控制系统的设计与实施

1、控制系统的设计与实施教材分析及教学设计介绍本节课内容为本节的第四课时，是本节、本章、本书的 最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流 程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分 之一，而且技术与设计 2大部分都是围绕着设计这个主 题来展开的。结构是设计的基础，流程是设计的方法，系统是设计的 保障，控制是设计的关键。本节课可使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤， 以电加热器的设计为例，实现发热、包层、控制、定时、过 热保护等，这电加热器，大部分的学生都有一定的使用各损 坏加热器的经验，作起来有一定的实践性。【学情分析】学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的， 也

2、有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的 实践经验的生活经历，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。【教学目标】知识与技能：（ 1）了解简单被控制对象的基本特征。画出系统方框 图，形成初步设计方案（ 2）能设计制作一个控制方法，能进行模拟控制并调 试。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。学习权衡的思想。情感、态度和价值观：（1）通过对的分析，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。（3）通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的 兴趣。【重点与难点】

3、 重点：控制系统设计的一般思路。 难点：闭环系统的设计。关键：案例分析与方框图的绘制。【教法设计】（ 1）通过教师的引导和实例，探究控制系统设计与实 施的含义。（ 2）通过体验活动，结合学生生活经验，归纳总结控制系统设计与实施的方法。（ 3）讲解设计的一般思路，要有所侧重，从众多的因 素中选出重点的，不必面面俱到。（4）通过实践改造活动，让学生感受和领悟，创新的 设计思想，并引导学生思考实现合理的设计与控制还要考虑 的因素。【学法设计】引导学生进行“问题式学习” ，通过尝试发现，探 索研究的过程来掌握本节课的知识，在老师的帮助下， 把生活中的经验逐步与控制系统联系起来，通过动手实践、 改造，亲

4、身体会这种控制实施方法，体验成就感！【教学资源准备】 以学生动手做与设计方框图为主，制作电吹风控制系统 的视频，容纳一些视频和例子说明及方框图的展示。【教学策略】本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难， 为了能有较好的课堂效果，设计如下：（ 1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制 的设计方法，从而引入课题。（ 2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提 高学习的自主能力。（ 3）寻找一些贴近学生生活实际和典型的 电吹风电 暧气（有开环与闭环两种）等案例，利用媒体教学手段增 加课堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。抽 水马桶水箱不适合农村的学生，自动升旗控制的设计，

5、难度 相对高些，但比较实用，但要结合学生玩电动车的经验。（4）老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握 的基础上，课堂交给学生。让学生进行设计。设计个改进身 边的一些控制系统，从而使得学生完成本课堂的内容。2教案【新课教学】1、控制系统设计的一般思路选择开环还是闭环：依据控制精度与条件。 被控对象特性的获取方法：往往难以直接得到，从输入 与输出之间的关系，若干个干扰因素的分析：找了影响最大的。简单系统的控制：执行器与检测器的选择：设计图样等：开环控制系统的设计电风扇，电吹风的设计： 电风扇控制系统的设计：被控对象是电风扇，被控制量 是电风扇输出的风速， 控制量是电机的转速。 设计的目的有：

6、一是有定时关闭电风扇。二是有不同的风速。三是又定时，又有不同的风速。案例分析：电吹风控制系统的设计（要先介绍一下电吹 风的工作原理）与学生一起分析，这个系统要达到的目的是什么？控制 的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量的控制量分 别是什么？外界的干扰因素是什么？经济实用？安全教育 与设计。可以选择熨斗，电加热棒，电褥子等进行分析，这些设 备，学生有一些使用的经验，拿出来加以分析，还可以增加 学生的安全意识。2、闭环控制系统的设计对于简单的闭环控制系统有如下的要求： 必须是稳定的。一是工作时要稳定，二是干扰出现时 要稳定，这个稳定是通过调节而出现的稳定。 控制精度要符合要求系统的输出值与给定值要变化， 而且在变化的范围内。 有较好的抗干扰性能。 几项要求有时产生矛盾，要平衡有侧重点的解决。案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计。设计目的与节水：设计项目：设计要求：设计分析：被控量，控制量，干扰量。分析设计思路。绘制方框图：知识与技能：让学生了解在设计的一般思路，应注意目的，控制量与被控量干扰因素。选择输入与输出的关系检测，执行器，检 测器的选择。让学生自行画出与设计方框图。综合实践：近几年的冬天，总一些报道说，太阳能热水 器出现冻坏的住户，请利用控制系统的知识， 分析一下原因， 并提出修改设计方案。【课外拓展】为了加深学生对知识的记忆、