任务：使用视力保护提醒器，结合 产品说明书，试说明其工作原理。
使用者坐姿正确时，水银开关处于断开状
态，语音装置不发声。当使用者头部前倾至一
定角度时，语音装置发出提醒声音。
使用者根据提醒声音纠正坐姿，从而克服
干扰因素。
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正确 + 坐姿
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干扰因素 人
坐姿提醒器
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实际 坐姿
15
案例分析：电冰箱的温度控制
外部环境的变化、 大棚保温材料的保 温性能等
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5
干扰因素是否一无是处？
在一般控制系统中，干扰因素是需 要克服的。而在有些情况下，却可以利 用干扰因素实现某种目的。 例如：在军事演习中，红方利用一定 频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统 进行干扰，使之不能正常工作。
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6
这些都是有意对控制系统施加干扰，使 控制系统无法达到控制的目标。
干扰与反馈
闭环控制系统的干扰与反馈
-
1
频道 （输入）
电磁信号 （干扰因素）
收音机
相应的频 道的信息 （输出）
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2
（一）干扰因素
1、什么是干扰因素？ 在控制系统中，除输入量（给定值）以
闭环控制系统的干扰与反馈
摇、转、看 系统的输入
鸡蛋
生或熟 系统的输出
黑箱
小 结：
1、干扰的概念 2、克服干扰的基本方法 3、反馈 4、功能模拟法 5、黑箱方法
4. 黑箱方法
在生活中，有时我们需要认识的对象的内部无法打开或不便 打开，这时，可以通过观测和考察它的输入和输出的关系来 推测其内部的特性和功能。
例如，中医看病通过“望、闻、问、切”来了解病人的病况， 最后对病情作出判断；
夏天买西瓜，可以通过“看瓜形、看瓜色、听瓜声、测弹性” 来判断西瓜的成熟。
以手机为例。
1、干扰因素
在控制系统中，除输入量（给定的值）外， 引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
通俗地讲：干扰就是对控制系统的行为造 成影响的有害的信号及扰动。
有的干扰因素是由于环境造成的，如 影响自行车行驶速度的变化的自然风等；
有的干扰因素是人为原因所致，如影 响飞机导航信号的手机信号等。
控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。
在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影 响其温度控制的干扰因素？
⑴开电冰箱门；
是
⑵电冰箱所在房间的温度从20℃
变到32℃；
是
⑶把热菜或热饭放入电冰箱中；是
⑷在电冰箱外放一盆冷水。 非
思考 说说下列控制系统中，可能存在哪些
P109
干扰因素，如何克服？
这些事例都没有打开事物直接观看内部结构，而是通过观察 外部或试验等方法来认识事物的。
看、听、拍
生或熟
西瓜
系统的输入 控制 系统的输出 系统
• 这种把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入 与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功 能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提供了一种不必 打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案一、设计目标本次作业设计旨在让学生深入理解闭环控制系统中干扰的影响以及反馈的作用，提高学生对控制系统的理解和应用能力，培养学生的分析和解决问题的能力。
二、设计内容1. 理论部分：- 闭环控制系统的基本原理和结构- 干扰对闭环控制系统的影响- 反馈在闭环控制系统中的作用- 干扰抑止和反馈控制的方法2. 实验部分：- 设计一个简单的闭环控制系统模型，包括传感器、执行器、控制器和过程- 在系统中引入不同类型的干扰，如噪声、外部干扰等- 分析干扰对系统性能的影响，并设计相应的干扰抑止方法- 通过调节反馈参数，观察系统的响应特性，并分析反馈对系统性能的影响三、设计步骤1. 学生自行进修闭环控制系统的基本原理和结构，了解干扰的种类和对系统的影响，以及反馈在系统中的作用。
2. 学生根据所学知识设计一个闭环控制系统模型，包括传感器、执行器、控制器和过程，并确定系统的控制目标。
3. 学生在系统中引入不同类型的干扰，并记录系统的性能指标，如稳定性、精度等。
4. 学生设计干扰抑止方法，如滤波器设计、信号处理等，并对系统进行调试和优化。
5. 学生调节系统的反馈参数，观察系统的响应特性，并分析反馈对系统性能的影响。
6. 学生撰写实验报告，包括实验设计、实验过程、结果分析和结论等内容。
四、评判标准1. 实验设计的合理性和完备性2. 干扰抑止方法的有效性和实用性3. 反馈调节的准确性和系统性能的改善情况4. 实验报告的内容完备、结构清晰、逻辑性强五、参考资料1. 《摩登控制理论与应用》2. 《控制工程基础》3. 相关学术论文和钻研效果六、作业要求1. 本次作业为个人完成，学生需按时提交实验报告和实验数据。
2. 实验报告要求包括实验设计、实验过程、结果分析和结论等内容，字数不少于1500字。
3. 学生需按照评判标准完成作业，对实验结果进行深入分析和讨论。
七、备注本次作业设计旨在帮助学生深入理解闭环控制系统中干扰与反馈的重要性，培养学生的实践能力和解决问题的能力，希望学生认真对待作业，取得良好的成绩。
《闭环控制系统的干扰与反馈导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》导学案一、导学目标1. 了解闭环控制系统的基本原理和结构。
2. 掌握闭环控制系统中的干扰来源及其影响。
3. 理解闭环控制系统中反馈的作用和意义。
4. 能够分析闭环控制系统中的干扰对系统性能的影响，并提出相应的解决措施。
二、导学内容1. 闭环控制系统的基本原理和结构- 闭环控制系统由传感器、执行器、控制器和被控对象组成。
- 传感器用于检测被控对象的输出信号，并将其转化为电信号。
- 控制器根据传感器反馈的信息和设定值进行比较，并输出控制信号给执行器。
- 执行器接收控制信号，控制被控对象的输入，使其输出与设定值尽可能靠近。
2. 干扰源及其影响- 干扰源包括外部环境干扰、内部系统干扰和测量噪声等。
- 干扰会导致系统输出与设定值偏离，影响系统性能和稳定性。
3. 反馈的作用和意义- 反馈是闭环控制系统中的重要组成部分，通过传感器检测系统输出并与设定值进行比较，实现实时调节。
- 反馈能够及时纠正系统偏差，提高系统的稳定性和精度。
4. 干扰对系统性能的影响及解决措施- 干扰会使系统输出受到影响，降低系统的性能。
- 可通过增加滤波器、优化控制算法、提高传感器精度等方式减小干扰对系统的影响。
三、导学过程1. 导入：通过实际案例引入闭环控制系统的观点，并讨论为什么需要反馈控制。
2. 进修：介绍闭环控制系统的结构和原理，以及干扰源和反馈的作用。
3. 实践：设计实验验证干扰对系统性能的影响，并尝试采取不同的解决措施。
4. 总结：总结闭环控制系统中干扰与反馈的重要性，并讨论如何进一步提高系统性能。
四、课后作业1. 思考闭环控制系统中的干扰来源，并分析其对系统性能的影响。
2. 设计一个闭环控制系统，并思量如何应对可能出现的干扰。
3. 阅读相关文献，了解闭环控制系统在实际工程中的应用案例，并撰写一份报告。
五、拓展延伸1. 可以讨论闭环控制系统在自动化生产中的应用，以及如何通过反馈控制提高生产效率。
2. 可以深入钻研闭环控制系统中的控制算法，探讨不同算法对系统性能的影响。
高二通用技术闭环控制系统的干扰与反馈学案分析
高二通用技术《闭环控制系统的干扰与反馈》学案分析高二通用技术《闭环控制系统的干扰与反馈》学案分析一、教学目标 1. 知识与技能目标 (1) 知道功能模拟方法与黑箱方法都是研究控制系统的常用方法。
(2) 了解功能模拟方法与黑箱方法在控制系统中的应用。
2. 过程与方法目标 (1) 通过“汽车全自动驾驶”与“人工驾驶”的类比分析理解功能模拟方法。
(2) 通过“挑椰子”“判别计算机性能”等案例的分析，了解黑箱方法的应用。
3. 情感态度和价值观目标 (1) 懂得功能模拟方法与黑箱方法在控制领域的重要作用。
(2) 将功能模拟方法特别是黑箱方法有意识的渗透到今后的问题分析当中。
二、教学重点：功能模拟方法与黑箱方法在控制系统的设计与分析中应用。
三、教学难点：1. 功能模拟方法的理解。
2. 功能模拟方法与黑箱方法在控制系统的设计与分析中应用。
四、教学方法：教授、案例分析、任务驱动。
五、设计思想 1. 教材分析本课是《技术与设计2》的第四单元“控制与设计”的第三节“闭环控制系统的干扰与反馈”中的第三课时的内容，包括“功能模拟方法”和“黑箱方法”两部分内容。
功能模拟方法是以功能行为的相似性为基础建立模型，用模型模拟原型的功能和行为的一种方法。
教材首先以“加热炉温度的手工控制与自动控制”的比对案例来说明功能模拟方法。
温度能自动控制的加热炉系统在上一课时是已经分析探讨过的案例。
在这里重提就可以很好的与“手工控制加热炉”配对比较。
但考虑到“加热炉”对学生来说还是比较陌生，所以在上课时不采用这个案例，而是改用“人工驾驶与自动驾驶汽车”的案例做比对。
教材在后面又举了根据模型与人脑在功能行为上相似而实现对人脑的模拟的“国际象棋人机对弈”案例，从而使功能模拟方法更清晰的展现在我们面前。
在“黑箱方法”部分教材使用“中医看病”“挑西瓜”等贴切生活的案例把黑箱方法分析得非常的清晰明了。
教材引用这些生活化的案例就一子就把理论与人的距离拉近了，陌生感也没有了。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案第一课时一、设计背景闭环控制系统是摩登自动化控制系统中的重要组成部分，其稳定性和性能受到干扰的影响是一个重要的探究领域。
干扰是闭环控制系统中的一种常见问题，需要通过反馈来进行补偿和抑止，以提高系统的稳定性和鲁棒性。
因此，本作业设计旨在援助同砚深度了解闭环控制系统的干扰与反馈机制，并通过实践精通相关知识和技能。
二、设计目标1. 了解闭环控制系统中的干扰类型及影响；2. 精通利用反馈来抑止干扰的方法和技巧；3. 提高同砚实际动手能力和问题解决能力。
三、设计内容1. 理论进修：同砚将通过教室教学进修闭环控制系统中的干扰来源、类型、影响以及反馈抑止的原理和方法。
2. 试验设计：设计一组闭环控制系统试验，通过改变不同干扰源的大小和频率，观察系统响应特性，并实行不同的反馈控制策略来抑止干扰。
3. 试验数据分析：同砚将分析试验数据，比较不同反馈控制策略的效果，总结干扰与反馈之间的干系。
四、试验步骤1. 搭建闭环控制系统试验平台，包括传感器、执行器、控制器等设备。
2. 设置干扰源，模拟系统受到外部干扰的状况。
3. 调整控制器参数，观察系统响应特性。
4. 分别接受比例控制、积分控制和比例积分控制等不同反馈控制策略，比较试验结果。
5. 记录试验数据，绘制响应曲线和控制曲线。
6. 分析数据，总结干扰与反馈之间的干系，撰写试验报告。
五、评判标准1. 试验设计的合理性和创新性；2. 试验数据的准确性和完备性；3. 数据分析的逻辑性和深度；4. 试验报告的明晰度和好用性。
六、参考资料1. 《控制系统工程导论》，周志华，清华高校出版社；2. 《摩登控制理论与应用》，刘慕国，机械工业出版社；3. 《自动控制原理与设计》，潘建伟，电子工业出版社。
七、总结与展望通过本次试验设计，同砚将深度了解闭环控制系统的干扰与反馈机制，提高了实际动手能力和问题解决能力。
期望同砚能在实践中不息探究，深化理论熟识，不息提高自身的科研能力和创新能力。
高中通用技术第四单元 第三节《闭环控制系统的干扰与反馈》 教案.doc
高中通用技术技术与设计2 (苏教版)
第四单元控制与设计
第三节闭环控制系统的干扰和反馈
教材分析
一、教材分析：
（一）本节内容的地位、作用：
本节内容是苏教版《技术与设计2》第四单元第三节闭环控制系统的干扰与反馈。
本节是在学生对控制的系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的干扰与反馈的辩证关系，是控制系统的具体应用章节，是本单元的一个重点，也是一个难点。
本节内容为后面的第四节控制系统的设计与实施奠定了理论基础。
（二）本节内容分析：
本单元在开环控制系统之后给出闭环控制系统，这就自然地引出对干扰因素的分析和反馈环节的理解。
本节内容由“干扰因素、反馈、功能模拟方法、黑箱方法”四部分组成，是学生理解控制系统的重点和难点，其中干扰因素和反馈是闭环控制系统的两个重要核心概念，并通过大量的实例和现象，深入浅出、通俗易懂的向学生介绍功能模拟方法和黑箱方法。
本节主要通过大量典型案例的分析，提升学生对技术的认识，有利于发展学生良好的逻辑思维品质。
二、课标中对内容标准的有关要求：
（一）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（二）针对简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。
（三）针对简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。
（四）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
三、课时安排：3课时
用心爱心专心。
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闭环控制系统的干扰与反馈
一、教学目标
1. 知识与技能目标
（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出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。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（2）通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
（3）逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重难点
重点：对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
难点：分析闭环控系统的基本组成及工作过程
三、教学方法
演示法、逆推分析法、游戏法
四、教学资源准备
相关图片资料、PPT，水箱flash
五、教学过程
序号教学步骤教师活动学生活动
一情景导入一、幻灯片展示问题：乘坐飞机之前哪些话不宜说？
A随时来电B旅途愉快
C一路平安D一路顺风
学生回答，教师总结飞机在受到风和电磁波干扰的时候出现的反应，引
出干扰因素的概念。
观察、思考和比较
二干扰因素在日常生活中，干扰是时常存在的
1. 什么是干扰？
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
四闭环控制系统
的基本组成和
工作过程
（2）提问：这个水箱的工作过程是怎样的，请同学们相互讨论一下，
试用系统框图来描述。
3. 案例分析：加热炉的温度控制系统
提问：在加热炉的温度控制系统中，可能有哪些干扰因素，系统是如何
克服干扰使炉温稳定在给定的范围内的？其控制量是什么？控制量可
以有其他选择吗？
4. 思考
如果请你设计一个温室的温度控制系统，你将选择什么作为控制
量？
归纳出系统的组成：
被控对象：水箱
被控量：水箱的水位
执行器：水龙头
控制器：控制电路
检测器：水位检测装置
画出控制系统框图：
（略）
分析、归纳
分析思考后得出：
用散热量作为控制量
五闭环控制系统
与开环控制系
统的比较
引导学生对闭环控制系统与开环控系统进行比较
比较，归纳
六板书设计总结。