人教版通用技术课件必修二：第四单元 控制与设计

手动控制
自动控制
方案二
三棱柱的每一 面对应一幅画的一 部分，当所有三棱 柱同时转动时，可 将三幅图像顺序显 示出来。
控制系统的设计框图
给定值
定时 控制器
继电器 电动机 减速器
转速
转动/停止
广告 牌
选择实现方法
需要解决的问题
2、准确控制电动机转动、 停止的时间，使电动机停止 期间，画面显示完整。
案例分析：自动门

自动门的动作过程是怎样的？

当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口 时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又 关闭。

自动门的功能实现方案：
方案一：自动开门（无防夹功能） 方案二：自动开门（有防夹功能） 方案三：密码开门
自动门如何实现自动开、关的呢？
红外传感器 控制电路
电机
控制量
人体 热辐射 转动
红外传感器
控制电路
电机
自动门
门的开启 或关闭
控制器
执行器
案例分析：水塔试验

试验方案：
方案一：电子定时加水 方案二：单个传感器延时加水 方案三：双传感器自动加水
简单控制系统的设计



明确设计目标 确定设计方案 选择实现方法 完成你的设计 评估你的设计
设计一个会翻转的广告牌
闭环控制
给定值
控制器
比较器
执行器 反馈环节
被控 对象
阀门
电动机
气缸
电磁铁
液压缸
小试身手
电风扇机械 定时开关控 制 被控 对象 被控量 控制器 执行器 控制量 电风扇 路灯黑夜/白 水泵抽水 天自动开关控 制 路灯 水管 抽水马桶的 水位控制 水箱
电风扇的开关 路灯的开关
出水
电机
扬声器
定时器
路灯
音乐 信号
声电转 换装置 和电机
转速 水泵 喷头
水柱 高低
练习2 如图是声控灯系统组成示意图，根据你的理解和认识回答 下列问题： ⑴此系统是开环还是 闭环，声控灯的优点 有哪些？ ⑵如果声控灯的附近并没有来人，而 出现意外的声响，如楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响， 灵敏度高的声控灯也会应声而亮。为避免这种情况你有什么好办 法？ ⑶画出声控灯的系统框图。 答案提示：⑴ 开环，关键词：方便、节电 。 ⑵ 把传感器的灵敏度调小一点。 ⑶：
确定控制的目的
控制系统的设计
控 制 系 统 设 计 的 一 般 思 路
确定被控量 给定控制要求（设计指标） 确定系统结构
若 不 满 足， 重 新 开 始
建立控制器、被控对象、执 行机构和反馈环节的模型
确定待定参数 分析实验系统性能
若满足规范要求，设计结束
方案一
将需要展示的画面（广告）连在一 起，然后卷在两根轴上，当同时转动两 根转轴时，画面就可以依次显示。
控制电路
机械开关或 电磁继电器 电路的接通 或断开
水管
水泵
转动
水箱水位 连杆机构 或 或断开
反馈环节
浮球
控制系统处理方法：
1、分析控制系统的工作原理
“析”
2、根椐方框图找出相应的量（控制 “找” 器、执行器、被控对象、检测装置）
3、用简练的语言回答问题
“答”
学习目标：



理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。 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。 了解并能确定控制系统的主要参量。 能画出简单控制系统的方框图，理解其中各环 节的作用。 能设计、制作、调试和改进简单的控制装置。
了解 探究 设计 提高
活动建议
一部分： 理论学习 一部分： 设计制作
控制系统的组成与描述
图1 投掷飞镖的控制过程
期望 值
落点 大脑 肢体 飞镖
控制器
执行器
被 被控对象 控 量
人工调节 液面
控 制 量
被 控 量
控制器
执行器
给定值
液体输 出量
被控对象
液面 位置
大脑
比较器
手、阀门
眼睛
容器
反馈环节
控制框图
开环控制
给定值 控制量
干 扰 被控量
控制器
执行器
被控 对象
控制量 被控量
练习1 原理：随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一 种具体应用。其工作过程是由 “声－电转换装置”将起 伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱 动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快， 喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就 低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。请回答 以下问题： 1、是开环控制系统还是闭环控制系统？ 2、输入量和输出量分别是什么?
教学课时：8课时
了解控制
希罗的自动门
木牛流马图
控制在现代的应用
控制在现代的应用
GPS（全球卫星定位系统）
全球卫星定位系统能 够提供精确的地理位置信 息，在航海、航空和城市 交通管理等领域有着广泛 的应用。
控制在现代的应用
电视制导导弹
控制的含义
希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进 行干预，这种根据自己的目的，通过一定的方法使 事物沿着某一确定方向发展，就形成了控制。
【本单元与其他单元的联系】 技术与设计2
结构与设计
流程与设计
系统与设计
控制与设计
结构是设计的基础，流程是设计的 方法，系统是设计的保障，控制是设计 的关键。
控 制 与 设 计
了解 控制的含义及应用 控制 认识控制系统（开环、闭环控制系统 和自动与手动控制系统） 控制 开环控制系统的基本组成和工作过程 系统 闭环控制系统的基本组成和工作过程 的分 控制系统的方框图 析 控制系统的干扰因素 控制 控制系统的设计步骤 系统 的设 控制系统设计方案 计
•系统中将控制的结果反馈回来的部分，称为反馈 环节。 •反馈环节是闭环控制系统的重要特征。
控制的分类
控制与设计
开环控制
闭环控制
手动控制
自动控制
二、控制系统的组成与描述




知识提纲： 1、控制系统的组成：控制器、执行器、被控对象。 2、控制系统的分类：开环控制系统、闭环控制系统。 3、控制系统框图：各环节、输入量、输出量。 教学思路： 1、组成结构。 2、开环分析。 3、闭环分析。 4、两环比较。 5、习题巩固。
控 制 的 三 要 素
①控制的对象是什么？ ②控制要达到什么目的？ ③采取什么控制手段？
手动控制系统
人工干预的情形
控制
有无反馈
自动控制系统 开环控制系统 闭环控制系统
开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响控制 作用的系统，称为开环控制系统。 闭环控制系统：能将控制的结果反馈回来与希望值 进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的 系统，称为闭环控制系统。