2022年高中通用技術(shù) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋3教案 蘇教版必修2

2022年高中通用技術(shù) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋3教案 蘇教版必修2教材：（鳳凰國標(biāo)教材）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 通用技術(shù)（必修2）文檔內(nèi)容：閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋章節(jié)：第四單元控制與設(shè)計(jì) 第三節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋課 時：第2課時一、教學(xué)目標(biāo)1. 理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程2. 理解開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)區(qū)別二、教學(xué)重點(diǎn) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，繪畫簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。 三、教學(xué)難點(diǎn)控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)的作用，閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。四、教學(xué)方法講授、實(shí)踐、任務(wù)驅(qū)動。五、設(shè)計(jì)思想本節(jié)內(nèi)容在控制與設(shè)計(jì)一單元中起到舉足輕重的作用，不僅可使學(xué)生對閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理和和過程有深刻的認(rèn)識，而且對開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較有清晰的理解。六、教學(xué)準(zhǔn)備烘箱、畫架等七、教學(xué)過程閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程 介紹：閉環(huán)控制系統(tǒng)就是系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過反饋環(huán)節(jié)克服干擾因素而使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。核心：通過反饋來減少被控量(輸出量)的偏差。案例分析：閱讀書上案例思考設(shè)計(jì)：家用抽水馬桶是一個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)的水位控制。思考：在水箱的水位控制系統(tǒng)中，控制量還可以有其他選擇嗎？為什么？（控制量是進(jìn)水閥的流量。放水、蒸發(fā)是干擾。）閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： （1）系統(tǒng)輸出量對控制作用有直接影響。 （2）有反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小誤差。 （3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時，可以自動減弱其影響。flash課件演示：加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)：實(shí)物展示： 烘箱溫度自動控制系統(tǒng)。首先用熱電偶來代替溫度計(jì)來測量溫度的值，然后對溫度的比較，當(dāng)小于恒溫箱給定時，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時，就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。 加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：控制器閥門水箱檢測裝置（反饋）水位給定量+- 小結(jié)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，控制精度較高，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控輸出端，及時調(diào)整輸入端，在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用廣泛，主要用于各種自動化控制。課堂實(shí)踐：演示抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng) 目標(biāo)：抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng)，在家庭生活中有著廣泛的應(yīng)用。通過剖析抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng)的工作過程，使學(xué)生了解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。步驟：1.準(zhǔn)備或組裝一套抽水馬桶水位自動控制系統(tǒng)。2.打開總開關(guān)、注水，注意觀測浮球的位置變化和控制閥門的狀態(tài)。3.當(dāng)注水停止時，觀測浮球的位置和控制閥門的狀態(tài)。4.打開放水開關(guān)，水位下降，再次觀測浮球的位置變化和閥門的狀態(tài)。記錄分析：1.當(dāng)水位較低時，浮球位置較低，控制閥門處于導(dǎo)通的狀態(tài)，注水開始。2.當(dāng)水位上升到一定水位時，浮球也上浮，使控制閥門處于關(guān)閉的狀態(tài)。3.當(dāng)水位再次下降時，浮球下降，控制閥門處于導(dǎo)通的狀態(tài)，重新開始注水。結(jié)論：1.當(dāng)沒有水時（水位低時），浮球較低，控制閥門打開，注水。2.隨著水位的上升，浮球上升，注水開始減小。3.當(dāng)水位到達(dá)一定位置時，浮球控制閥門關(guān)閉，停止注水。4.當(dāng)水全部沖走后，水位再次降低，控制閥門打開，重新開始注水。方框圖：水位自動控制系統(tǒng)：控制器閥門水箱檢測裝置（反饋）水位給定量+-閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較介紹：閉環(huán)控制：反饋控制， 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動對被量產(chǎn)生的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。開環(huán)控制：沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、成本低。在精度要求不高或擾動影響較小的情況下，這種控制方式還有一定的實(shí)用價值。提問回答： 開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)能否自動調(diào)整和補(bǔ)償  控制精度  結(jié)構(gòu)  適用場合  討論：紅綠燈定時控制（開），車流量控制（閉）。 檢測輸出（閉），否則（開）例如自動門檢測。 人工控制，自動控制，開環(huán)控制，閉環(huán)控制之間區(qū)別聯(lián)系 。 補(bǔ)充：起增強(qiáng)輸入信號作用正反饋。起減弱輸入信號作用負(fù)反饋。正反饋不能進(jìn)行控制，會使系統(tǒng)的偏差越來越大。只有負(fù)反饋控制系統(tǒng)才能完成自動控制的任務(wù)。負(fù)反饋控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)：檢測偏差，糾正偏差。作業(yè)演示電開水器動畫，并說明控制方式