控制系统的工作过程与方式
控制系统的工作过程及方式
控制系统的工作过程与方式一、教学目标1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征；2.了解开环控制和闭环控制的特点；3.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4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法二、教学内容分析本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。
生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。
本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。
本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。
本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。
三、学习者分析学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。
结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。
四、教学策略：1. 教法：本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。
在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。
同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。
控制系统的工作过程与方式课件
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：即控制系统所要控制的量。
学生活动
活动项目1：磁控灯 活动步骤： 第一步：搭建磁控灯模型。 第二步：接通电源，测试磁控灯的运行效果。 第三步：绘制磁控灯控制系统的方框图。
1、夜半时刻，在十字路口，没有行人，汽车 却仍然要等待？怎么办？
2、游泳池注水或楼顶水箱注水，时间到了可 是有时水满了，有时却未满，怎么办？
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。
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。 执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件。 控制量：制过程 产生影响
输出量到输入量之间的信号形成一个回路
输出 温度 脱粒量 出水量
开环控制系统 控制系统 闭环控制系统
灯的开关控制过程？
灯的开关控制的方框图：
电流
力
开关
电路
灯
（输入）
光线 （输出）
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 进水阀门 游泳池
游泳池的水位 （输出）
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。
第四单元 控制与设计
第二节 控制系统的工作过程与方式
日常生活中的控制
力
风速
（输入） 曲柄、齿轮、扇叶 （输出）
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。
控制系统的工作过程与方式 PPT课件
小结
控 开环 制 系 统 闭环
控制系统的输出量不对系统的控制产生 任何影响 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
系统的输出量返回到输入端并对控制过程 产生影响
输出量到输入量之间的信号形成一个回路
14
第四单元 控制与设计
第二节 控制系统的工作过程与方式
1
日常生活中的控制
2
脚踩的力 脚蹬、曲柄、链轮 （输入） 中轴、链条、飞轮
自行车行 驶的速度 （输出）
3
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。
电风扇风 速的档位 （输入）
电机、扇叶
风速 （输出）
定时器
水流量 进水阀门 游泳池
游泳池的水位 （输出）
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。
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。
7
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。 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。
4
课本P102马上行动
电饭煲
自动干手 机
红外线自 动水龙头
是否属于 控制系统
是
是
是
输入
做饭号
输出
锅内的温度 热风 出水量
5
灯的开关控制过程？
灯的开关控制的方框图：
开关的 开或关
（输入）
开关
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
二控制系统的工作过程与方式学习目标节次考试内容考核要求考试属性控制系统的工作过程与方式①简单开环控制系统的基本组成和工作过程必考＋加试c②闭环控制系统的基本组成 b③简单的闭环控制系统的方框图 c④控制器和执行器的作用 c一、控制系统控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系．二、开环控制系统1．概念：输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。
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．3．方框图：输入量―控制器执行器――→控制量被控对象→输出量输入量：控制系统的给定量。
控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。
执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：执行器的输出信号。
被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。
输出量：控制系统所要控制的量。
三、闭环控制系统的基本组成1．概念：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。
2．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(检测装置有的开环系统也有)。
3．特征：系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路——反馈回路。
4．简单的闭环控制系统的方框图5．检测装置：检测输出量(被控量)并将其返回到输入端。
6．比较器：将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值，往往和控制器集成到一起。
四、开环控制系统与闭环控制系统的比较1．开环控制系统输入量到输出量之间的信号是单向传递的，它对输出量的控制精度较低，但它具有结构简单、成本低、容易实现等优点。
2．闭环控制系统的输入量和输出量之间还有一个反馈环节，它们形成一条闭合回路。
它对输出量的控制精度较高，但它结构复杂、成本高，主要用在要求较高精度和高可靠性的控制中。
例1(2016·浙江4月学考)根据消防要求，仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。
当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时，电子开关被接通，报警器发出声光信号进行报警。
4-3控制系统的工作过程与方式
“声控”参考框图如下：
马上行动
4、交通路口红绿灯自动控制[根据车流量]（开环 开环） 开环 目前所用的交通路口的红绿灯控制系统一般都是按给定 的时序来控制的，因此应该是开环控制系统，而不是闭环。 对车流量因素的考虑，是在调查统计的基础上在设计给定时 序时体现的。 参考框图如下：
课堂练习：开、闭环控制方式判别 闭环） 闭环 1、家用压力锅的压力控制（闭环 开环、闭环 开环 2、粮库的温度、湿度控制（开环、闭环） 开环） 开环 3、洗衣机工作过程的控制 （开环 4、感应水龙头的开、关控制（开环 开环） 开环 开环） 开环 5、电瓶车防盗报警器的控制（开环 闭环） 6、巡航导弹的飞行控制（闭环 闭环
游泳池水位
2、开环控制系统 、 游泳池进水控制系统
设定注 水时间 水流量
定时器
进水阀
游泳池
游泳池水位
开环控制系统的框图描述：
输入量 名词解释
控制器
执行器
控制量
被控对象
输出量
输入量——控制系统的给定量 控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件。 被控对象——控制系统中所要求控制的装置或生产过程。 输出量——控制系统所要控制的量。
+
_
控制器
制冷泵 测温装置
冰箱
冰箱温度
马上行动
3、走道路灯的声光控制系统（开环 开环） 开环
声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下： 白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线 较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否 接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽 灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。这样， 通过对环境声光信号的检测与处理，完成电路通断的自动开关控制。
控制系统的工作过程与方式课件
控制器
水流量
电磁阀门
游泳池
检测装置
游泳池的 水位
（输出）
开环控制系统与闭环控制系统的区别:
开环控制系统
闭环控制系统
区别
信号传递是单向的
信号传递是闭合回路
•控制系统的工作过程与方式
•13
简单闭环控制系统的方框图：
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
特点：信号传递是闭合回路。
输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量
开环控制系统的方框图
•控制系统的工作过程与方式
•7
开环控制系统可以由下面的方框图
来描述：
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象
输出量
(给定量)
(被控量)
控制量与被控量的区别:
特点:
控制量:执行器的输出信号。 信号的传递 被控量:控制系统的输出信号。 是单向的。
•控制系统的工作过程与方式
•控制系统的工作过程与方式
•4
2、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。
例如：游泳池注水控制系统
设定注水 的时间 （输入）
定时器
水流量
电磁阀门
游泳池
游泳池的 水位
（输出）
•控制系统的工作过程与方式
•5
输入量：控制系统的给定量。
控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置 或元件。
风速的挡位 （输入）
电机、扇叶
风速 （输出）
•控制系统的工作过程与方式
•2
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）第一篇：控制系统的工作过程和方式(教学案例)教学目标分析知识目标：1、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，理解其中的控制器、执行器的作用。
3、掌握控制过程的一般描述方法。
行为目标：通过分析和比较，了解开环控制与闭环控制系统各自的控制特征及其之间的差别。
情感目标：使学生感觉、体验控制设计的一般思想方法和技术方法，激起学生设计的欲望，培养学生富于想象、善于批判、勇于创新的个性品质。
能力目标：学生学习本课后可以对简单的开环控制系统和闭环控制系统的工作过程进行分析，并能对一些控制系统提出改进意见。
教学内容分析：本节内容是本章的第二节，第二、第三节是本章的第二教学单元，是本章的教学重点，应将本节视为重点中的重点。
教材从学生熟悉自行车行驶的速度控制和电风扇的风速控制开始，在根据学生的知识水平引入游泳池注水系统控制以及改进游泳池注水系统控制，从而达到对开环控制和闭环控制的分析和对比的目的。
再者根据开环控制和闭环控制的工作过程分析，让学生掌握分析控制系统工作过程的方法。
重点难点重点：通过具体控制系统案例的分析，培养学生的分析控制系统的能力，能说清楚简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成，以及它们是如何实现控制的。
难点：开环控制系统和闭环控制系统的分析和对比。
学情分析学生学习了第一节控制手段和应用，理解控制的含义，但对什么是开环控制什么是闭环控制是空白，这就需要通过多个案例进行对比才可以让学生掌握开环控制和闭环控制以及它们的组成和工作过程。
在本主题中，根据课程标准的要求，以及限于学时以及高中学生现有的知识水平，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定于一般性的理解，不作进一步的要求，不去探讨其内部的工作过程，只了解其输入和输出之间的关系就可以。
教学策略节课根据教学内容的特点及教学目标上的要求,我主要采用了教师讲授、学生阅读、实物演示、讨论交流等教学方法，运用多媒体展示等教学手段。
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控制系统的工作过程与方式
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：控制系统的工作过程与方式
章节：第四单元控制与设计第二节控制系统的工作过程与方式
课时：第1课时
作者：叶朝晖（海南省海南中学）
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1)通过灯的开关、投影幕升降、婴儿尿湿报警器等控制系统案例分析，归纳控制系统的基本特征；
(2)通过对音乐贺卡和自动门等典型案例的分析，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程，了解开环控制的基本特征；
2. 过程与方法目标
(1)学会用方框图来归纳控制系统实例的基本特征，学会用方框图把复杂问题简单化；
(2)借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，并学会用方框图表示自己的控制设计想法；
(3)通过动手制作简单控制玩偶，亲自体验开环控制系统的组成和工作过程和原理。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 通过魔术及控制系统的实物形成和保持学生了解控制系统、探究控制系统的兴趣与热情。
(2) 借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，从而体会创新的快乐，培养创新的精神。
二、教学重点
分析和理解开环控制系统的基本组成和工作过程分析，学会用方框图描述开环控制系统的工作过程，学会用方框图来表达设计想法
三、教学难点
理解开环控制系统的基本组成和工作过程，形成开环控制思想
四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
本节是“控制与设计”第二节“控制系统的工作过程与方式”第１课时的内容，其内容包括“控制系统”与“开环控制系统”，是学生在学习控制在生活和生产中的应用后，进一步深入学习与探讨有关控制系统的组成和工作过程，并为下一课时进一步学习“闭环控制系统的基本组成和工作过程”打下基础。
为此，我对教学内容进行了如下的处理：首先理解什么是控制，再到归纳出控制系统的一般特征，接着分析开环控制的系统的基本组成和工作过程，最后对开环控制系统进行设计和制作，其内容是逐渐的深入和深化。
其中画方框图作为一种分析问题的方法和手段贯穿这些内容中。
对于画方框图，重点不在于教学生怎样画方框，而是要教学生怎样利用方框图来分析和理解控制系统，怎样利用方框图把复杂问题简单化，怎样用方框图来表达自己的设计想法。
2. 学情分析
学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。
而且学生都有很大的创造潜能，只要为他们搭好支架，他们往往会有让你惊喜的表现。
3. 教学策略设计
(1)魔术导入，激发学生兴趣，生动直观地引出控制的概念；
(2)引导学生分析教室内控制系统，让学生感受到控制就是我们身边，并归纳出控制系统的基本特征；
(3)借助精彩有趣的“超级连环机关”视频，进一步把学生带进精彩控制系统世界，同时引导学生用理性的思维来看待这些控制系统及其基本特征；
(4)从设计者的角度，采用逆推法来分析典型的控制系统的基本组成和工作方式，并引导学生把复杂的问题用简单的方式来表示（方框图）；
(5)搭建支架，设立台阶，引导学生从对控制系统的感兴趣，到开始从技术的角度来分析理解其组成和工作过程，再到以设计者的身份主动地进行控制系统的创新设计；
(6)把技术问题“实”化，从“视频”到实物、再到亲身制作体验，让学生从多种角度、多种形式来感受和体验控制系统；
(7)设置多处有挑战性且学生跳一跳能够完成的扩展性练习和实践项目，创设条件和机会，激发学生创造潜能，让学生有充分展示创造才能的机会和舞台；
(8)为学生准备多种实践材料，让学生进行真正的开放性创新设计成为可能。
六、教学准备
1.课件（含《中学生设计的超级连环机关》视频资料）
2.实物：魔术道具、婴儿尿湿报警器、医疗点滴报警器、自制玩偶（Ｋitty猫）
3.学生动手实践工具：剪刀、裁纸刀、胶水
4.学生动手实践材料：硬纸板、细绳、小木棒、橡皮筋、弹簧
七、教学过程
八、教学反思
上好一堂通用技术课，我认为有几点是需要我们努力去实现的：１.让学生感兴趣，有兴趣就会有一个良好的心理状态，就有利于学生创造潜能的激发。
而让学生感兴趣，关键找到学生的兴奋点，例如，本节课中“变魔术”、“超级大连环机关”、“自制玩偶”，都是学生非常感兴趣的。
２.把技术课堂“实”化，让学生处于一个尽可能真实的情景下。
我认为图片比语言文字更“真实”，视频比图片更“真实”，实物演示比视频更“真实”，亲身操作体验比实物演示更“真实”，所以在课堂上，我是尽可能产用操作体验、实物演示、频视播放这些更“真实”教学手段。
３.让学生创造潜力的发挥有机会有可能，在课堂上设置一些有挑战、开放性的练习和实践项目，给学生发挥创造潜力的机会，同时为学生的创造搭建支架，让学生的创造成为可能。
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