控制系统的工作过程及方式
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 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
控制与设计
二、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
1、控制系统 任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这 些环节构成了一个系统，我们称为控应关系
一个输出
电饭煲 脱粒机
红外线自 动水龙头 空调的温 度控制系 统
指出表中所列是否属于控制系 统，如果是控制系统，请指出系统 的输入、输出分别是什么。 是否属于 输入 输出 控制系统 接通电源的电信号 锅内的温度 是
设定注水 时间
(输入)
定时器
进水阀
流 水 量
游泳池
游泳池 的水位
(输出)
练习
音乐喷泉的工作原理 音乐喷泉是根据播放的音乐来控制水柱，达到与 音乐同步的效果，而水柱是由水泵来控制的，而 水泵是由三相异步电动机组成的，变频器是专门 针对电机调速的装置。音乐的不同频率经单片机 处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐 的音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变 化，喷岀的水就有了高低变化。 将音乐的节奏和强度转变为控制信号。为您 提供音乐喷泉服务。
（１）、控制系统的输出量不对系统产生影响； （２）、系统的输出量直接受输入量的控制； （３）、信号（或信息）的传递是单向的，总是 从输入端单向传至输出端。
开环控制系统方框图: 输入量
要求控制的装置或生产过程。 控
控制器
执行器
制 量
被控对像
输出量
开环控制系统的组成: 对输入信号进行处理并发出
控制命令的装置或元件。
主要由控制环节和执行环节两部分组成。
直接对被控对象进行 控制的装置或元件。
二、控制系统的工作过程与方式
马上行动 列举生活中你知道的开环控制系统。
１、十字路口的红绿灯定时控制系统； ２、居民楼道里的自动声控灯控制系统； ３、公园里的音乐喷泉自动控制系统； ４、自动烘手机； ５、防盗自动报警系统； ６、火灾自动报警系统；
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。
4.2控制系统的工作过程与方式
按控制系统中执 行部件分为:
Open
控制系统通 常又分为:
2008.4
闭环控制系统 Closed loop control system
小游戏
在黑板上有两张大脸，“四官俱 全”，没有鼻子。请一位同学上来“填” 鼻子，一次，睁着眼睛画，另一次闭着 眼睛画。
2008.4
分析原因：
1、闭着眼睛画：
人脑控制手画鼻子： 人脑——手——鼻子 控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以 修正、调节。是个单程的控制流向。这种控制，称 为开环控制。 人脑——手——画鼻子 | 2、睁着眼睛画： |——— 眼睛—————| 人脑控制手画鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的 位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精 细的控制手去画好鼻子。控制过程中有反馈环节可 以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回 路。这种控制称为闭环控制。
（开、关）
输出量
被控对象
（喷嘴） （喷水与否）
2008.4
马上行动： P104
• (2)公共汽车 车门的开关 控制。
控制量 （压缩空气流向）
输入量 （开、关）
控制器 （控制电路）
执行器 （执行活塞）
被控对象 （车门）
输出量 （车门的开或关）
2008.4
马上行动： P104
你知道还有哪些开环控制系统？
是否属于控制系统 电饭煲 脱粒机 红外线自动水 龙头 是 是 输入 接通电源的电信号 输出 锅内的温度
接通电源的电信号 脱粒机脱粒的量 红外线装置检测到 人手发出的信号
是
出水量
控制系统的分类:
从控制过程中人 工干预情况分为:
人工控制
自动控制
机 械 控 制 气 动 控 制 液 压 控 制 电 子 控 制 … … … 开环控制系统 loop control system
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
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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。
通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。
让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。
2. 学法：
鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。
注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法
五、教学资源准备
多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等六、教学过程
4 开环控制系统的基本组成和
工作过程
1.
引导学生归纳出用计时器注水控制系统
的组成，并用简单框图表示其基本组成和工作过程：
2.
引导学生分析自动门的的基本组成和工
作过程，并画出方框图: 组成：门、电动机、控制器、传感器 方框图：（略）
3. 引导学生归纳出开环控制系统的一般框图
在老师引导下分析开
环控制系统实例的组成和工作过程，并掌握用框图来表达控制系统的组成和工作过程的方法。
5 开环控制系统经典应用案例
分析
“希罗的自动门”控制的工作过程分析说明
1. 分析“希罗的自动门”的工作过程
2. 画出“希罗的自动
门”控制方框图
6
体验开环控制系统
1. 说明纸猴的制作要求和制作步骤
2. 指导学生观察拉动线绳，纸猴表情的变化（图略）
1. 制作一纸猴，拉动背后的线（输入），纸猴
的动作表情发生变化（输
出）
2. 观察、体验输出信号与输入信号之间对应关系
7
小结
教师引导、补充
学生归纳、整理本课内容，学习收获
七、教学反思
社会生活中，开环控制系统应用具有十分重要的实践意义，本节课通过对开环控制系统中控制过程的
理解，有助于学生将日常所见控制事例上升到运用技术思想和方法理解并分析，并学会应用简单的开环控制方法来解决现实生活中遇到的问题，有助于发展学生良好的逻辑思维品质。
本节课没有首先从概念入手，讲什么是开环控制系统，工作过程如何、框图如何画等，而是选择适当材料，从实例的分析开始，与学生共同归纳、抽象实例的特征，从而引出开环控制系统工作过程的分析，课堂教学一个重要特点是，淡化对概念或定义的描述，侧重机理的分析，我认为，这是技术课程教师需要引起重视，也是它有别于科学类课程的不同之处。
课堂上从材料分析，到开环控制系统特征和框图的
归纳，到学生寻找生活中开环控制事例，到经典案例分析，到学生动手试验，再到讨论、练习、小结，环环相扣，设计流畅，学生始终参与全程教学活动，能吸引学生注意力，引导学生思维步步深入，从认识问题、分析问题到解决问题，符合高中学生认知规律，使学生体会到控制系统的学习并非深奥高不可攀。
本节课教学为后续学习打下了良好基础。
设定注 水时间
定时器
阀门
游泳池
水位。