通用技术必修ⅱ苏教版4.4控制系统的设计与实施学案

1、控制系统的设计与实施学案一、学习目标 1、了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，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、目标导学 1、控制系统设计的一般思路: 要设计好一个控制系统，需要做到： （1）明确这个系统要达到的目的是什么？（2）所要控制的对象是什么？（3）被控对象有哪些重要特征？被控量和控制量分别是什么？（4）外界的主要干扰因素有哪些？等等 2、开环控制系统的设计 电风扇控制系统的设计： 被控对象电风扇，被控制量电风扇输出的风速

2、，控制量电机的转速。 3、闭环控制系统的设计，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。 三、课时训练 必做题 1、选择题 （1）在空调、自动升降国旗、光控路灯、音乐喷泉，这四个控制系统中哪个一定是闭环控制系统？( ） A空调 B自动升降国旗 C光控路灯 D音乐喷泉 （2）在自动升旗的简易控制系统中，升旗速度是（ ）。 A、输入量 B、控制器 C、控制量 D、输出量 （3）在水泵抽水的控制系统中，（ ）是执行器。 A、电机 B、水泵 C、水管 D、水流量 2、电吹风控制系统的被控对象 ；被控量 ； 控制量

3、 ； 干扰因素 。3、陈好同学在体育课上练习立定投篮投了若干次才投中。投篮过程是一个控制过程试分析该控制过程是开环控制系统还是单闭环控制系统？画出该控制系统的方枢图将各环节名称及对应的实际名称在相应位置标注清楚 。 提高题 有一位科学家，为了促使迷上看电视的女儿坚持锻炼，专门设计了一辆有趣的“自行车”，女儿必须骑在车上不停地踩脚蹬，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”这一过程的方框图，分析在这套装置的设计中，综合了哪些技术与原理。 选做题 （1）一般家用太阳能热水器温度控制是如何实现的？ （2）有的宾馆使用多台热水器串联来集

4、中供水，当水温过低时，通过控制器启动辅助电加热开关，使水温控制在一定范围。请画出这一控制系统的方框图，说明其工作过程。1、选择题 （1）在空调、自动升降国旗、光控路灯、音乐喷泉，这四个控制系统中哪个一定是闭环控制系统？( A ） A空调 B自动升降国旗 C光控路灯 D音乐喷泉 （2）人们通过电冰箱获得适当的温度，使食物能够长期存放，分析这一现象，我们理解一个控制现象应该从（ D ）入手? A、对象 B、目的 C、手段 D、对象、目的、手段 （3）在水泵抽水的控制系统中，（ B ）是执行器。 A、电机 B、水泵 C、水管 D、水流量 2、非选择题 1、随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种

5、具体应用。其工作过程是由 “声电转换装置”将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水泵的转速就快，喷头的压力就大，喷出的水柱就高。反之，喷出的水柱就低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。请回答以下问题： （1）音乐喷泉控制系统是开环控制还是闭环控制？（2 分）（2）该控制系统的输入信号和输出信号分别是什么？（2 分） 音乐信号 喷泉水柱的高低 （3）从控制系统组成的角度，分析“声电转换装置”在此控制系统中起什么作用？（2 分） 控制器 2、分析抽水马桶的水位控制系统，请说出 （1） 该系统的控制对象是什么？被控量是什么？控制量是什么？ 控

6、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） （2） 该系统存在哪些主要干扰因素？ 主要的干扰因素是水箱的出水流量 (3) 该系统的反馈装置是什么？ 浮球 3、有一位科学家，为了促使迷上看电视的女儿坚持锻炼，专门设计了一辆有趣的“自行车”，女儿必须骑在车上不停地踩脚蹬，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”这一过程的方框图，分析在这套装置的设计中，综合了哪些技术与原理。答案： 该套装置中，综合运用了机械能转化为电能及稳压等技术原理，运用了蓄能、系统、稳压和控制等多种技术。其简要

7、过程可以用方框图表示如下： 脚踏运动自行车轮摩擦轮传动机构发电机蓄能稳压装置电视机 4、（1）一般家用太阳能热水器温度控制是如何实现的？ 家用太阳能热水器通常都是在出水的地方装有冷水管和热水管，使用时，通常采用不断调节热水管和冷水管的流量实现温度控制。 用心 爱心 专心 （2）有的宾馆使用多台热水器串联来集中供水，当水温过低时，通过控制器启动辅助电加热开关，使水温控制在一定范围。请画出这一控制系统的方框图，说明其工作过程。 这是一个闭环控制系统，其中有一个感温元件不断测量出水管内的水温，当水温低于某值时，便切换到电加热器加热的状态。 一般来说，宾馆供应的热水温度要比较高，使客人有调节的余地，因此它必须保证热水高于一定的温度。其方法是设计一个闭环温度控制系统，使供应的热水不低于某一温度。 控制系统的工作过程大致如下：测温装置测量储水箱热水的温度，当水