闭环控制系统的干扰与反馈教案
《闭环控制系统的干扰与反馈》教学设计
闭环控制系统的干扰与反馈教学设计1．教材分析及教学设计介绍本节是在学生对控制系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的干扰与反馈的辨证关系，是全书的重点章节，也是控制系统的具体应用章节章节。
为以后学习的控制系统的设计等内容奠定了理论基础。
【教学目标】知识目标：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素能力目标：能结合身边的案例找出干扰的因素，并作出分析。
情感目标：培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从物性到理性过渡，能对学习与人生产生干扰影响的因素进行分析。
【重点与难点】重点：学会分析干扰在控制系统的影响，反馈在技术发明和革新中的作用。
难点：干扰系统的全面分析，反馈环节的使用。
【教法设计】本课通过“案例分析法”，采用启发式、讲述式、分析等多种教学方式，以课程目标为依据，努力提高教学的生动性和逻辑性，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，使学生能够自己建构出本课的知识点。
【学法设计】本节课的教学对象是刚刚对控制系统有了初步的了解学生，对控制的干扰还蒙着一层神秘的面纱。
好奇心较强，思维活跃，虽然他们的生活经验不是很丰富，但根据他们现有的认知水平和认知风格还是很容易接受本节课的内容。
本课教给学生的学法是“分析案例——合作探究——得出结论——思维扩展”。
【教学资源准备】教学相关资料的准备，包括文本（骑自行车的干扰分析，学生生活经验）、图片（各种自行车图片、影响因素图片）；教师演示教学课件。
课件容纳一些图片和例子说明。
图片可以从网上下载，也可以把书中照片用数码相机拍摄，通过电脑处理后使用。
【教学策略】根据本课的教学目标，我采用教师讲授，媒体演示，任务驱动，学生自主思考、合作讨论等多种教学方法相结合的策略。
2．教案【创设情境、导入新课】做一个简单的调查：每天上学骑自行车的感受？乘车的感受等？在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风，（活跃课堂气氛，激发学生的求知欲。
）大部分同学应该是有风的影响，从而联系到本节课的内容：干扰因素，同时乘车也有干扰，而且不论是骑自行车还是乘车干扰因素不止一个，有主要的，有次要的。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案第一课时作业目标:1. 了解闭环控制系统中的干扰和反馈原理，并能够应用于实际问题中。
2. 掌握干扰对闭环控制系统的影响以及反馈的作用。
3. 提高学生的问题解决能力和实践操作能力。
时间安排:本作业设计计划在两周内完成，每周安排一次实验课和一次实讨论课，共计四次课程安排。
实验内容:1. 第一周实验课:a. 学生将通过模拟电路搭建一个简单的闭环控制系统，包括传感器、执行器和反馈控制器。
b. 学生运行实验，观察干扰对系统稳定性的影响。
c. 学生记录实验过程中的数据和结果，并进行分析和讨论。
2. 第一周讨论课:a. 学生将分组讨论实验结果，探讨干扰对系统的影响，以及如何利用反馈控制来抑制干扰。
b. 学生将结合理论知识和实验数据，提出解决方案并进行展示。
3. 第二周实验课:a. 学生将在第一周实验基础上，进一步设计实验方案，控制干扰并增加系统的稳定性。
b. 学生运行实验，观察系统的反馈效果，并记录数据进行分析。
c. 学生将与组员合作，完成实验报告并准备最终展示。
4. 第二周讨论课:a. 学生将分组展示实验报告和结果，讨论实验过程中遇到的问题和解决方案。
b. 学生将总结闭环控制系统的干扰与反馈原理，并提出对未来实践应用的建议。
评估方式:学生的评估将从实验报告、讨论表现和最终展示等方面进行综合评定，包括：1. 实验报告的完整性、分析能力和解决方案的有效性。
2. 讨论表现的积极性、思维深度和团队合作能力。
3. 最终展示的表达清晰度、逻辑性和结果展示效果。
作业要求:1. 学生需按时参加实验课和讨论课，并认真完成实验报告和最终展示。
2. 学生需积极参与讨论和合作，充分发挥团队协作精神。
3. 学生需具备一定的理论基础和实践能力，能够独立思考和解决问题。
通过本作业设计方案，学生将能够全面理解闭环控制系统的干扰与反馈原理，掌握实际应用中的关键技能和方法，提高问题解决能力和实践操作能力，为未来的学习和研究打下坚实的基础。
2019-2020年高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈2教案 苏教版必修2
2019-2020年高中通用技术闭环控制系统的干扰与反馈2教案苏教版必修2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：闭环控制系统的干扰与反馈章节：第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰与反馈课时：第1课时一、教学目标1.知识与技能：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素。
2.过程与方法：能结合身边的案例找出干扰的因素，并做出分析。
3.情感态度与价值观：培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从物性到理性过渡，能对学习与人生产生干扰影响的因素进行分析。
二、教学重点1.能结合案例分析找出影响简单控制系统的干扰因素。
2.熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。
3.学会分析干扰在控制系统的影响，反馈在技术发明和革新中的作用。
三、教学难点1.对干扰系统的全面细致的分析。
2.反馈环节的使用。
四、教学方法本课通过“案例分析法”，采用启发式、讲述式、分析等多种教学方式，以课程目标为依据，努力提高教学的生动性和逻辑性，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，使学生能够自己建构出本课的知识点。
五、学习方法本节课的教学对象是刚刚对控制系统有了初步的了解学生，对控制的干扰还蒙着一层神秘的面纱。
好奇心较强，思维活跃，虽然他们的生活经验不是很丰富，但根据他们现有的认知水平和认知风格还是很容易接受本节课的内容。
本课教给学生的学法是“分析案例—合作探究—得出结论—思维扩展”。
六、设计思想教材分析1.知识结构分析本节将控制系统置于真实环境中，引入干扰的概念，并通过典型案例，分析和归纳了克服干扰因素的方法，在此基础上引入反馈概念，并对闭环控制系统的作用进行了重点探讨。
2.知识发生发展过程分析本节知识发生的条件是控制系统工作的真实情景，如骑车、温度控制等，教材通过对真实情景干扰因素的分析、具体问题的解决建构知识，对此，教学上要注意领会和把握。
3.知识学习意义分析通过本节学习，有助于理解真实的控制系统的工作条件和工作过程，为简单控制系统的设计和改进打下基础。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案一、设计目标本次作业旨在让学生深入了解闭环控制系统中的干扰与反馈机制，通过实际操作与分析，掌握相关知识并提高解决问题的能力。
二、设计内容1.了解闭环控制系统的基本原理，包括反馈环节和控制器的功能。
2.进修干扰对闭环控制系统的影响，探讨干扰的来源及种类。
3.分析干扰对闭环控制系统的影响，探讨干扰抑止的方法。
4.设计实验，通过实际操作验证干扰对闭环控制系统的影响，并尝试采取不同的反馈控制策略进行干扰抑止。
5.撰写实验报告，总结实验过程中的经验与教训，提出改进建议。
三、设计步骤1.理论进修：学生通过教室进修和相关资料阅读，了解闭环控制系统的基本原理和干扰与反馈的干系。
2.实验设计：学生根据所学知识，设计闭环控制系统的实验方案，包括系统组成、参数设定和干扰源设置等。
3.实验操作：学生按照实验方案进行实验操作，记录实验数据并进行分析。
4.干扰抑止：学生尝试采取不同的反馈控制策略对干扰进行抑止，比较不同策略的效果。
5.实验报告：学生撰写实验报告，包括实验目标、方法、数据分析和结论等内容。
四、评判标准1.实验设计的合理性和完备性。
2.实验数据的准确性和分析的深度。
3.对干扰抑止策略的探讨和比较。
4.实验报告的逻辑性和表达清晰度。
五、参考资料1.《自动控制原理》2.《控制系统工程》3.相关学术论文和钻研报告六、备注本次作业设计旨在培养学生的实践能力和解决问题的能力，希望学生能够认真对待实验，积极探索并提出自己的见解。
愿同砚们在本次作业中取得进步，加深对闭环控制系统的理解和应用。
高中通用技术《闭环控制系统的干扰与反馈》教案 新人教版
浙江省衢州市仲尼中学高中通用技术《闭环控制系统的干扰与反馈》教案新人教版一、教材分析本课是《技术与设计2》的第四单元“控制与设计”的第三节“闭环控制系统的干扰与反馈”中的第三课时的内容，包括“功能模拟方法”和“黑箱方法”两部分内容。
功能模拟方法是以功能行为的相似性为基础建立模型，用模型模拟原型的功能和行为的一种方法。
教材首先以“加热炉温度的手工控制与自动控制”的比对案例来说明功能模拟方法。
温度能自动控制的加热炉系统在上一课时是已经分析探讨过的案例。
在这里重提就可以很好的与“手工控制加热炉”配对比较。
但考虑到“加热炉”对学生来说还是比较陌生，所以在上课时不采用这个案例，而是改用“人工驾驶与自动驾驶汽车”的案例做比对。
教材在后面又举了根据模型与人脑在功能行为上相似而实现对人脑的模拟的“国际象棋人机对弈”案例，从而使功能模拟方法更清晰的展现在我们面前。
在“黑箱方法”部分教材使用“中医看病”“挑西瓜”等贴切生活的案例把黑箱方法分析得非常的清晰明了。
教材引用这些生活化的案例就一子就把理论与人的距离拉近了，陌生感也没有了。
利用黑箱方法事物进行分析，可使许多繁杂的问题简单化，它是认识事物的一种有效方法。
教材内容的顺序编排也是比较合理的。
在前几课时分别介绍了“控制”“开环控制系统”“闭环控制系统”“干扰因素”“反馈”等内容，而这些都是学习探讨功能模拟方法与黑箱方法的前提基础。
二、学情分析在此前，学生学过了开环与闭环控制系统，对开环与闭环控制系统的组成也都有了一定的认识，这些再加上学生的生活经历都是学习本节的前提基础。
“人工驾驶汽车”“中医看病”“挑选西瓜、椰子、电视机”以及“机器人”都是学生熟悉的案例，正是以这些熟悉的案例做分析铺垫，才有可能降低理解难度。
本课主要通过大量的生活案例让学生在分析案例的过程中逐步掌握功能模拟方法与黑箱方法的思想的，但对于功能模拟方法的理解还是有一定难度的，所以在实施教学时需要想办法去突破。
闭环控制系统的干扰与反馈
42-32
三、功能模拟法
功能模拟是指在没有搞清楚或不可能搞清楚 某系统原型的内部结构条件下用一个与它的内部 结构不同的模型来实现与原型相似的功能。简而 言之，功能模拟法就是用用模型来实现一定功能 和行为的方法
功能模拟方法是由美国数学家维纳提出的，揭示了机 器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律。 功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方法。
干扰因素
承载的重量、电压的波动 滑轮组的摩擦力等
环境温度的变化、材料的保温性能
42-11
电视机有时在正常工作时，突然出现图像闪烁厉害或画面 紊乱等情况，这是由于它受到外界磁场干扰所导致的现象。 电视机最忌磁场干扰，电冰箱，空 调器,电风扇、日光灯等家用电器所形成 的磁场，就是电视机正常工作时的干扰 因素。从而导致电视机的图像出现抖动， 波纹等现象。 克服这些干扰因素的办法就是将家 用电器远离电视机放置。
设定温度
热量
控制器
比较器
加热器
加热炉
实际 温度
热电偶
42-29
在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环控制系统 哪种受干扰的影响小？为什么？
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系 统能不断修正控制效果。
闭环控制系统比开环控制系统具有更好的抗干扰能力， 那么是否都应该用闭环控制代替开环控制？ 是否采用闭环控制主要看对控制系统的要求（如成 本、控制要求）。
执行器
42-15
姚明在练习立定投篮时， 发生了这样的情况：
第一次投掷，由于用力太大，篮 球碰到篮板上弹了回来，没有命 中。 第二持投掷，他吸取了第一次的 经验，减小了用力，但由于用力 过小，篮球没有碰到篮圈。
第三次投掷，他吸取了前两次的 经验，终于投中了。
《闭环控制系统的干扰与反馈作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环控制系统的干扰与反馈》作业设计方案第一课时一、设计背景闭环控制系统是自动控制系统中的重要组成部分，其稳定性和性能直接影响系统的工作效果。
在实际应用中，系统往往会受到各种干扰的影响，而反馈控制是一种有效的方式来抑止这些干扰。
因此，了解闭环控制系统的干扰与反馈原理对于工程同砚来说至关重要。
二、设计目标通过本次作业设计，旨在让同砚深度了解闭环控制系统的干扰与反馈原理，精通相关的数学模型和分析方法，培育同砚的问题解决能力和实际应用能力。
三、设计内容1. 理论部分：介绍闭环控制系统的基本原理，包括开环控制和闭环控制的差别，干扰对系统稳定性的影响，反馈控制的作用等内容。
2. 数学模型：给出一个闭环控制系统的数学模型，包括传递函数、状态空间方程等，让同砚能够通过数学方法分析系统的性能。
3. 干扰分析：设计一些干扰信号，如阶跃信号、正弦信号等，通过仿真软件对系统的响应进行分析，让同砚了解干扰对系统的影响。
4. 反馈控制：设计一些反馈控制器，如比例控制器、PID控制器等，通过调整参数来抑止系统的干扰，让同砚精通反馈控制的基本原理。
5. 试验部分：设计一些试验案例，让同砚在试验室中搭建闭环控制系统，通过调整参数来观察系统的响应，并进行分析和总结。
四、设计步骤1. 同砚通过进修资料和教室讲解，了解闭环控制系统的基本原理和数学模型。
2. 同砚利用仿真软件对系统的干扰和反馈控制进行分析，精通相关的分析方法和技巧。
3. 同砚在试验室中搭建闭环控制系统，进行试验操作和数据采集，通过试验结果对理论知识进行验证和实践。
4. 同砚依据试验结果和分析，撰写试验报告，总结闭环控制系统的干扰与反馈原理，提出自己的见解和建议。
五、设计评判本次作业设计旨在培育同砚的动手能力和实践能力，通过理论进修、仿真分析和试验操作的结合，让同砚深度了解闭环控制系统的干扰与反馈原理，提高他们的问题解决能力和工程实践能力。
同时，通过试验报告的撰写和评判，增进同砚的思维能力和表达能力的提升。
高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈3教案 苏教版必修2
闭环控制系统的干扰与反馈教材：（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：闭环控制系统的干扰与反馈章节：第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰与反馈课时：第2课时一、教学目标1. 理解闭环控制系统的工作过程2. 理解开环控制系统和闭环控制系统区别二、教学重点闭环控制系统的工作过程，绘画简单的闭环控制系统的方框图。
三、教学难点控制器、执行器等环节的作用，闭环控制系统与开环控制系统的区别。
四、教学方法讲授、实践、任务驱动。
五、设计思想本节内容在《控制与设计》一单元中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对闭环控制系统的工作原理和和过程有深刻的认识，而且对开环控制系统与闭环控制系统的比较有清晰的理解。
六、教学准备烘箱、画架等七、教学过程闭环控制系统工作过程[介绍]：闭环控制系统就是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。
[核心]：通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。
[案例分析]：阅读书上案例[思考设计]：家用抽水马桶是一个典型的闭环控制系统的水位控制。
[思考]：在水箱的水位控制系统中，控制量还可以有其他选择吗？为什么？（控制量是进水阀的流量。
放水、蒸发是干扰。
）闭环控制系统的特点：（1）系统输出量对控制作用有直接影响。
（2）有反馈环节，并应用反馈减小误差。
（3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响。
[flash课件演示]：加热炉的温度自动控制系统：[实物展示]：烘箱温度自动控制系统。
首先用热电偶来代替温度计来测量温度的值，然后对温度的比较，当小于恒温箱给定时，就增大加热装置的电流；相反当大于恒温箱给定时，就减小电流。
这样恒温箱就能保持给定的温度。
加热炉的温度自动控制系统的结构图：小结：闭环控制系统的特点是，控制精度较高，系统能够实时监控输出端，及时调整输入端，在生产和生活中应用广泛，主要用于各种自动化控制。
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闭环控制系统的干扰与反馈
一、教学目标
1. 知识与技能目标
（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（2）通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
（3）逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重难点
重点：对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
难点：分析闭环控系统的基本组成及工作过程
三、教学方法
演示法、逆推分析法、游戏法
四、教学资源准备
相关图片资料、PPT，水箱flash
五、教学过程
序号教学步骤教师活动学生活动
一情景导入一、幻灯片展示问题：乘坐飞机之前哪些话不宜说？
A随时来电B旅途愉快
C一路平安D一路顺风
学生回答，教师总结飞机在受到风和电磁波干扰的时候出现的反应，引
出干扰因素的概念。
观察、思考和比较
二干扰因素在日常生活中，干扰是时常存在的
1. 什么是干扰？
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
四闭环控制系统
的基本组成和
工作过程
（2）提问：这个水箱的工作过程是怎样的，请同学们相互讨论一下，
试用系统框图来描述。
3. 案例分析：加热炉的温度控制系统
提问：在加热炉的温度控制系统中，可能有哪些干扰因素，系统是如何
克服干扰使炉温稳定在给定的范围内的？其控制量是什么？控制量可
以有其他选择吗？
4. 思考
如果请你设计一个温室的温度控制系统，你将选择什么作为控制
量？
归纳出系统的组成：
被控对象：水箱
被控量：水箱的水位
执行器：水龙头
控制器：控制电路
检测器：水位检测装置
画出控制系统框图：
（略）
分析、归纳
分析思考后得出：
用散热量作为控制量
五闭环控制系统
与开环控制系
统的比较
引导学生对闭环控制系统与开环控系统进行比较
比较，归纳
六板书设计总结。