高二通用技术 控制系统的设置(3课时)
高中通用技术《控制系统的设计与实施(二)》教学设计
《闭环控制系统的设计与实施》教学设计青铜峡市高级中学王丽娜教材：（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：闭环控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：第2课时一、教学目标1.知识与技能：﹙1﹚.区别开环控制系统与闭环控制系统。
﹙2﹚掌握控制系统设计的一般思路。
﹙3﹚了解简单的被控制对象的基本特征，画出系统方框图。
﹙4﹚通过案例学习与分析，形成初步闭环控制系统的设计方案。
2.过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。
3.情感、态度与价值观：（1）通过对闭环控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。
（2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。
二、教学重点区分开环控制系统与闭环控制系统设计一个控制系统应明确的问题，对控制系统的基本要求。
三、教学难点设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。
四、教学方法讲授、讨论、小组合作、试验演示五、设计思想1. 教材分析本节是前几节知识的总结与应用。
控制系统设计的一般思路是这一节的重点，也是难点。
在设计中，只有对系统的组成部分及其相互关系分析清楚了，才能进行设计。
鉴于学生对本章节没有基础的特点，要把一些知识点直接的铺开给予学生讲解，只有这样，才能把一节课的内容很轻松的给予学生。
2. 学情分析因为所教授的学生对第四章的内容没用基础，所以在讲闭环控制系统的设计时，要让学生明确开环与闭环控制系统的区别，然后进一步学习系统设计的一般思路。
学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过对闭环控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验和生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。
3. 策略提出一个生活中时常会遇到的问题，在学习和阅读了相关内容后针对这一问题的设计要求进行具体设计并制作成模型，在学生自己设计和制作的过程中达到突破难点，实现教学目标的目的。
高中通用技术控制系统的工作精品PPT课件
水流量
输出
案例分析
案例1：自动烘手机是靠红外线感知手的靠 近过程，没有人用的时候，鼓风机和加热电 炉丝都自动切断电源；当手的温度在红外传 感器监视范围之内时烘手机就启动。
案例2：普通家用电饭锅的煮饭控制：煮饭时 电源接通，内锅放在发热盘上，使锅内温度升 高，当温度达到80度C以上时，饭煮熟，进入 保温状态。
二 控制系统的工作过程 与方式
一、学习目标
1、控制系统 2、开环控制系统 3、闭环控制系统
1、什么是控制系统
电子门铃的工作过程
控制系统：在一个控制过程中，若干个控制环节 组成的一个系统，称为控制系统。控制系统的输入 和输出之间有一定的对应关系。
控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制 系统。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
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。
主要特点：输出不影响输入，对输出不需要测量，通 常容易实现。
开环控制系统的方框图
输入量
高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案
高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案第一篇：高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案控制系统的基本组成与工作过程》（第一课时）教学设计一、教学目标分析1、知识目标：①懂得什么样的系统叫开环控制系统，什么样的系统叫闭环控制系统。
②懂得识别系统框图。
③理解信息的反馈。
2、能力目标：学会使用逆推法分析问题。
3、情感目标：①通过合作探究来提升同学们的团结合作精神。
②通过教师自制的模型作品的使用来感触同学们的创作意念。
二、教学内容分析本节通过贴近生活实际的案例分析来让学生逐步了解系统框图，为后续“控制系统框图的绘制”及“控制系统的干扰”铺好基础。
这一课时的重点在开环控制系统的组成与工作过程分析，难点在闭环控制系统的信息通路及其比较环节的分析。
三、学情分析学生在此前已有了一定的“流程”、“系统”方面的基础，也有了一定的电学基础，对于系统的组成和系统的工作过程的分析应比较容易上手，特别本课时分析的光控窗帘、水塔水位控制系统都是贴近日常生活的实例，学生是比较感兴趣的，学生可以在比较轻松的氛围中掌握知识。
四、教学策略无论何时何地的教学活动，学生始终是教学的主体，教师是教学的主导。
如何把学生的思维引导到知识点上，启发学生自己分析解决问题是关键。
在上课过程中投影图片、使用自制教具演示实验、展示实物的方式提高学生的兴趣，以此来降低课堂的枯燥乏味。
整堂课的课件操作都使用自制的遥控鼠标进行操作，让学生感受到创作在课堂上的应用。
在课中还安排一个容易做的小组实验，学生通过动手实验来加深对闭环控制系统的理解在。
在课堂最后再通过一个演示实验，把实验过程的分析留给学生作为课后作业去巩固。
五、教学资源准备多媒体教室、教学课件、组合遥控鼠标灯1套（自制）、红外线报警器1台、水塔水位控制模型1套（自制）、光控窗帘模型1套（自制）六、教学过程（一）引入1、教师从课前放好的报警旁边走过，报警器自动响起。
高二通用技术 《控制系统方案的初步设计》教学案例
先让我们看一看传统的教学方法：课堂上教师照书念词，照图解说，空对空地问，空对空地答，45分钟的课堂教学就这样在沉闷枯燥的氛围中度过。先进一点的做一个PPT课件，或是一个FLASH动画，也难逃隔靴搔痒、云里雾里的命运，结果是教师痛苦，学生乏味，不求高效只求能通过省会考。这样，学生对本课的教学缺乏兴趣导致对通用技术课程的学习失去信心便是顺理成章的了。
乐高机器人易用、易于接受，机器人的制做都是徒手进行的，不需要借助其他任何工具。这一点使它非常容易被学生们接受，学生活动时可以很轻松的上手。学生们用它来实现一个设计可以只用很短的时间，这对于一节课45分钟来说是很有利的，学生在更改设计时从拆到装也可以在很短时间完成，这使学生们很快就可以看到他们的设计成果，对他们自己的设想能在很短时间得到反馈，这对学生的学习来说是很重要的。同时也在很大程度上减轻了教师教学的负担。
情感、态度和价值观：
通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。体会团队合作的精神和使用技术的责任感、使命感。体验科学探究的过程，激发学生对科学的求知欲和探究科学的勇气。培养勇于实践、勇于思考、勇于创新的精神和素质。
活动重点：
控制系统设计的一般思路，并通过三个学习任务，学生在合作学习的基础上，自行设计，共同分析问题、解决问题。
二、乐高教学平台与《通用技术》教学的“全程无缝啮合”
我们先来看一下课程的教学内容和特点：《通用技术》课程有两个必修模块，必修模块一强调的二个重点是：对技术的理解和对设计过程的把握。必修模块二有四个单元，它们分别是结构与设计、流程与设计、系统与设计和控制与设计。《通用技术》课程的特点是：创新性、技术性和实践性。
（3）工作原理：检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端； 是比较器，它将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在一定的范围内。
高中通用 技术苏教版必修2- 4.4 控制系统的设计与实施
控制系统的设计与实施（第三课时）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：控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：共3课时一、教学目标1. 了解简单的被控对象的基本特性。
2. 能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图。
3. 形成初步的控制系统设计的方案。
4. 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出改进方案。
二、教学重点设计一个控制系统应明确的问题；对控制系统的基本要求；循迹小车控制系统设计的思想方法。
三、教学难点设计一个循迹小车控制系统应明确的问题的分析；控制系统设计思想方法。
四、教学方法讨论法、案例教学法、理实一体化教学法、任务驱动教学法。
五、教学准备PPT、Arduino循迹小车套件、白板、ipad、笔记本电脑、airplay、伽卡他卡网络教室等软件六、教学过程一、温故知新（5min）师：同学们上节课我们已经把开环控制系统和闭环控制系统的相关内容上完了，现在我们来将相关内容复习一下，将工作单里的第一部分完成：生：（集体朗读）①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。
②控制系统的含义：任何一个控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统。
③开环控制系统含义：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。
④闭环控制系统含义：我们把系统的输出端返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
⑤反馈的涵义：控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回输入端与输入量进行比较的过程。
二、新课教授（10min）师：同学们对控制系统的基本理论都掌握的不错，那么如何去设计一个控制系统呢？下面我们一起看看课本里是如何描述一个控制系统的设计过程的课本里将一个控制系统拆分为8个部分，分别为：明确控制目的；分析被控对象的主要特性；确定被控量、控制量；控制系统方案的选择；分析主要的干扰因素；控制系统的调试运行和评价；系统的成本分析；实施控制系统所需的设备、元件。
控制系统的设计与实施 说课-2023-2024学年高中通用技术苏教版(2019)必修《技术与设计2》
通用技术优质课评选控制系统的设计与实施目录一、单元设计说明1二、教材及课标分析1三、教学目标1四、学情分析2五、单元设计思路2六、4.4控制系统的设计与实施课时说课21、教学目标 (2)2、教学重难点 (3)3、教学方法与准备 (3)4、教学过程 (3)5、教学总结 (7)6、课后作业 (7)七、教学特色与反思7通用技术必修二第四单元控制系统及其设计4.4控制系统的设计与实施说课稿一、单元设计说明设计起源：朱熹说“知之愈明，则行之愈笃；行之愈笃，则知之益明。
”意识是理解得越清楚，行动和实践越扎实，进而认识和理解也就会更加清楚。
设计规划：以学生现实生活中真实的情境与需求，设计有关控制系统的大单元项目教学，通过探究真实的问题过程和结果，实现学生发展价值及技术课程观念的新突破。
大单元情境：“酷暑时，户外工作者们始终坚守在工作岗位上，你能否给他们送去一丝清爽和一份关爱？”基于此情境我们确定了单元项目主题：设计制作便携降温装置二、教材及课标分析教材：本单元节选自苏教版通用技术必修2，必修二是围绕设计这个主题展开的。
前面已经学习过结构、流程及系统与设计的关系。
本单元控制及其设计是全书的最后一章。
课标：课标要求共有三点1.理解控制、控制系统的含义及在生产和生活中的应用，通过案例分析，了解手动控制、自动控制、智能控制的特点。
2.熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成与工作过程，理解其中的控制器执行器等的作用，了解干扰现象反馈原理，并能用方框图表达控制系统的工作过程。
3.根据控制系统的控制要求，确定被控量、控制量能，进行简单的控制系统的方案设计，并搭建一个简易的控制系统装置，进行调试运行和综合评价。
教学中以设计制作便携降温装置为载体,要求学生能阐述控制的含义、了解控制方式的特点，熟悉开环与闭环控制系统的基本组成与工作过程，最后能设计控制系统方案，搭建控制系统装置或模型并调试评价。
三、单元教学目标基于新教材和课程标准的教学目标如下:1.通过分析生活中的案例，阐述控制的含义。
高中通用技术2(粤教版)《4-3--简单控制系统的设计》PPT教学(可编辑)课件(可编辑)
第三节 简单控制系统的设计
课前导引
热 水 锁
通用技术必修技术与设计2
一、控制系统设计概论
第一步 确定控制目的 第二步 确定被控量 第三步 明确各项指标 第四步 确定控制系统的结构 第五步 建立系统各环节的模型 第六步 确定待调参数 第七步 测试系统的性能
通用技术必修技术与设计2
F.验证、完成你的设计
按连接图组装完成
G.评估你的设计
从安全、造价等方面评估并明确如何改进
H.优化你的设计
选用专用集成电路或单片机
通用技术必修技术与设计2
二、设计实例
LED数码显示器的设计
通用技术必修技术与设计2
通用技术必修技术与设计2
数码管接线图
通用技术必修技术与设计2
通用技术必修技术与设计2
思考：当显示各个数字时需要连接哪些发光二极管？
连接端 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F G
通用技术必修技术与设计2
●●
●●
E
●
●
●●
●
F
●
●
●
●●
G
●●●●●
●●
A.明确设计目的
完成0-9的显示
B.确定被控量及设计指标
数码管的亮、灭
C.确定系统结构
开环、手动控制
D.选择实现方法
选用机械开关并确定相应的针 脚连入电路
通用技术必修技术与设计2
通用技术必修技术与设计2
E.部件模型及主要参数的确定
复杂的系统需先建立数学模型；简单的系统先通过计算得到参数，再调试
思考：当显示各个数字时需要连接哪些发光二极管？
连接端 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
高中通用技术 控制系统的设计与实施4教案 苏教版必修2
控制系统的设计与实施教材：（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：控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：第2～3课时一、教学目标1. 了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，采用逆推法画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。
2. 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案二、教学重点设计一个控制系统应明确的问题，对控制系统的基本要求。
三、教学难点设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。
四、教学方法讲授、讨论、小组合作。
五、设计思想1. 教材分析本节要求学生亲历一个完整的控制系统设计和模型制作过程。
对于控制系统方案的设计不要求学生能形成详细的设计方案，只需形成初步方案，重要的是让学生亲历设计的过程，知道怎样通过分析被控对象的基本特性，确定被控量、控制量，从而形成控制系统的设计框图，对于开环控制系统和闭环控制系统的制作和实施，课标有着不同层次的要求，对于开环要求能制作一个完整的简单的控制装置，对于闭环控制系统，只要求学生根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。
本课要解决的重点是：亲历一个完整的控制系统设计和模型制作过程.2. 学情分析（1）学生已经使用过设计的技术语言对设计的过程和方案进行描述；（2）经历了几个设计和制作的全过程，熟悉设计过程中的各个环节以及模型或原型制作的基本方法和手段；（3）设计制作中具体技术和专业知识（如电子、电路及机械控制知识等）有所欠缺，给控制的设计和实施带来了一定的困难；3. 教学策略分析本次控制系统设计将采用开放式的设计，在提出设计命题后，不给出一个确定的系统设计方案，而是引导学生提出自己的想法，激发学生发现问题和勇于创新的激情。
本次设计将按设计的各环节按层次提供了一些在系统设计时可能会碰到的技术问题，让学生自己分析、选择认为合理的设计方案，以合作学习的方式，完成设计和制作。
4.4 控制系统的设计与实施 说课课件 高中通用技术苏教版(2019)必修《技术与设计2》
设计意图：以“自行车发电”和“太阳能热水器”的这两个与生 活密切相关的具体案例来分析开环和闭环控制系统的工作原理。
【典型示例3】方便小动物喝水的自动加水器
①该控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统? 闭环控制系统
②假设原来搪瓷碗内的水位控制在5厘米，现在需要把碗内水 位控制在8厘米，请问可以采取什么方法?
可以将塑料管的管口位置向上抬高3厘米
设计意图：通过典型事例题，加深对闭环控制系统的设计 认识，同时提问学生，要求学生准确回答，既增强学生应 对能力，又对知识进行了再次巩固，同时与学生的互动讲 解又能激发学生的积极性。
说教学过程—新课一开环控制系统的设计与实施
技术体验：搭建定时浇水控制系统
【动手行动】学生根据书本图 例，利用提供的材料，设计定 时浇水系统
设计意图：锻炼学生系统设计 能力和动手能力，依托书本图 例，设计出行之有效的定时浇 水系统。
图4- 19 定时浇水控制系统示意图
说教学过程—新课一开环控制系统的设计与实施
器，电子开关 __ 为执行器，组成自动开环
控制系统，产生输出量，开灯。根据设定的时间延时自动关
闭。
优点：检测到声响能自动开灯和延时一段时间自动关灯，可以节约电能。
(3)它的1个优点与1个缺点分别是：
缺点：灵敏度难以掌控，如果夜里有什么非人为的声响，灯也会亮起。 增加利用红外感应头来检测人体的装置；增加辨别声音的频率是否是人声装置。
设计意图：先把闭环控制系统的设计要求略做阐述，几项 控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解 决或有所侧重地解决。
高中通用技术4控制系统的设计与实施课件
谢谢大家!
第四节 控制系统的设计与实施
嘉积中学海桂学校高中技术组 翁瑜
一、控制系统设计的一般思路
系统要达到的目标？ 控制的对象？ 被控对象的特性？ 被控量和控制量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？
1、开环控制系统的设计
例：普通电风扇控制系统的设计 被控对象——电风扇； 被控量——电风扇输出的风速； 控制量——电机的转速；
控制对象是抽水马桶的水箱， 被控量是抽水马桶水箱水位的高度， 控制量是进水管的水流量（即进水量）， 水箱水位的高度与进水量之间呈线性关系。
水箱水位的控制过程：
拨动冲水旋钮，使出水阀打开，水 箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱 进水，直到指定水位时，进水阀关闭。
讨论：在上述案例中，如果要节约用水， 减少水箱每次冲水的量，你能设计哪几种 方案？
例：电吹风控制系统的设计
被控对象——电吹风； 被控量——风的速度和温度； 控制量——电机的电压； 干扰因素——房间温度、电源电压的波动；
2、闭环控制系统的设计
闭环控制系统的基本要求： 1、闭环控制系统必须是稳定的；
2、系统的输出量与给定值之差应控制在允许 的范围之内；
3、要有较好的抗干扰性能。
例：抽水马桶水箱的自动控制系统的设 计
(1)在水箱中放置1~2块砖头，以减少水箱的 实际蓄水量。
(2)设计两种冲水方式，一种是半箱水冲洗， 一种是整箱水冲洗。
二、控制系统的设计实施案例
升旗简统，被控对象是国旗， 被控量是上升的速度，控制量是电动机的 转动或停止（或速度）。
小结:
1、控制系统设计的一般思路。 2、控制系统的设计与实施案例。
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1.控制系统设计的一般思路：
明确控制的目的
分析被控对象 的主要特性
确定被控量、控制量
控制系统方案的选择 控制系统设计 控制系统的调试 运行和评价 分析主要的干扰因素
系统的成本分析
实施控制系统所需 的设备、元件等
……
案例：电吹风风速控制 • （1）被控对象是什么？ （2）控制目的是什么？ （3）被控量是什么？控制量是什么？
2.测得国歌播放时间和旗杆长度，确定定时器的定时时间并 预估电动机的转速。根据时间、旗杆长度和电动的转速， 选择滑轮的直径。 3.将自制的电子定时器、直流电源和电动机串联在一个回路 中。其中，自制的电子定时器可根据学校实验室现有的元 件、设备和已知电路进行制作，如可用555时基电路制作定 时器，通过定时器控制的继电器来控制电动机的转动与停 止；采用TWH8752开关电路制作电动机的可调速电路。
时时间并预估电动机的转速。根据时间、旗杆长
度和电动的转速，选择滑轮的直径。 3.将机械定时器、直流电源和电动机串联在一个回 路中。
设计方案A： 4.初始状态使国旗在旗杆底端。在国歌播放的同
时启动机械定时器，电动机开始转动并带动滑
轮运动，使国旗上升。当定时器计时停止时，
断开电源使电动机停止转动，此时国旗应该正
方案B： • 采用成品的电子定时器、直流电动机、直流电动 机、直流电源、滑轮等元件实现。 • 用电子定时器代替机械定时器，其他步骤参照方
案A。
电子定时器比机械定时器的定时精确度高，所以 对操作者的要求相对低一些。
方案C：
1.采用成品的电子定时器、带有可调速电路的电动机、直流 电源、滑轮等元件实现。
（4）需要哪些零部件组成控制系统？
（5）有哪些干扰因素会影响到控制系统的工作？ 影响的程度有多大？ （6）你认为,控制系统各部件的设计还与什么有 关?
⑴ 开环控制系统的设计
• 明确设计要求。
• 明确被控对象、被控量和控制量。
• 考虑控制系统的方案。
• 设计要求：电吹风能根据不同的挡位（如冷风
挡、热风挡）输出不同种类的风。 • 设计分析：电吹风控制系统的被控对象是电吹 风装置，被控量是风的速度和温度，控制量是 电机电压，干扰因素是房间温度、电源电压的
执行器
控制量
被控对象
输出量
检测装置
6.干扰因素
• 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。
7.反馈的涵义
• 控制系统中，将输出量通过适当的检测装 置返回输入端与输入量进行比较的过程。
8、开环控制系统与闭环控制系统的比较
• ① 开环控制系统：控制精度相对比较低， 结构简单，适用与控制精度要求不高而系 统本身元件又比较稳定的场合。 • ② 闭环控制系统：控制精度高，结构相对 复杂，构成控制系统的成本较高，适用与 要求高精度和高可靠性的场合。
9.不同闭环控制系统设计的基本要求
• ① 一个闭环控制系统要正常工作，首先必 须是稳定的。 • ② 控制系统的控制精度必须符合要求，即 系统的输出量与给定量之差应控制在允许 的范围之内。 • ③ 闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
第2课时
自动升旗简易控制装置的设计与实施 • 1.明确设计的要求，明确控制系统设计所要达到 的目标。 • 2.提出多个设计方案，进行分析、权衡、比较， 确定一个相对较好方案。 • 3.动手安装、调试升旗控制系统。 • 4.撰写试验报告、自我评价和小结。
们就我们所学习技术与设计的知识分析电动门的 设计，并能够提出改进方案。
作业：
2.有位科学家，为了促使迷上电视的女儿坚持锻炼，专门设计了 一辆有趣的“自行车”女儿必须骑上自行车不停地踩脚蹬， 才能驱动发电机给电视机供电，想偷懒就看不到电视。请你 根据已学的技术与设计的知识，画出“自行车—发电—电视 机”这一过程的方框土，分析在这套装置的设计中，综合了 哪些技术和原理。 3.设计并制作水车控制装置的模型。利用流动的水冲击水车，以 控制不同的机械装置而产生动作。
方案D： 1.采用CD 唱机（含有触发电路）、电动机、直流 电源、滑轮等元件实现。 2.测得国歌播放时间和旗杆长度，预估电动机的转 速。根据时间、旗杆长度和电动的转速，选择滑 轮的直径。 3.从CD唱机中引出音频信号，将CD唱机（含有触 发电路）、电动机、直流电源串联在电路中。
方案D：
4.初始状态使国旗在旗杆底端。当启动CD唱机播放国歌时， 音频信号触发电路带动电动机转动，使滑轮运动，国旗匀 速上升；当国歌播放结束、没有音频信号时，电动机停止 转动，此时国旗应该正好升至杆顶。如果升旗速度与国歌 的播放时间之间存在误差，则需要重新调整滑轮的直径， 直到符合要求。
控制量 输入量 控制器 执行器 被控对 象 输出量
5.闭环控制系统
• （1）闭环控制系统函义：我们把系统的输 出量返回到输入端并对控制过程产生影响的 控制系统称为闭环控制系统。 （2）闭环控制系统方框图：控制器、执行 器、被控对象、控制量、输入量、输出量、 检测装置、＋、－。
输入量
＋ －
控制器
一、控制系统设计的一般思路
二、控制系统的设计与实施案例
第1课时
引入： 要设计一种自动开关的节能灯控制系统， 如何展开我们的设计思路？需要从哪些方面着 手考虑问题呢？
• 被控对象是什么？
• 控制的目的是什么？
• 这种灯用在什么地方？环境怎样？
• 这样的灯应如何工作？被控量和控制量分别是什
么？ • 有什么其他因素会干扰灯的正常工作？ 依据你的判断，能提出一种设计方案吗？
水箱水位的控制过程： 拨动冲水旋扭，使出水阀打开，水箱冲
水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直
到指定水位时，进水阀关闭。
控制过程方框图：
给定水位
+ -
杠杆比较
进水阀门
水箱
水位
浮球
小结：
一、控制系统设计的一般思路 • 系统要达到的目标？ • 控制的对象？ • 被控对象的特性？ • 被控量和控制量？ • 外界的主要干扰因素？ • 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ • 设备和元件？
波动等。
电吹风分控制工作过程：电吹风是要将其内部 电热丝的热量通过一个小电风扇扩散出去。
方案构思： • 选择开环控制系统实现电吹风的控制要求。
• 设定风的挡位就设定了电机的电压和电热丝的阻
值，接通电源后，电机带动一个小风扇转动，产
生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设定
的风种相对应的风。电机、风扇、电热丝设定电 吹风的挡位（输入）风的速度和温度（输出）。
的输出量与给定量之差应控制在允许的范围之
内。
• ③ 闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计 • 设计项目：抽水马桶水箱的自动控制系统
设计要求：
1.当水箱中的水位低与某一指定的高度时，进水
口立即进水。 2.当水箱中的水位高与某一指定的高度时，进水
口立即停止进水。
方案C： 4.在调速电路中并联一个手动按钮SW2，用于在出 现故障时能升降旗帜。 5.初始状态使国旗在旗杆底端。在国歌播放的同时 启动自制的电子定时器，电动机开始转动并带动 滑轮运动，使国旗上升。当定时器计时停止时， 断开电源使电动机停止转动，此时国旗应该正好 升至杆顶。如果升旗速度与国歌的播放时间之间 存在误差，则需要重新调整滑轮的直径，直到符 合要求。（自动升旗简易控制装置电路图）
3.控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特
别的要求。
设计分析：
• 1.从设计要求来看，这是一种自动控制，因此选择闭环控 制系统。 2.被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水 位的高度，控制量是进水管的水流量（即进水量），水箱 水位的高度与进水量之间呈曲线关系。 3.主要干扰因素水水箱的流水量。采用浮球作为水位高度 的检测装置。当水箱中的水位低与某一指定的高度时，出 现了水位差（给定的水位高度与实际高度之差），这个信 号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而 水箱进水；当水箱中的水位高与某一指定的高度时，水位 差为零，进水阀关闭。
定时时间
定时装置
电动机
滑轮、国 旗
升旗速度
设计准备：
• 机械定时器（或电子定时器、自制电子定 时器、CD唱机），旗杆，滑轮，卷筒，变 速齿轮箱，电动机调速器，直流电源。
设计方案A： 1.采用机械定时器、直流电动机、直流电源、滑轮 等元件实现。其中机械定时器相当于电动机的开
关。
2.测得国歌播放时间和旗杆长度，确定定时器的定
4.开环控制系统
• （1）开环控制系统函义：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。 （2）控制系统方框图：在控制系统中，为了分析 的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向 信号线表示系统信号传递的方向，它表示了系统 的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的 关系。 （3）开环控制系统的方框图：控制器执行器被控 对象控制量输入量输出量。
5.在启停电动机的电路中并联一个手动按钮SW2，用于在出 现故障时能升降旗帜。 这一方案的特点是，不需要外加定时器，而用音频信号直 接控制电动机，减少了时间上的误差。
作业：
1.以前学校的大门是对开的，现在很多学校的门都
改为电动门，但是这种门操作过于呆板，大门在
关闭过程中有人通过时，容易夹伤行人，请同学
设定电吹风的挡位 （输入）
风的速度和温度
电机、风扇、电 热丝
（输出）
试验过程：
• 1.画出电吹风的电路设计图；
2.选择挡位打开开关演示电吹风的工作过程；
3.知识延伸：如果设定了热风挡之后又需要分强
风挡和弱风挡如何进行设计。
案例：抽水马桶 • 观察模型的演示，阅读教材，陈述其工作过程。 提出下列问题： （1）被控对象是什么？ （2）控制目的是什么？