第四单元控制与相关设计教材分析

控 制：人们按照自己的意愿或目的 , 通过一定的手段 ,
使事物向期望的目标发第四展单。元控制和相关设计
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教材分析
伸缩门的自动控制
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教材分析
日常生活中的控制举例
1、拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关。 2、声光感应开关，当有声音时灯亮。
3 、红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则 不出水。 4、宾馆自动门，当有人进入，门自动打开。
2、特征：
系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量 之间的信号是单向传递。
列举你所知道的开环控制系统。
1、自动声光控灯
2、自动烘手机
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教材分析
归纳总结
简单开环控制系统的方框图
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象 输出量
输入量：即控制系统的给定量。
控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。
电风扇风速的档位 （输入）
电机、扇叶
风速 （输出）
一个档位对应着一个风速。
定义： 任何一种控制的实现，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。
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教材分析
电饭煲
脱粒机
红外线自 动水龙头
是否属于 控制系统
是
是
是
输入
通电信号 通电信号 检测到人 手信号
输出 温度 脱粒量 出水量
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教材分析
教学目标
第二节 控制系统的工作过程与方式
• 能够分析典型的案例，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。
• 通过案例分析，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，熟悉反馈环节的作用。
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教材分析
第四单元 控制与设计
教材分析
第四单元控制和相关设计
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教材分析
第四单元 控制与设计
第一节 控制的手段与应用 第二节 控制系统的工作过程与方式 第三节 闭环控制系统的干扰与反馈 第四节 控制系统的设计与实施
重要概念：
控制、控制系统、开环控制、闭环控制、 干扰因素、反馈、功能模拟法、黑箱方法
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电风扇 调节速度
换档
音响 音量的调节 旋钮
热水器 调节出水口 改变燃气火 温度的高低 头的大小
喷雾器 给庄稼治病 操作喷雾器
第四单元控制和相关设计 教材分析
9 的手柄
控制的分类
从控制过程中人工来水龙头，
揿按键打开电灯、驾驶汽车等；
•自动控制：数控机床、饮料自动装罐生产线、
执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。 控制量：即执行器的输出信号。
被控对象：即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
输出量：即控制系统第所四要单元控控制制的和相量关。设计
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教材分析
开环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
设定注水时间 （输入） 定时器
控制量
水流量
进水阀门
游泳池
游泳池的水位 （输出）
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控制的应用
生活、生产、军事、国防
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控制的手段
圆形齿轮、条形齿轮组
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课本P97：马上行动
控制事例 控制的对象 控制的目的 控制的手段
电风扇扇叶 转速快慢的
控制
音响的音量 控制
燃气热水器 温度的控制
用喷雾器喷 洒农药
花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等
按照执行部件的不同，控制分为：
机械控制（普通水龙头）、气动控制（公共汽 车车门开关控制）、液压控制（建筑工地打桩 机）、电子控制（家用电冰箱）
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教材分析
• 观察学校饮用水自动控制电热水器。
• 当玻璃管中的水位过低或过高时，会出现 什么样的工作状态？
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干扰因素
• 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，即除给定量外，引起被 控量变化的各种因素称为干扰因素。
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教材分析
开环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
设定注水时间 （输入） 定时器
水流量
游泳池的水位
进水阀门
游泳池 （输出）
游泳池的水位只受设定的注水的时间的控制
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教材分析
1、定义：
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，
这种控制称为开环控制系统。
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第一节 控教学制目的标手段与应用
• 能够结合一定的事例，理解控制的含义及在生 活和生产中的应用。
• 了解人工控制和自动控制，
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第一节 控制的手段与应用
指出下列事物发展与变化的多种可能性 : 鱼塘 : 成熟的西瓜 : 流行性病毒 :
大禹治水过程中 , 通过什么手段实现了什么样的目的 ? 举出生活中通过某些手段实现特定目的的事例。
思 考： 自行车的传动控制系统是怎样的呢？
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控制系统
脚踩的力 （输入）
脚蹬、曲柄、链轮、 中轴、链条、飞轮
自行车行驶的速度 （输出）
踩动脚蹬的力越大，车轮的转速就越快。
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控制系统
电风扇的风速控制系统（control system）
控制器
执行器
被控对象
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简单开环控制系统的方框图
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象 输出量
自动门的控制系统 水泵抽水控制系统
活动猴的连接
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教材分析
希 罗 的 自 动 门
祭坛 点火
水罐 （1，2）
转动轴 旋转量 （3） 控制量
庙门
控制器 第四单执元行控器制和相关设计 被控对22 象
控 开环 系统的输出量仅受输入量控制，输入量到
制
输出量之间的信号是单向传递
系
系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生
统
影响
闭环
输出量到输入量之间的信号形成一个回路
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教材分析
教学目标
第三节 闭环控制系统的干扰与反馈
• 能够通过案例分析、马上行动和阅读等活动， 找出并分析影响简单控制系统运行的主要干扰 因素，了解功能模拟方法和黑箱方法在控制系 统中的应用。
教材分析
打开 庙门
闭环控制系统
游泳池注水控制系统方框图：
给定 +比较器 水位
控制器
-
水流量
游泳池的水位
进水阀门
游泳池 （输出）
检测装置
简单闭环控制系统的方框图：
给定
比较器 +
量
控制器
控制量
执行器
被控对象
-
第四单检元测控装制和置相关设计
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教材分析
被控量
对比
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响