控制的手段与应用
高中通用技术苏教版必修2-4.1控制的手段和应用
第四单元《控制与设计》第一节---控制的手段及应用教学目标1.知识与技能（1）通过视频播放、分析社会各领域的具体例子及实践活动，理解控制的涵义；（2）通过典型案例分析，了解控制的手段；（3）通过分析社会各领域的具体例子、教具的演示，了解控制手段有人工控制和自动控制；2.过程与方法：通过视频播放、教具演示、社会各领域的具体例子及案例分析，能理解控制的涵义，分析出控制现象中的控制对象、控制目的、控制手段，能识别简单的人工控制和自动控制。
3.情感态度和价值观：（1）通过分析视频、社会各领域的具体例子，培养学生对控制技术产生强烈的兴趣和好奇心，并把它转化为对后续知识学习的动力。
（2）通过分析社会各领域的具体例子，培养合理使用控制技术的能力，提高技术素养。
教学重点：理解控制的含义，理解手动控制与自动控制。
教学难点：发现并理解生活中的控制现象，对其分析并明确控制的"三要素"。
教学过程：引入新课：“天宫一号”3D视频展示人类探索宇宙太空三峡水电站的建成学生讨论：分析上面案例事物发展与变化的多种可能性？结论：事物的发展与变化呈现多样性，发展结果可能是人们预先期望的，也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的，如果人们想达到某一特定目的，就必须借助适当的手段来实现。
新课教学一、控制的手段:用一些典型的、生活中的例子让学生了解控制是普遍存在，对控制有初步的认识，打破其神秘感。
现代社会中控制的例子：学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系统、音乐喷泉系统、后门口自动伸缩门等。
家庭：冰箱、电饭煲、微波炉等、自动伞、自动热酒壶。
社会：饮水机、幻彩声控灯、验钞机、干手机、交通信号灯、电子警察、电梯、程控电话交换机等古代社会中的例子：案例1：大禹治水（图片）P096问题：大禹治水过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？讨论】结合事例，重点阐明控制的对象是什么；控制要达到什么目的；采取什么控制手段。
四、.控制的分类：控制的实现需要通过一定的手段。
控制的原理应用领域
控制的原理应用领域1. 概述控制是指通过采取特定的方法和措施，使某个系统或过程达到所需的目标或状态。
在现代科学技术中，控制是一种重要的方法和手段，广泛应用于各个领域。
控制的原理是指用一定的规律和方法对被控制对象进行调节和操纵，以达到预期的目标。
本文将通过列点的方式介绍控制的原理在不同领域的应用。
2. 工业自动化•自动化生产线：通过采用传感器、执行器和控制器等设备，实现对生产线上的各个环节进行自动控制，提高生产效率和产品质量；•过程控制：应用控制原理对化工、冶金、电力等过程进行实时监测、调节和控制，确保过程稳定运行和安全生产；•机器人控制：通过编程和控制技术实现对机器人的运动、动作和任务执行的控制，用于代替人工完成重复、繁重和危险的工作。
3. 交通运输•交通信号灯：基于控制原理，通过定时、感应或集中控制等方式，对交通信号灯进行控制，实现交通流的有序和安全；•自动驾驶汽车：利用传感器、摄像头和控制系统等技术，对汽车进行智能控制和自主驾驶，提高行车安全性和效率；•路况监测与控制：通过采用车辆感知、智能交通系统和实时数据分析等技术，对路况进行实时监测和控制，优化交通组织和管理。
4. 建筑与环境控制•智能家居系统：通过远程控制、传感器和自动化设备等技术，对家居设施和电器进行控制和管理，提高室内舒适度和能源利用效率；•暖通空调系统：应用控制原理实现对温度、湿度和空气流通等参数的实时监测和调节，提供舒适的室内环境；•照明控制：利用光感应器、定时器和控制器等设备，实现对照明设备的智能控制和能耗管理。
5. 生物医学•医疗设备控制：包括心电图仪、X射线机、呼吸机等医疗设备的控制和监测，确保设备的安全和正常运行；•生物反馈：通过监测和控制技术实现对人体生理参数的调节和控制，用于疾病治疗和健康管理；•医学影像处理：应用控制原理对医学影像进行处理和分析，帮助医生进行疾病诊断和治疗决策。
6. 信息与通信技术•无线通信网络：通过控制原理实现对无线信号的接收、发送和传输，提供高速、稳定和安全的无线通信服务；•云计算和大数据：利用控制原理对大规模数据进行处理、存储和分析，实现信息的高效利用和智能决策；•网络安全控制：应用控制原理对网络设备和数据进行监测和防护，保护网络安全和数据隐私。
4.1控制的手段与应用
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
电风扇
调节速度
换档
音响钮
燃气热水器温度 的控制
热水器
调节出水口温度 的高低
改变燃气火头的 大小
用喷雾器喷洒农 药
喷雾器
给庄稼治病
操作喷雾器的手 柄
请同学们说说你在生活学习中所见到的应用控 制的事例。如：
学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系统、足球场 草地自动喷淋系统、体育馆的自动伸缩坐椅等。 家庭：冰箱、电饭煲、微波炉等。
4.1控制的手段与应用
事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能 与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如 果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当 的手段来实现。例如，大禹治水。 那么，运用什么手段来实现呢？
一、控制的涵义
控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物 沿着某一确定方向发展的行为和过程。 结合事例，重点阐明控制的对象是什么；控制要达 到什么目的；采取什么控制手段
社会：交通信号灯、电子警察、电梯、程控电话交 换机等
二、控制的分类 从控制过程中人工干预的情形来分： •人工控制：人工纺纱、普通自来水龙头，旋转按钮打开 电灯、驾驶汽车等； •自动控制：数控机床、饮料自动装罐生产线、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、气动控制、 液压控制、电子控制等 对于自动控制 按控制方式分为：开环控制、闭环控制和复合控制。
三、控制的应用 控制的应用自古就有，并在近代得到迅速发 展，在社会生产生活的各个领域都有极其广泛的 应用。 通过事例说明控制在社会生产生活的各个领 域的应用。 案例1：汽车自动化生产线。（图片） 案例2：农业现代化设施。（图片） 案例3：现代网络家电。（图片）
安全控制的原理和应用实例
安全控制的原理和应用实例1. 概述安全控制是指在信息系统中采取一系列措施和原则，确保系统在运行过程中不受到未经授权的访问、使用、披露、破坏等行为的影响。
本文将介绍安全控制的基本原理和应用实例，帮助读者更好地理解和应用安全控制。
2. 安全控制的原理安全控制的实现依赖于一系列的基本原理，包括以下几个方面：2.1 权限控制权限控制是安全控制的核心原理之一，它通过定义和管理用户的权限，限制用户对系统资源的访问和操作。
权限控制主要分为身份认证和授权两个步骤。
身份认证用于验证用户的身份，确保用户是合法的系统用户；而授权则确定用户对特定资源的访问权限。
2.2 审计与监控审计与监控是安全控制中不可或缺的部分。
它通过监控系统的运行状态和用户的行为，发现潜在的安全隐患和异常行为，并及时采取措施进行防范。
审计与监控可以通过日志记录、事件报告和实时监控等方式实现。
2.3 数据保护数据保护是保证系统安全的重要手段之一。
它包括数据的备份、加密和恢复等操作，保证数据在传输和存储过程中不被非法获取和篡改。
数据保护可以采用对称加密、非对称加密和哈希算法等方式来完成。
2.4 强化访问控制强化访问控制是提升系统安全性的关键措施。
它通过限制网络和系统的访问权限，减少系统暴露在外部的风险。
强化访问控制可以包括网络隔离、访问认证、防火墙设置等手段。
3. 安全控制的应用实例3.1 操作系统安全控制操作系统是计算机系统中最核心和基础的软件之一，安全控制在操作系统中起着至关重要的作用。
以下是操作系统安全控制的一些应用实例：•强化密码策略：设置密码复杂度要求，限制用户密码长度和复杂度，防止弱密码的使用。
•用户权限管理：采用最小权限原则，将用户划分为不同的权限组，给予不同级别的访问权限。
•审计日志监控：记录用户登录和操作日志，对可疑行为进行监控和审计。
3.2 网络安全控制网络安全控制是保障网络系统安全的重要一环。
以下是网络安全控制的一些应用实例：•防火墙设置：利用防火墙技术，限制网络访问和数据传输，防止未经授权的访问和外部攻击。
通用技术4.1控制的手段与应用课件.
通用技术4.1控制的手段与应用课件.一、教学内容本节课选自通用技术教材第四章第一节“控制的手段与应用”。
详细内容包括：自动控制的基本概念、控制系统的分类与组成、常见控制元件及其功能、控制系统的设计原则与步骤。
二、教学目标1. 了解自动控制的基本概念，掌握控制系统的分类与组成。
2. 认识常见控制元件，了解其功能及在控制系统中的应用。
3. 掌握控制系统的设计原则与步骤，能运用所学知识分析简单的控制系统。
三、教学难点与重点教学难点：控制系统的设计原则与步骤，常见控制元件的功能及应用。
教学重点：自动控制的基本概念，控制系统的分类与组成。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、实物展示控制元件、控制系统模型。
2. 学具：通用技术教材、笔记本、绘图工具。
五、教学过程1. 导入：通过展示生活中常见的自动控制系统，如空调、洗衣机等，引发学生对控制技术的兴趣。
2. 新课导入：介绍自动控制的基本概念，引导学生认识控制系统的分类与组成。
3. 知识讲解：（1）自动控制的基本概念（2）控制系统的分类与组成（3）常见控制元件及其功能（4）控制系统的设计原则与步骤4. 例题讲解：分析一个简单的控制系统，引导学生运用所学知识解决问题。
5. 随堂练习：让学生根据所学知识，分析生活中常见的控制系统。
六、板书设计1. 自动控制基本概念2. 控制系统分类与组成3. 常见控制元件4. 控制系统设计原则与步骤七、作业设计1. 作业题目：（1）简述自动控制的基本概念。
（2）列举三种常见的控制系统，并说明其分类。
（3）分析一个简单的控制系统，说明其中包含的控制元件及其功能。
（4）根据所学知识，设计一个简单的控制系统。
2. 答案：（1）自动控制是指在没有人工干预的情况下，利用一定的控制元件和装置，使系统按照预定的规律运行。
（2）例如：温度控制系统、水位控制系统、速度控制系统等。
（3）控制元件：传感器、执行器、控制器等。
功能：传感器检测被控对象的状态，执行器实现对被控对象的控制，控制器根据预设的控制策略进行决策。
控制的手段与应用
思 考
表格比较鲧禹父子治水的方式
治 水 人 鲧 gǔn 治水 时间 当时 首领 对象 目的 治水方法 达到的效果
的特征，了解影响控制目标实现的因素，采 用恰当的控制手段才能达到控制目的。
禹 13年 舜
洪水冲塌了堤坝， 垒坝筑堰、 9年 尧 洪水 防洪 水灾反而闹得更 填塞洪水 对某对象进行控制，必须了解被控对象 凶了。
实验结论
转动 传动方式 轮子 大轮转 动的圈 数 1 1 小轮转动 大轮转动 小轮转动 的圈数 的方向 的方向
大轮
链条传动 小轮
顺时针 逆时针
1 顺时针
1
特点： 两个齿轮的转动方向相同 大小齿轮转动的速度不一同 适合远距离传递力
逆时针
深入探究：新龟兔赛跑
二、利用链条传动装置中的两个齿轮，研究齿轮传动的特点。 实验步骤：
音乐喷泉系统
光控路灯的控制
按照执行部件不同来分：
机械控制 借助机械零件 盒机械设备。 蒸汽机转速控 制、自行车的 刹车控制 气动控制 液压控制 电子控制等 借助流体的压 借助流体的 借助的是电子 强（压力）传 压强（压力） 器件和电子电 递功能。为自 传递功能。 路。ATM、电 动行车充气、 体温计、汽 视制导导弹、 救生圈、公交 车的刹车 电视机、电子 车的气动门控 （液压泵控 器件、电动自 制 行车 制）、船闸 的升降
1、选择合适的支架固定两个圆形齿轮，保证齿轮间的啮合（注意）。 2、大齿轮上安装转动手柄，分别顺时针和逆时针转动，观察小齿轮的运 动方式。 3、小齿轮上安装转动手柄，分别顺时针和逆时针转动，观察大齿轮的运 动方式。
传动方式
转动 轮子 大轮
大轮转动 的圈数 1
小轮转动 的圈数
大轮转动 的方向 顺时针
控制的手段与应用
控制的手段与应用1.普通机械式电饭煲简单的工作过程如下：接通电源，拨动杠杆按钮，给出做饭指令，磁钢吸合，拉住与之相连的杠杆，杠杆拨动微动开关，微动开关在杠杆的按压下接通加热回路，磁钢铝壳帽与锅底接触，开始加热。
当饭熟时（不再有水的沸腾），锅底温度升高，磁钢温度达到150℃时失去磁性，在弹簧力作用下，杠杆下移，微动开关恢复常态，结束加热状态。
此时电源仍是接通状态，由于双金属片温控器的作用，电饭煲进入保温状态（70度以下），这就是电饭煲接通电源后即使不按键也能得到温水的原因，但不按下杠杆按键则煮不熟饭。
由上面的工作过程可知，普通电饭煲虽然简单，但其控制过程还是比较复杂的。
其工作流程为：给出“做饭”指令——进入加热状态——判断是否达到150度，没有达到，继续加热，如果达到，则进入保温状态。
从这个流程知道，电饭煲的控制，从总体上说，仍是一个开环控制。
因为，输入一个“做饭”指令，输出的就是“做饭”状态。
如果输入的是“温水”指令，则输出的状态就是“温水”状态。
即输入量和输出量是一一对应的。
但是，其局部环节还有反馈。
其参考方块图如下：2. 公共汽车上的车门控制是一个典型的“开关控制”也就是一个典型的开环自动控制，其工作介质可以是电、气、液或机械。
其参考框图如下：3.宾馆、酒店的“自动叫醒服务系统”是一个开环控制系统。
其参考框图如下：4．家用缝纫机的缝纫速度控制系统缝纫机“转速控制系统”的控制对象应该是“缝纫机”不应该是“机针”。
对缝纫机来说，还有其它控制系统，如“针距控制系统”、“倒车控制系统”等，这些系统的控制对象都是缝纫机。
参考框图如下：注：有些学生会认为这个控制系统是一个闭环控制系统，理由是人可以不断调整缝纫的转速。
其实这种理解是错误的。
它不是闭环的原因是：第一，它输入的转速不是恒定的，没法与输出转速进行比较。
第二，“人”作为操作者，对控制系统施加控制指令的行为，不能视为“人作为某个环节参与了控制系统”。
变电站环境污染物控制的技术与应用研究
变电站环境污染物控制的技术与应用研究技术上，变电站环境污染物控制可以采用以下几种技术手段：1.气体净化技术：变电站的主要气体污染物是SO2、NOx、氨气等。
采用气体净化技术可以有效地去除这些污染物。
常见的净化技术包括吸收塔、脱硫装置、脱氮装置等。
通过这些装置，可以将污染物转化为无害物质或者高效去除污染物。
2.固体废弃物处理：变电站常常会产生一些固体废弃物，如绝缘材料、油污等。
这些废弃物如果不得当处理会对环境产生严重的污染。
因此，变电站需要采取适当的固体废弃物处理技术。
常见的处理技术包括绝缘材料的回收再利用、油污的生物降解等。
3.土壤污染防治技术：变电站一般会使用大量的化学物质和材料，如果管理不当，这些物质有可能渗入土壤，引起土壤污染。
因此，变电站需要采取适当的土壤污染防治技术。
例如，可以在变电站周围设置土壤屏障，防止污染物扩散；可以采用土壤修复技术，将受污染的土壤恢复到良好状态。
应用上，变电站环境污染物控制可以从以下几个方面进行应用研究：1.监测技术：建立变电站环境污染物的监测系统，对变电站周围环境中的污染物进行实时监测和分析。
这样可以及时掌握变电站的污染情况，并根据监测结果进行相应的污染物控制措施。
2.排放标准制定：研究和制定变电站环境污染物的排放标准和限值。
这样可以规范变电站的运行行为，对变电站的环境污染进行限制。
同时，也可以为变电站的环境管理提供指导。
3.环境管理系统建设：建立变电站的环境管理系统，对变电站的环境污染进行全面管理。
通过对变电站环境的综合管理，可以有效地减少污染物的排放和对环境的影响。
综上所述，变电站环境污染物控制的技术与应用研究是一项重要的工作。
只有通过采用适当的技术手段，并从监测、排放标准制定和环境管理系统等方面进行应用研究，才能有效地减少变电站对周围环境的污染，保护环境和人体健康。
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问题二： 控制概念是什么？ 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 的目标发展，就是控制。
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展，这 就是控制。
望山
小试验：体验控制
怎样让一张纸立在桌面？
马上行动1：找出下面过程中的控制事件
上课铃响了，我们开始上课，上课时， 为使用多媒体我们拉上窗帘，下课后需要 洗手时，我们拧开水龙头放水洗手。
问题三： 控制现象的要素是什么？ 控制的对象 控制的目的 控制的手段
马上行动3：
控制事件 控制的对象 控制的目的 控制的手段
马上行动
• 音响的音量控制
• 燃气热水器温度控制 • 用喷雾器喷洒农药：
• 用遥控器来换节目频道
问题四： 控制的手段有哪些？
思考： 从古至今我们从井中取水的 方式有哪些呢？
练习：
找出自行车中存在的各种控制现象。
分析下来控制现象是自动控制还是人 工控制： （1）弩弓用望山瞄准； （2）水车提升水位； （3）水磨的转动； （4）用气筒给自行车的轮胎充气； （5）交通红绿灯的控制； （6）红外线水龙头的出水控制。
辩论： 自动控制技术在各行各业的应用， 一方面减轻了人的劳动强度，解放了 劳动生产力，另一方面也可能造成失 业人数增加。对此，不同的人持有不 同的观点。请就此进行辩论。
总结：
控制的含义：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展，这 就是控制。 控制的三要素： 控制的手段 按控制过程中人工干预的情形来分： 按控制过程执行机构的不同来分：
总结：
控制的含义：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展，这 就是控制。 控制的三要素：控制的对象、控制的手段、控 制的目的。 控制的手段 按控制过程中人工干预的情形来分： 按控制过程执行机构的不同来分：
马上行动4：请大家找出教室中、学 校里、家里、小区里的人工控制和自 动控制的事例。 人工控制： 自动控制：
案例分析： 饮水机的使用
思考：饮水机的使用 过程中有哪些控制， 是人工控制还是自动 控制？
结论： 在很多事例中，控制的手段是综 合运用的。
按照执行机构的不同，控制可分为
机械控制、气动控制、液压控制、电子控制
总结：
控制的含义：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展，这 就是控制。 控制的三要素：控制的对象、控制的手段、控 制的目的。 控制的手段 按控制过程中人工干预的情形来分： 人工控制、自动控制。 按控制过程执行机构的不同来分：
总结：Байду номын сангаас
控制的含义：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展，这 就是控制。 控制的三要素：控制的对象、控制的手段、控 制的目的。 控制的手段 按控制过程中人工干预的情形来分： 人工控制、自动控制。 按控制过程执行机构的不同来分： 机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。
第四单元 控制与设计
第一节 控制的手段与应用
弩弓
望山
水车
水磨
控制的手段与应用
1. 2. 3. 4. 5. 人们为什么要发展控制技术？ 控制的概念是什么？ 控制现象的要素是什么？ 控制的手段有哪些？ 控制在当今社会有哪些方面的应用？
问题一： 人们为什么要发展控制技术？
案例分析
1. 苹果树栽在地里会出现哪几种结果？ 发生虫害，结不出苹果； 缺乏营养，结出的苹果又酸又涩； 环境良好，结出又大又甜的苹果 2. 大量的雨水降落后可能出现哪几种情况？ 雨水灌溉农田 收集雨水供人饮用 雨水引起洪涝灾害
问题五： 控制在当今社会有哪些方面 的应用？
生活中控制的应用
红外线水龙头
生产中控制的应用
生产中控制的应用
汽车零部件冲压
机器手臂焊接
生产中控制的应用
汽车喷漆
汽车总装配
军事、国防等领域控制的应用
总结：
控制的含义：
控制的三要素： 控制的手段 按控制过程中人工干预的情形来分： 按控制过程执行机构的不同来分：
小试验：辘轳井取水
小试验：水泵上水
小试验：自动上水
从控制过程中人工干预的情形来分
人工控制：控制的过程是在人的直接干预和 全程干预下进行的。
自动控制：控制的过程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。
思考： 水泵上水是人工控制还是自动 控制呢？
加入一个定时装置后，是人工 控制还是自动控制呢？
案例分析
1、苹果树载在地里会出现哪几种结果？ 发生虫害，结不出苹果； 缺乏营养，结出的苹果又酸又涩； 环境良好，结出又大又甜的苹果 2、大量的雨水降落后可能出现哪几种情况？ 雨水灌溉农田 收集雨水供人饮用 雨水引起洪涝灾害
问题一： 人们为什么要发展控制技术？ 事物的发展与变化具有多样性， 要使事物向我们期望的目标发展， 就要对事物进行控制。
控制事件：学校电脑控制铃声音乐的播放 拉上窗帘控制教室里的光线 拧开水龙头控制是否放水
马上行动2： 请大家找出我们身边的控制现象。 （教室、学校、家里、超市、银 行、公路上等）
思考：分析以下控制现象的共同 点？
通过按动开关控制电灯的亮和灭 通过换挡控制电风扇的转速 通过转动车把来控制自行车的转向