技术与设计2--控制系统的工作过程与方式
控制系统的工作过程与方式第二课时课件高中通用技术必修《技术与设计2》
将输入由设定注水时间改为设定游泳池水位。 增加检测装置检测实际水位，把测量值返回输入 端，通过比较器与给定值比较。
比较器
水位检 测装置
游泳池注水控制系统方框图
给定 水位
比较器
＋
控制器
水流量
进水阀门
游泳池
－
检测装置
实际 水位
比较：在系统的输入端和输出端之间，除了有从 给定水位到实际水位的信息传递外，还有从输出 端到输入端的信息传递，即控制系统可以把输出 量返回到输入端与给定值进行比较，构成一条闭 合回路。
（2）根据车流量大小改变红绿灯时间 的自动控制系统
给定的车
比较器 +
控制
流量
电路
-
红绿灯 开关 红绿灯 转换器
检测装置
实际车 流量
开环控制系统与闭环控制系统比较
开环控制系统: 输入量
控制器
控制量
输出量
执行器
被控对象
闭环控制系统:
比较器 给定量 +
-
控制器
控制量
执行器
被控对象
被控量
检测装置
开环控制系统和闭环控制系统的比较
闭上眼睛画鼻子属于开环控制系统
预期的位置 （输入）
大脑 手 位置 笔
画的位置 （输出）
睁开眼睛画属于闭环控制系统
预期的位置 眼睛 （输入） ＋
大脑
－
手 位置 笔 眼睛
画的位置 （输出）
案例分析：红绿灯控制系统 （1）红绿灯定时控制系统
设定的红 绿灯时间
控制 电路
红绿灯 开关 红绿灯 转换器
红绿灯停 留时间
第二节
控制系统的工作 过程与方式
复 习：
控制系统的工作过程与方式教学设计
控制系统的工作过程与方式教学设计《控制系统的工作过程与方式》第一课时教学设计一、教学内容分析和教材处理《控制系统的工作过程与方式》是苏教版教材《技术与设计2》第四章第2节的教学内容。
第四章是用系统的方法研究控制系统的，本单元内容关注设计过程中控制的基本思想和设计的基本方法，注重学生对这些思想和方法的应用及实际问题的解决。
第一节是对控制的概括了解，控制系统的工作过程与方式是本章的第二节，是讲开环控制系统和闭环控制系统。
按照教材的教学思维是给学生介绍控制系统后，然后学习开环控制系统，然后再讲解闭环控制系统，最后总结开环控制系统和闭环控制系统的区别。
它是学习后续内容如闭控制系统及控制系统设计的基础内容，也让学生掌握用系统的方法对控制部分进行分析、评价和优化。
本人对教材稍稍进行了处理。
本节课是控制系统的工作过程与方式的第一课时。
在介绍控制系统后，学习完控制系统的输入量和输出量后，就引导学生通过探究实验得出开环控制系统和闭环控制系统的核心差异。
在第二课时则是突破开闭环控制系统的工作过程的方框图。
通过这种处理，有助于学生对开环控制系统和闭环控制系统的机理的理解。
二、学情分析学生已经学了《技术与设计1》及《技术与设计2》中的前面3个单元关于结构、流程及系统的知识，已经形成了比较完整和系统的知识体系，学生有了很好的学习控制系统的基础。
但学生对于控制系统的理解只是表面的认识，并不知其中内在的工作机理。
他们对认知内容是零散不系统的，有待提升和归纳。
提高学生认知主要从以下几个方面：一是系统分析方法的运用，就是用系统的方法分析、建构控制部分；二是控制过程思维的培养，只有对控制有过程的思想，才能用多个各自能独立，又有效配合，组成一个有机整体，起控制作用的功能。
三、教学目标：1、知识与技能（1）能指出控制系统的输入量和输出量。
（2）掌握开环控制系统和闭环控制系统的工作过程差异，能判断一个控制系统是开环控制还是闭环控制。
（3）理解开环控制系统和闭环控制系统的工作过程。
控制系统的工作过程和方式(教学案例)
控制系统的工作过程和方式(教学案例)引言控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它可以通过对输入信号进行处理和反馈来实现对系统状态的控制和调节。
在本教学案例中，我们将详细介绍控制系统的工作过程和方式，并通过一个实际案例进行讲解，帮助学生更好地理解控制系统的原理和应用。
控制系统的基本原理控制系统的基本原理可以简单概括为：通过对输入信号进行处理和反馈，实现对输出信号的控制和调节。
具体来说，控制系统通常包括以下几个基本要素：1.输入信号：输入信号是控制系统中的参考信号，它可以是一组预设值或输入变量。
2.处理单元：处理单元接受输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。
处理单元可以是一个简单的逻辑电路，也可以是一个复杂的控制算法。
3.输出信号：输出信号是经过处理和反馈后的结果，它可以控制和调节系统的状态和行为。
4.反馈单元：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。
反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。
5.传递函数：传递函数描述了输入信号和输出信号之间的关系，它是控制系统设计和分析的基础。
传递函数可以通过数学模型或实验测量来确定。
控制系统的工作过程和方式控制系统的工作过程可以分为以下几个步骤：1.设置输入信号：根据系统要求和控制目标，设置输入信号的数值或变化规律。
2.处理输入信号：处理单元接收输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。
3.生成输出信号：处理单元根据输入信号的处理结果生成输出信号，并将其送往系统中。
4.反馈调节：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。
反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。
5.循环迭代：根据反馈信号的调节，处理单元重新处理输入信号，并生成新的输出信号。
这个过程将一直循环迭代，直到系统达到期望的控制状态或目标。
控制系统的工作方式可以分为开环控制和闭环控制两种方式：开环控制开环控制是一种基本的控制方式，它没有反馈信号，无法准确调节输出信号。
控制系统的工作过程与方式
必修2 技术与设计 2
根据示意图及描述，分析自动扶梯系统控制过程，在方框图 中“______”处填写相应的内容。
【解析】 控制系统的题目要注意控制过程原理的描述和控 制过程示意图，然后再结合控制方框图，就比较容易找出各 组成装置和信号量。 【答案】 ①检测传感器检测到是否有人的信号 ②电动机和传动装置 ③扶梯 ④运行速度
泳池； (4)_执__行__器___：即直接对 被控对象进行控制的装置或元件，如进
水阀门； (5)_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，如控制电路 ；
(6)_控__制__量___：即 执行器的输出信号，如流过阀门的水 量。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
2．闭环控制系统的基本组成 概念：闭环控制系统是系统的输出量返回到输入端并对控制 过程产生影响的控制系统。由概念可知，控制系统的输出量 对控制产生影响是判断工作方式(闭环 or 开环)的准绳。例： 供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系 统、花房温度控制系统、家用电饭锅保温控制系统、家用电 冰箱温度控制系统等。 基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装 置、比较器。同样，从控制三要素入手，先根据目的找对象， 明确输出量，接着逆向找到执行器和控制器，再看是否有检 测输出量的检测装置(没有检测输出量的肯定是开环控制)， 然后判断这个检测量是否返回到输入端对控制产生影响，有 影响的才是闭环控制。
汽车的 测速
பைடு நூலகம்超速汽
速度 雷达 ―→ 电脑 ―→ 摄像头 ―→车信息
测速雷达测量车速，经判断超速后，电脑控制摄像 头，将超速车辆的信息记录下来
栏目 导引
控制 控制 系统 类型
控制系统的工作过程与方式教学设计
《控制系统的工作过程与方式》教学设计王迪浙江省平湖市当湖高级中学 314200马中江浙江省嘉兴市双溪路1798号嘉兴教育学院 314051 手机1381921134 电邮mzj@jxjy@ 一、教学分析1．教学内容分析《控制系统的工作过程与方式》是苏教版教材《技术与设计2》第四单元第2节的教学内容。
“技术与设计2”是在“技术与设计1”的基础上进行的一种专题性设计，集中体现了一些重要的技术思想和方法。
本单元《控制与设计》关注设计过程中控制的基本思想和设计的基本方法，注重学生对这些思想和方法的应用及实际问题的解决。
本节课教学内容主要围绕开环控制系统，让学生了解控制系统、输入与输出、控制器、执行器、被控对象等概念，知道简单的开环控制系统的基本组成和工作过程。
是“承”前节内容“控制的手段与应用”的进一步深入具体的学习，也是“启”“闭环控制系统”以及“控制系统的设计与实施”教学内容的基础。
当今社会，控制已深入到人们生活和工作的方方面面，通过对控制的过程和控制的机理的理解，有助于学生运用简单的控制方法分析现实生活中遇到的相关问题，发展学生良好的逻辑思维品质。
2．教学对象分析学生已经学了《技术与设计1》及《技术与设计2》中的前面3个单元关于结构、流程及系统的知识，已经形成了比较完整和系统的知识体系，另外在高中《物理选修3-2》同步学习了传感器及自动控制的知识。
因而，学生对于本节课的学习内容比较容易接受和理解。
然而，学生缺乏对生活的观察、思考和实践，接触的自动控制也只是停留在表象，比如，红绿灯的定时控制系统，学生只是看到红绿的相互转换，对于其具体的基本组成和工作过程还缺乏基本的了解，要掌握控制的基本思想和方法，并分析现实生活中有关控制问题是比较困难的。
本节课学生的学习任务结构层次图如下：二、教学目标1．知识与技能（1）通过分析“游泳池定时注水系统”模型的组成及工作过程，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
苏教版高中通用技术《技术与设计2》课件-第四单元第二节控制系统的工作过程与方式
典型案例分析3
电 饭 锅
典型案例分析4
饮 水 机
典型案例分析5
冰 箱
一下：生活中有哪些控制不是 很令你满意的，你准备 如何改进？
数控式电热毯调温插座
加湿器智能控制插座
作业
找出身边一种不完善的控制案例， 并进行改善设计。
受内部信号控制
三.开环控制方框图
输入量 控制器
控制量
执行器 被控对象
输出量
输入量：外界信号 控制器：接收外界信号的装置或元件。 执行器：改变被控对象状态的装置或元件。 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。 （实现系统功能）
输出量：即控制系统所要控制的量。
课堂训练
请画出声控灯的控制方框图
请同学们思考，生活中还有哪些开环控制?
四.闭环控制方框图
+ 给定量
_
控制器
控制量
执行器
被控对象
被控量
检测装置
课堂训练
请画出电极式自动水塔的控制方框图
请同学们思考，生活中还有哪些闭环控制?
典型案例分析1
马 桶 的 水 箱 水 位 控 制
典型案例分析2
电 饼 铛
典型案例分析2
1.灯光控制系统 2.温度控制系统 3.水位控制系统
……
演示： 声控灯
自动水塔
请同学们思考一下，这两种控制系统有什么区别？
二.开环控制和闭环控制的区分
1.开环控制：输出量对控制系统不产生任何 影响（没有装置来检测输出量）
受外部信号控制
2.闭环控制：输出量会改变系统的状态(有专 门的装置来检测输出量）
控制系统的工作过程与方式
【公开课教案】高中通用技术《控制系统的工作过程与方式》
控制事例
控制的对象
控制的目的
控制的手段
电灯的开关控制
电灯
电灯的开关
拨动开关
自行车速度的控制
自行车
速度的调节
改变踩动脚蹬的力气
电风扇扇叶转速快慢的控制
电风扇
调节速度
换档
分析教室电灯的开关控制、自行车速度的控制的实现过程、电风扇风速的控制过程。
《控制系统的工作过程与方式》教学设计
一、教材分析：
《控制系统的工作过程与方式》选自普通高中课程标准实验教科书《通用技术-技术与设计 2 》的第四单元第二节（江苏教育出版社）。
《控制系统的工作过程与方式》这节的内容是有关“控制系统的工作过程与方式”的学习和掌握，包含“控制系统”、“开环控制”和“闭环控制”等三个内容。
自动门的工作原理可以用下面的方框图来描述：
红外装置是否检测到人 门的开启或关闭
体热辐射发出的信号： （输出）
（输入）
在上面的例子中，信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动，象这样的控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统成为开环控制系统。
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
【马上行动】（课文p102）指出表中所列事例是否属于控制系统，如果是控制系统，请指出系统的输入、输出分别是什么？（一般的控制过程都有一个输入和一个输出。）
是否属于控制系统
输入
输出
电饭煲
是
做饭指令（电信号）
锅内的温度
脱粒机
是
启动指令（电信号）
脱粒的量
红外线自动水龙头
是
人手的红外信号
高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案
高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案第一篇：高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案控制系统的基本组成与工作过程》（第一课时）教学设计一、教学目标分析1、知识目标：①懂得什么样的系统叫开环控制系统，什么样的系统叫闭环控制系统。
②懂得识别系统框图。
③理解信息的反馈。
2、能力目标：学会使用逆推法分析问题。
3、情感目标：①通过合作探究来提升同学们的团结合作精神。
②通过教师自制的模型作品的使用来感触同学们的创作意念。
二、教学内容分析本节通过贴近生活实际的案例分析来让学生逐步了解系统框图，为后续“控制系统框图的绘制”及“控制系统的干扰”铺好基础。
这一课时的重点在开环控制系统的组成与工作过程分析，难点在闭环控制系统的信息通路及其比较环节的分析。
三、学情分析学生在此前已有了一定的“流程”、“系统”方面的基础，也有了一定的电学基础，对于系统的组成和系统的工作过程的分析应比较容易上手，特别本课时分析的光控窗帘、水塔水位控制系统都是贴近日常生活的实例，学生是比较感兴趣的，学生可以在比较轻松的氛围中掌握知识。
四、教学策略无论何时何地的教学活动，学生始终是教学的主体，教师是教学的主导。
如何把学生的思维引导到知识点上，启发学生自己分析解决问题是关键。
在上课过程中投影图片、使用自制教具演示实验、展示实物的方式提高学生的兴趣，以此来降低课堂的枯燥乏味。
整堂课的课件操作都使用自制的遥控鼠标进行操作，让学生感受到创作在课堂上的应用。
在课中还安排一个容易做的小组实验，学生通过动手实验来加深对闭环控制系统的理解在。
在课堂最后再通过一个演示实验，把实验过程的分析留给学生作为课后作业去巩固。
五、教学资源准备多媒体教室、教学课件、组合遥控鼠标灯1套（自制）、红外线报警器1台、水塔水位控制模型1套（自制）、光控窗帘模型1套（自制）六、教学过程（一）引入1、教师从课前放好的报警旁边走过，报警器自动响起。
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二、开环控制系统
游泳池注水控制系统
控制系统的输出量，不对系 如何实现水池水位自动控制？ 统的控制产生任何的影响，这种 游泳池的水位高低主 条件 1 ：进水管的进水量是均匀的 控制系统的称为开环控制系统。 要取决于什么？
条件2：可以自动定时
定时器 设定注 入时间 （输入）
进水量
进水阀
游泳池
控制系统的工作过程与方式
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复习
如图所示是一个感应水龙头，当人手靠近时水流 出，手拿开时水停止流出，出水时间超过1分钟 就会自动关水。 按人工干预情形划分，该控制 过程属于
按人工 干预的 情形
人工控制（手动控制） 控制过程是在人的直接干预和全程干预 下进行的 自动控制 √ 侧重研究 在无人直接参与的情况下，使事物的变 化准确地按照期望的方向进行
控制系统
（自动控制）
闭环控制系统
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游泳池注水2 我们在游泳池中增加一个检测水位的装置，根 据检测的数据与给定的数据进行比较，当实际水位 低，继续进水，否则，关闭进水阀。
给定 + 水位
比较器 水流量
控制器
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
检测装置
观察该控制过程，回答以下问题 ①控制系统的输出是否影响控制过程？ ②控制信号的流向有何特点？
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闭环控制系统就是把系统的输出量 返回到输入端并对控制过程产生影响的 控制系统。 简单闭环控制系统的方框图如下：
给定量
﹢ × ﹣
比较器 控 制 器 执 控制量 行 器
被 控 对 象
被控量
检测装置
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是否是控制 系统
教室里的电灯 教室电风扇 楼道里的自动声 控灯
输入
开关的断开/闭合
输出 灯泡的灭/亮 风扇的风速
灯泡的亮
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是 是 是
设定的档位
楼道里的 声音
开环控制系统 Open loop control system
控制系统
自动控制 闭环控制系统
Closed loop control system
输入量
雨滴传感器检 出雨滴大小
控制量
控制器 执行器
转速
被控对象
输出量
单片机
直流电动机
雨刷
雨刷的速度
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思考
采用定时注水的方式对游泳池注水，时间到 了，可能水满出来了，可能水还未到达指定 水位，怎么办？
1
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小结
开环控制系统
控制系统的输出量不对系统的控 制产生任何影响
控制系统的控制方框图
进水阀
游泳池 控制系统 中所要求 控制的装 置或生产 过程
游泳池 的水位
直接对被控 对象进行控 制的装置或 元件 控制量
输入量
控制器
执行器
被控对象
输出量
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自动门如何实现自动开、关的呢？
红外装置检测人体热辐射发出的信号
控制电路
电机转动
输入量
红外装置检测 人体热辐射发 出的信号
控制量 控制器 执行器
控制的实现，都要通过 若干环节共同实现 这些环节所涉及的装置 就构成了一个控制系统
输入量 红外线接收管
手靠近 水龙头
→
输出量
微电脑
→
电磁阀
→
水龙头
出水
控制系统的输出与输入之间有一定 的对应关系。
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马上行动：
指出表中所列事物是否属于控制系统， 如果是控制系统，请指出系统的输入、输出分 别是什么？
游泳池 的水位 （输出）
观察该控制过程，回答以问题 将这一过程用详细的流程图表达出来 ①控制系统的输出是否影响控制过程？ ②控制信号的流向有何特点？
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火眼金睛找一找
小组讨论：
说说在你的日常生活中存在的开 环控制系统？
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执行器 的输出 信号 设定注 入时间
进水量
定时器 对输入信号 进行处理并 发出控制命 令的装置或 元件
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控制的工作过程与方式
如图所示是一个感应水龙头，当人手靠近时水流出， 手拿开时水停止流出，出水时间超过1分钟就会自动 关水。 输入量 输出量
手靠近水龙头
出水
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感应水龙头控制原理
当人手靠近水龙头，红外线接收管将接收到的 人手信号传送给微电脑，微电脑处理后的信 号发送给电磁阀，电磁阀接受信号后打开水 龙头出水。
转动
被控对象
输出量
门的开启 或关闭 （输出）
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控制电路
电机
自动门
牛刀小试
1、采用雨滴感应式自动雨刷控制系统使驾驶员免除 手动操作雨刷的麻烦，雨滴传感器将检出的雨滴 大小变成电信号，传递给单片机，单片机根据电 信号的强弱控制直流电动机的转速，从而控制雨 刷的速度，使得雨刷的速度与雨量的大小相适应。 请根据以上描述，完成该控制系统的控制方框图。