控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施教材分析及教學(xué)設(shè)計(jì)介紹本節(jié)課內(nèi)容為本節(jié)的第四課時(shí)，是本節(jié)、本章、本書(shū)的 最后一個(gè)課時(shí)。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了結(jié)構(gòu)、流 程、系統(tǒng)、控制與設(shè)計(jì)的關(guān)系。設(shè)計(jì)是技術(shù)的重要組成部分 之一，而且技術(shù)與設(shè)計(jì) 2大部分都是圍繞著設(shè)計(jì)這個(gè)主 題來(lái)展開(kāi)的。結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，流程是設(shè)計(jì)的方法，系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的 保障，控制是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本節(jié)課可使學(xué)生了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路和步驟， 以電加熱器的設(shè)計(jì)為例，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱、包層、控制、定時(shí)、過(guò) 熱保護(hù)等，這電加熱器，大部分的學(xué)生都有一定的使用各損 壞加熱器的經(jīng)驗(yàn)，作起來(lái)有一定的實(shí)踐性?！緦W(xué)情分析】學(xué)生對(duì)一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)有成功的， 也

2、有失敗的，通過(guò)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)一定的 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的生活經(jīng)歷，上升到一定的理論認(rèn)識(shí)，對(duì)失敗的使 用經(jīng)驗(yàn)，能從控制與設(shè)計(jì)的角度重新的認(rèn)識(shí)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能：（ 1）了解簡(jiǎn)單被控制對(duì)象的基本特征。畫(huà)出系統(tǒng)方框 圖，形成初步設(shè)計(jì)方案（ 2）能設(shè)計(jì)制作一個(gè)控制方法，能進(jìn)行模擬控制并調(diào) 試。過(guò)程與方法：通過(guò)案例式的探討和實(shí)踐改良的技術(shù)活動(dòng)， 提高分析能力，培養(yǎng)探究精神。學(xué)習(xí)權(quán)衡的思想。情感、態(tài)度和價(jià)值觀：（1）通過(guò)對(duì)的分析，體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人性化的設(shè)計(jì)思 想。（2）培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，進(jìn)而樹(shù)立“以人為本”的設(shè) 計(jì)理念。（3）通過(guò)多種形式的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)課的 興趣?！局攸c(diǎn)與難點(diǎn)】

3、 重點(diǎn)：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路。 難點(diǎn)：閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵：案例分析與方框圖的繪制?！窘谭ㄔO(shè)計(jì)】（ 1）通過(guò)教師的引導(dǎo)和實(shí)例，探究控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí) 施的含義。（ 2）通過(guò)體驗(yàn)活動(dòng)，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的方法。（ 3）講解設(shè)計(jì)的一般思路，要有所側(cè)重，從眾多的因 素中選出重點(diǎn)的，不必面面俱到。（4）通過(guò)實(shí)踐改造活動(dòng)，讓學(xué)生感受和領(lǐng)悟，創(chuàng)新的 設(shè)計(jì)思想，并引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)與控制還要考慮 的因素?！緦W(xué)法設(shè)計(jì)】引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“問(wèn)題式學(xué)習(xí)” ，通過(guò)嘗試發(fā)現(xiàn)，探 索研究的過(guò)程來(lái)掌握本節(jié)課的知識(shí)，在老師的幫助下， 把生活中的經(jīng)驗(yàn)逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐、 改造，親

4、身體會(huì)這種控制實(shí)施方法，體驗(yàn)成就感！【教學(xué)資源準(zhǔn)備】 以學(xué)生動(dòng)手做與設(shè)計(jì)方框圖為主，制作電吹風(fēng)控制系統(tǒng) 的視頻，容納一些視頻和例子說(shuō)明及方框圖的展示?！窘虒W(xué)策略】本節(jié)書(shū)從理論上講內(nèi)容較難，學(xué)生理解起來(lái)比較困難， 為了能有較好的課堂效果，設(shè)計(jì)如下：（ 1）通過(guò)一些具體的生活中例子對(duì)比來(lái)導(dǎo)入有關(guān)控制 的設(shè)計(jì)方法，從而引入課題。（ 2）教師根據(jù)課本中的案例，引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題，提 高學(xué)習(xí)的自主能力。（ 3）尋找一些貼近學(xué)生生活實(shí)際和典型的 電吹風(fēng)電 曖氣（有開(kāi)環(huán)與閉環(huán)兩種）等案例，利用媒體教學(xué)手段增 加課堂氣氛，幫助學(xué)生在快樂(lè)、輕松的氛圍中掌握知識(shí)。抽 水馬桶水箱不適合農(nóng)村的學(xué)生，自動(dòng)升旗控制的設(shè)計(jì)，

5、難度 相對(duì)高些，但比較實(shí)用，但要結(jié)合學(xué)生玩電動(dòng)車的經(jīng)驗(yàn)。（4）老師起到引導(dǎo)的作用，學(xué)生為主體，在學(xué)生掌握 的基礎(chǔ)上，課堂交給學(xué)生。讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)個(gè)改進(jìn)身 邊的一些控制系統(tǒng)，從而使得學(xué)生完成本課堂的內(nèi)容。2教案【新課教學(xué)】1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路選擇開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)：依據(jù)控制精度與條件。 被控對(duì)象特性的獲取方法：往往難以直接得到，從輸入 與輸出之間的關(guān)系，若干個(gè)干擾因素的分析：找了影響最大的。簡(jiǎn)單系統(tǒng)的控制：執(zhí)行器與檢測(cè)器的選擇：設(shè)計(jì)圖樣等：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電風(fēng)扇，電吹風(fēng)的設(shè)計(jì)： 電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：被控對(duì)象是電風(fēng)扇，被控制量 是電風(fēng)扇輸出的風(fēng)速， 控制量是電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 設(shè)計(jì)的目的有：

6、一是有定時(shí)關(guān)閉電風(fēng)扇。二是有不同的風(fēng)速。三是又定時(shí)，又有不同的風(fēng)速。案例分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（要先介紹一下電吹 風(fēng)的工作原理）與學(xué)生一起分析，這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么？控制 的對(duì)象是什么？被控對(duì)象有哪些特性？被控量的控制量分 別是什么？外界的干擾因素是什么？經(jīng)濟(jì)實(shí)用？安全教育 與設(shè)計(jì)?？梢赃x擇熨斗，電加熱棒，電褥子等進(jìn)行分析，這些設(shè) 備，學(xué)生有一些使用的經(jīng)驗(yàn)，拿出來(lái)加以分析，還可以增加 學(xué)生的安全意識(shí)。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)有如下的要求： 必須是穩(wěn)定的。一是工作時(shí)要穩(wěn)定，二是干擾出現(xiàn)時(shí) 要穩(wěn)定，這個(gè)穩(wěn)定是通過(guò)調(diào)節(jié)而出現(xiàn)的穩(wěn)定。 控制精度要符合要求系統(tǒng)的輸出值與給定值要變化， 而且在變化的范圍內(nèi)。 有較好的抗干擾性能。 幾項(xiàng)要求有時(shí)產(chǎn)生矛盾，要平衡有側(cè)重點(diǎn)的解決。案例分析：抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目的與節(jié)水：設(shè)計(jì)項(xiàng)目：設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)分析：被控量，控制量，干擾量。分析設(shè)計(jì)思路。繪制方框圖：知識(shí)與技能：讓學(xué)生了解在設(shè)計(jì)的一般思路，應(yīng)注意目的，控制量與被控量干擾因素。選擇輸入與輸出的關(guān)系檢測(cè)，執(zhí)行器，檢 測(cè)器的選擇。讓學(xué)生自行畫(huà)出與設(shè)計(jì)方框圖。綜合實(shí)踐：近幾年的冬天，總一些報(bào)道說(shuō)，太陽(yáng)能熱水 器出現(xiàn)凍壞的住戶，請(qǐng)利用控制系統(tǒng)的知識(shí)， 分析一下原因， 并提出修改設(shè)計(jì)方案?！菊n外拓展】為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶、