开环电子控制系统设计与制作
《开环电子控制系统的设计和应用作业设计方案》
《开环电子控制系统的设计和应用》作业设计方案一、设计背景随着摩登科技的不息发展，电子控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
开环电子控制系统作为一种重要的控制方式，具有简单、高效、快速的特点，在工业、交通、医疗等领域得到了广泛的应用。
为了让学生更好地理解开环电子控制系统的设计原理和应用方法，本次作业设计将涉及到相关知识点的进修和实践操作。
二、设计目标1. 帮助学生了解开环电子控制系统的基本原理和特点；2. 提高学生对电子控制系统的设计和应用能力；3. 培养学生动手实践的能力，加深对课程知识的理解。
三、设计内容1. 进修开环电子控制系统的基本原理和特点；2. 设计一个简单的开环电子控制系统，并完成实验操作；3. 分析实验结果，总结经验教训，撰写实验报告。
四、设计步骤1. 进修开环电子控制系统的基本原理和特点：学生起首需要通过教室讲解、教材阅读等方式，了解开环电子控制系统的基本原理和特点，包括开环系统的结构、工作原理、应用范围等方面的知识。
2. 设计一个简单的开环电子控制系统，并完成实验操作：学生根据所学知识，设计一个简单的开环电子控制系统，包括传感器、执行器、控制器等组成部分。
然后利用电子元件进行实验搭建，并进行实验操作。
3. 分析实验结果，总结经验教训，撰写实验报告：学生在实验完成后，需要对实验结果进行分析，总结实验过程中的经验教训，包括实验中遇到的问题及解决方法等。
最后，撰写实验报告，详细记录实验过程、结果及结论。
五、评判标准1. 实验设计合理性：实验设计是否符合开环电子控制系统的基本原理和特点；2. 实验操作技能：学生是否能熟练操作电子元件，完成实验搭建；3. 实验结果分析能力：学生对实验结果是否能够进行合理分析和总结；4. 实验报告撰写规范性：实验报告是否包含实验过程、结果及结论，并符合学术规范。
六、总结通过本次作业设计，学生将能够深入了解开环电子控制系统的设计原理和应用方法，提高对电子控制系统的理解和应用能力，培养动手实践的能力，为将来的进修和工作打下良好的基础。
《开环电子控制系统的设计和应用核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年高中通
《开环电子控制系统的设计和应用》导学案一、导学目标1. 了解开环电子控制系统的基本原理和特点。
2. 掌握开环电子控制系统的设计方法和应用技巧。
3. 能够分析和解决开环电子控制系统中的常见问题。
二、导学内容1. 开环电子控制系统的基本观点- 电子控制系统是利用电子器件和电路来控制和调节机械、电气、光学等系统的工作状态的系统。
开环电子控制系统是指系统输出量不受输入量的影响，即系统输出与输入之间没有反馈干系的控制系统。
2. 开环电子控制系统的特点- 开环电子控制系统具有简单、稳定、快速响应等特点，但对外部干扰和参数变化敏感，容易产生误差和漂移。
3. 开环电子控制系统的设计方法- 设计开环电子控制系统需要确定系统的输入、输出和控制对象，选择合适的传感器、执行器和控制器，建立数学模型并进行仿真验证。
4. 开环电子控制系统的应用技巧- 在实际应用中，需要思量系统的稳定性、可靠性、性能和成本等因素，合理选择控制策略和参数调节方法，优化系统性能。
5. 常见问题及解决方法- 开环电子控制系统常见问题包括系统误差、饱和现象、动态响应不稳定等，可以通过增加传感器精度、优化控制算法、调节控制参数等方式进行解决。
三、导学任务1. 阅读教材相关章节，了解开环电子控制系统的基本原理和特点。
2. 利用仿真软件搭建开环电子控制系统模型，进行系统设计和性能分析。
3. 完成实验报告，总结实验过程中遇到的问题及解决方法。
4. 参与讨论和交流，分享自己对开环电子控制系统的理解和经验。
四、导学反思通过本次导学活动，学生将深入了解开环电子控制系统的设计和应用，掌握系统分析和问题解决的方法，提高实践能力和创新认识。
同时，培养学生的团队合作和沟通能力，增进进修氛围的形成和发展。
希望学生能够在实践中不息提升自己，成为电子控制领域的优秀人才。
开环控制系统的工作过程+课件2023-2024学年高中通用技术苏教版(2019)必修《技术与设计2》
学习目标
1. 通过技术体验活动，理解控制系统的含义。 2. 熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中 控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。 3. 会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。
情境导入
陈晨设计了雨水收集系统，但是每逢 雨季，雨水收集池的水位就会随着雨水的 不断注入而升高，当水位升到一定高度时， 雨水就从溢水口排放出去，造成了雨水资 源的浪费。
警示灯及蜂鸣器状态
开始报警 停止报警
思考1：如果把电极水位传感器改为干簧管传感器，该装置需要如何改动？
思考2：已经有报警装置，为什么还要留溢流孔？
任务一：理解控制系统 上述报警控制装置中，通过水位传感器将水位信号传送到控制器；当水位 达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警。
水位信号
水位传感器、控制器、报警器
• 3. 开环系统控制图：
执行器
被控对象
控制量
输出量
（2）公共汽车车门的开关控制
（控制电路） （按开关）
输入量 控制器
（电磁阀） （推动活塞）
执行器
控制量
（车门） （车门开或闭）
被控制对象 输出量
小结
• 1. 控制系统：
• 任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置 构成的系统。
• 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。
如何解决上述问题呢？
任务一：理解控制系统
技术体验：搭建雨水收集池水位报警装置
问题分析：在连接水位报警装置时，声光报警器应该安装在什么位置？ 材料：警示灯、蜂鸣器、电极水位传感器、继电器、水池等。 工具：电烙铁、焊锡丝、松香等。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》教学分析在电子控制系统领域，开环电子控制系统和闭环电子控制系统是两种常见的控制方式。
本文将对这两种控制系统进行详细的教学分析，帮助读者更好地理解它们的原理和应用。
一、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种简单的控制系统，它通过输入指令直接控制执行器的动作，而不思量输出结果对系统的影响。
开环系统中没有反馈回路，无法自动调节输出来纠正误差，因此对系统的稳定性和鲁棒性要求较高。
开环系统通常用于对控制要求不高的场合，如家用电器、玩具等。
开环电子控制系统的特点包括：1. 简单直观：只需输入指令，系统即可执行相应动作，操作简单直观。
2. 精度低：由于没有反馈回路，系统无法自动调节输出，容易受到外部干扰影响，精度较低。
3. 稳定性差：系统稳定性差，容易出现误差累积，影响系统的性能。
二、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种相对复杂的控制系统，它通过测量输出并与期望输出进行比较，通过反馈回路来调节控制器的输出，以实现系统的稳定性和精度要求。
闭环系统具有自动调节功能，能够根据实际输出情况来调节控制器的输出，使系统更加稳定和精确。
闭环电子控制系统的特点包括：1. 精度高：通过反馈回路调节输出，能够实时纠正误差，提高系统的精度。
2. 稳定性好：系统稳定性高，能够自动调节输出以保持系统稳定。
3. 复杂性高：闭环系统相对开环系统更加复杂，需要精确的传感器和控制器来实现反馈控制。
在实际应用中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有优缺点，需要根据具体的控制要求来选择合适的控制方式。
开环系统适用于对控制要求不高的场合，闭环系统适用于对精度和稳定性要求较高的场合。
通过本文的教学分析，读者可以更深入地了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的原理和特点，帮助他们在实际工程应用中选择合适的控制方式，提高系统的性能和稳定性。
教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的基本观点和原理；2. 能够区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统的特点和应用途景；3. 能够分析和设计简单的开环电子控制系统和闭环电子控制系统。
开环电子控制系统的结构方框图
04
开环电子控制系统的性能指标
稳定性
稳定系统
开环电子控制系统在受到外部干扰或 内部参数变化时，能够保持稳定运行 ，不出现振荡、失控等现象。
稳定性分析
通过系统稳定性分析，确定系统是否 稳定，并采取相应措施提高系统的稳 定性。
快速性
响应速度
开环电子控制系统在接收到输入信号后，能够快速响应并输出相应的控制信号， 以满足控制要求。
可靠性设计
通过可靠性设计，提高系统的抗干扰能力和故障恢复 能力，确保系统可靠运行。
05
开环电子控制系统的应用领域
工业自动化
自动化生产线控制
开环电子控制系统广泛应用于自动化生产线控制，如 机械臂、传送带、包装机等设备的协同工作，提高生 产效率。
工业机器人
开环电子控制系统为工业机器人提供精确的运动控制， 实现复杂动作的快速、准确执行。
简化控制系统设计
开环电子控制系统结构简单，设计相对容易。通过合理选择控制算法和 参数，可以快速构建出满足特定需求的控制系统。
03
降低能耗和资源消耗
开环电子控制系统能够实现精确控制，有效降低能耗和资源消耗。在能
源、环保等领域，开环控制系统的应用有助于实现节能减排和可持续发
展。
开环电子控制系统的历史与发展
执行机构的动作与控制
总结词
执行机构的动作是开环电子控制系统的关键 环节，主要任务是根据控制信号调节被控对 象的参数。
详细描述
执行机构通常由电动机、电磁阀、调节阀等 组成，根据接收到的控制信号调节被控对象 的参数，如温度、压力、流量等。执行机构 的动作直接影响被控对象的性能，因此需要
保证其稳定性和可靠性。
执行部分
总结词
驱动与调节
《开环控制系统的设计和制作导学案》
《开环控制系统的设计和制作》导学案
一、导学目标：
1. 了解开环控制系统的基本原理和特点；
2. 掌握开环控制系统的设计和制作方法；
3. 能够运用所学知识设计和制作简单的开环控制系统。
二、导学内容：
1. 开环控制系统的观点和特点；
2. 开环控制系统的设计原则；
3. 开环控制系统的制作步骤。
三、导学步骤：
1. 导入：通过举例介绍开环控制系统在平时生活中的应用，引起学生对该主题的兴趣和好奇心。
2. 进修：讲解开环控制系统的定义和特点，说明其与闭环控制系统的区别，帮助学生建立起对开环控制系统的基本认识。
3. 实践：设计一个简单的开环控制系统实验，让学生动手操作，体验开环控制系统的设计和制作过程，加深对知识的理解和掌握。
4. 拓展：引导学生思考开环控制系统的优缺点，以及如何改进和优化开环控制系统的设计，培养学生的创新认识和解决问题的能力。
5. 总结：通过讨论和总结，帮助学生梳理所学知识，加深对开环控制系统的理解和应用，为进一步进修和实践打下基础。
四、课后作业：
1. 回顾开环控制系统的设计原则和制作步骤，总结进修收获和体会；
2. 设计一个新的开环控制系统实验方案，包括系统结构、控制原理和实施步骤；
3. 阅读相关文献和资料，了解开环控制系统在工程领域的应用案例和最新发展动态。
五、教学反思：
通过本次导学案的设计和实施，学生对开环控制系统的观点和特点有了初步了解，掌握了一定的设计和制作方法，培养了动手实践和创新思维能力。
在今后的教学中，可以进一步拓展开环控制系统的应用领域和发展趋势，引导学生深入探讨和钻研，提高他们的综合素质和竞争力。
《开环电子控制系统作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术粤科版》
《开环电子控制系统》作业设计方案一、设计背景开环电子控制系统是摩登电子技术领域中的重要内容，它广泛应用于工业生产、航空航天、汽车制造等领域。
通过对开环电子控制系统的进修和设计，可以帮助学生深入理解控制理论和电子技术的原理，提高他们的实际操作能力和创新思维。
二、设计目标本次作业设计旨在让学生通过实际操作，掌握开环电子控制系统的基本原理和设计方法，培养他们的动手能力和解决问题的能力，提高他们的综合素质和创新能力。
三、设计内容1. 理论进修：学生起首需要通过教室进修和自主进修，掌握开环电子控制系统的基本原理、组成结构、工作过程和应用领域等知识。
2. 实验设计：学生根据所学知识，设计一个简单的开环电子控制系统实验，包括传感器、控制器、执行器等元件，并确定系统的控制目标和参数。
3. 实验操作：学生按照设计方案，搭建开环电子控制系统实验装置，进行实际操作，观察系统的工作状态和参数变化，记录实验数据。
4. 数据分析：学生根据实验数据，分析系统的控制效果和稳定性，总结实验结果，探讨存在的问题和改进方案。
5. 实验报告：学生撰写开环电子控制系统实验报告，包括实验目标、设计方案、实验过程、数据分析和结论等内容。
四、设计要求1. 实验设计要简单明了，能够体现开环电子控制系统的基本原理和设计方法。
2. 实验操作要规范周密，注意安全操作，保证实验数据的准确性和可靠性。
3. 数据分析要深入细致，能够客观评判系统的控制效果和稳定性，提出合理建议。
4. 实验报告要清晰完备，结构合理，语言流畅，技术术语准确，逻辑周密。
五、评分标准1. 实验设计方案的合理性和创新性。
2. 实验操作的规范性和准确性。
3. 数据分析的深入性和逻辑性。
4. 实验报告的完备性和专业性。
六、总结通过本次作业设计，学生可以深入了解开环电子控制系统的原理和设计方法，提高他们的实践能力和创新认识，为将来的进修和工作打下良好基础。
希望学生能够认真对待本次作业，取得优异的成绩。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案一、导入电子控制系统是摩登工业中常见的控制系统，它通过电子设备和计算机技术实现对设备、机器或系统的控制和监测。
在电子控制系统中，开环控制和闭环控制是两种常见的控制方式。
本次导学案将重点介绍开环电子控制系统和闭环电子控制系统的观点、原理和应用。
二、观点诠释1. 开环电子控制系统：开环电子控制系统是指在控制过程中，控制器输出的控制信号不受被控对象状态的影响，即控制器输出的信号直接作用于被控对象，而不思量被控对象的实际状态反馈信息。
2. 闭环电子控制系统：闭环电子控制系统是指在控制过程中，控制器输出的控制信号受到被控对象状态的反馈影响，通过传感器获取被控对象的实际状态信息，再经过比较和调节后输出控制信号，实现对被控对象状态的准确控制。
三、原理分析1. 开环电子控制系统的原理：在开环控制系统中，控制器输出的信号直接作用于被控对象，不思量被控对象的实际状态反馈信息。
这种控制方式简单直接，但缺乏对被控对象状态的准确监测和调节，容易受到外部环境和干扰的影响。
2. 闭环电子控制系统的原理：在闭环控制系统中，通过传感器获取被控对象的实际状态信息，并与期望状态进行比较，再经过控制器调节输出控制信号，实现对被控对象状态的准确控制。
闭环控制系统具有较高的控制精度和稳定性，能够有效抑止外部干扰和变化。
四、应用实例1. 开环电子控制系统应用：开环控制系统适用于一些简单的控制场景，如家用电器、照明系统等，因为这些系统对控制精度要求不高，且受到外部干扰较小。
2. 闭环电子控制系统应用：闭环控制系统广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗设备等领域，因为这些系统对控制精度和稳定性要求较高，需要实时监测和调节被控对象的状态。
五、知识拓展1. 开环与闭环控制系统的比较：开环控制系统简单直接，但稳定性和控制精度较差；闭环控制系统精度高、稳定性好，但设计和调试难度较大。
2. 控制系统的发展趋势：随着科技的发展，控制系统将向着智能化、自适应化方向发展，结合人工智能、大数据等技术，实现更高效、智能的控制和监测。
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使用本节中JN6201音乐集成电路，在输入端I1和输入端I2接两只按钮开关，输出 端O1接一个晶体三极管后再接一个扬声器，如下图所示:
CT74LS00的引脚图
小实验
JN6201集成电路调试
JN6201音乐集成电路内部有微处理器和多个多谐振 荡器，这些多谐振荡器有不同的频率，通过程序控 制，JN6201音乐集成电路可以产生四首不同的乐曲。
小实验
JN6201集成电路调试
小实验
JN6201集成电路调试
设计制作
电子门铃的设计及其应用
知识回顾
※ 电子控制系统的组成
输入
传感器采 集信息并 转化为电 信号
控制(处理)
电子电路 处理电信 号并发出 控制命令
输出 继电器 晶闸管 等执行 命令完 成控制
被 控 对 象
电子控制系统的组成方框图
第五章 电子控制系统的设计及其应用
开环电子控制系统的设计和应用
实验探究
问题1：以上两个电路功能一样吗？ 问题2：这两个电路是电子控制吗？
拓展三
思考： 用或非门怎么实现这个电路？
拓展四
思考： 用独立元件怎么实现这个电路？
拓展四
思考： 用独立元件怎么实现这个电路？
与门
或门
拓展五
如何调高设定温度？（试分析只调节Rp1, Rp2, Rp3, Rp4)
二、简单实用电路的安装与调试
常见的实用电路有：
多谐振荡电路、触发电路、存储器和计数器等。
9300
+ -
+ K2 IC IC
9300
+ -
9300
设计制作
设计方案B
电子门铃的设计及其应用
（1）根据前面小试验中的“安装和调试一个多谐振荡器”，在输出端接上无源 蜂鸣器，即可成为门铃电路。 （2）选择两组不同的R和C的值，制作能发出不同声音的门铃。
（3）同方案A（3）
设计制作
设计方案C
电子门铃的设计及其应用
心。
设计制作
设计方案A
电子门铃的设计及其应用
（1）挑选两个发出不同声音的音乐集成电路作为控制（处理）部分 （2）根据本书第一章第一节练习中“电子控制报警器模型”，将干簧管改为按钮开 关，即可成为门铃电路 （3）安装两组电子门铃控制系统，并根据大小和小孩不同的身高和手的长度，在门 框的适当位置安装两只按钮开关 K1 IC
多谐振荡器：能自动产生周期性脉冲的自激振荡器，常用来作为 脉冲信号源。脉冲的周期由电路中的电容C和电阻R确定。
存储器：由触发器或其他存储元件构成 的存储阵列，用来存放数 据和指令。 计数器：能统计时间脉冲数的组件，在电子控制系统中可用来实 现顺序控制、定时或延时等。
小实验
安装和调试一个多谐振荡器
试验目的：安装和调试一个多谐振荡器
VCC
Vi
Vi
RL
RL
Vi
R1
10kΩ
Vi
常见输入电路
始终为1
始终为0
马上行动
任务：设计一个天亮报警器，画 出电路图！
要求： 1、当光线亮到一定的程度，发生声音报警； 2、这个报警器的报警临界值，能够调节。
马上行动
利用与非门，实现天黑报警，画出电路图。
马上行动
思考：这是开环控制还是闭环控制？
10K
实验探究
机械控制 机械开关
电子控制
输入 电信号
输入电路探究
传感器
热敏传感器
光敏传感器
湿敏传感器
气敏传感器
输入电路探究
常见的输入电路
VCC VCC VCC
传 感 器
串联
RL
Vi
RL
Vi
RL
Vi
RL RL
Vi
分 压 电 阻
R1
10kΩ
R1
10kΩ
R1
10kΩ
输入电路探究 以下传感器电路的接法，它的输入有什么特点？
设计要求：
（1）安装一个电子门铃控制系统。
（2）大人和小孩都能方便的使用。
（3）能够辨别是大人还是小孩在按动ห้องสมุดไป่ตู้铃。
设计制作
电子门铃的设计及其应用
设计分析：
可以选择开环电子控制系统，它的被控量是“声
音”，被控对象是扬声器。 可以设置两个输入端，安装两个按钮开关，这样 就可以分别供身高不同的大人和小孩方便地使用。 控制（处理）部分可以使用电子电路作为控制核
试验准备：
5V电源，电阻4只（共2种电阻值，
大小在300Ω ～800Ω 之间），电容4只 （共2种电容量，大小在0.1μ F～10μ F 之间），开关示波器，无源蜂鸣器，电 路试验板，CT74LS00 1只。
小实验
试验过程：
安装和调试一个多谐振荡器
（1）安装电路： ① R1=R2 ，C1=C2 。 CT74LS00的引脚图如图 所示。 ② 检验各个元器件的质量。 ③ 按照上图所示的电路在试验板上搭接电 路。 （2）调试电路： ① 在输出端A接示波器，观察并记录波形和 周期。 ② 在输出端A接无源蜂鸣器，听声音， ③ 更换两只电阻，重复前面两个步骤①②。 ④ 更换两只电容，重复前面两个步骤①②。
输入部分
控制部分
输出部分
小 结
确定输出量和被控对象
一、开环电子控制系统设计的一般思路
传感器 选择恰当的部件 控制部分 执行部分 选择合适的接口电路
检测元器件
安装并测试电路
拓展一 适当更改控制电路的各个部分，怎样实现以下功能？
①离磁报警 ②天暗启动电灯（12V， 用二极管模拟）
~220v
拓展二
③设计一个只有晚上开门才亮灯的应用电路。