《二控制系统的基本组成与工作过程》课教案.docx

控制系统的基本组成与工作过程一、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拟环节 的分析。本节通过举例介绍开环控制系统和闭环控制系统两种控制系统，说明 了控制系统的基本组成和工作过程，并对两种控制系统进行了比拟和分析。具 体内容大体包括以下三局部:1、引入自动门和自动水箱两个案例，说明工作过程，介绍相关概念。2、对两个控制过程进行分析比照，介绍开环控制和闭环控 二、学情分析制及其他相关概念。3、对两种控制过程的进制及其他相关概念。3、对两种控制过程的进步分析。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拟容易上手，特别本课时 分析的自动门、水位水箱控制系统都是贴近日常生活的实例，学生是比拟感兴 趣的，学生可以在比拟轻松的气氛中掌握知识。三、教学目标分析1、知识目标：开环控制系统定义；闭环控制系统的定义。懂得识别系统框图。理解闭环控制系统中信息的反应环节。2、能力目标:掌握控制过程的一般描述方法。3、情感目标：了解团队合作的重要性，培养学生团队精神。四、教学重难点分析教学重点：(1)控制系统的基本构成要素(2)开环和闭环控制系统的工作过程(3)开环和闭环控制系统的比照分析教学难点：闭环控制系统的工作过程。五、教学资源准备录播室、教学课件、自动门控制模型一套(自制)、水箱水位控制模型1 套(自制)。六、教学过程：一、复习导入：教师：上节课我们学习了控制的定义及其应用，这节课我们就来学习第四章第 二节课的内容：控制系统的组成与工作过程。我们先来学习一下控制系统的定 义及控制系统的分类。二、新课讲解：（一）、控制系统的定义：任何一种控制的实现，都要通过假设干个环节，这 些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。（二）、控制系统的分类：1、按照控制过程是否有人直接干预分类：人工控制系统和自动控制系 统（1）、人工控制系统：控制过程必须在人的直接干预下才能完成的 控制称为人工控制统。教师：请同学们列举出生活当中哪些控制是人工控制系统呢？学生A：回答（手按遥控器、人开门和关门等）教师给与引导和点评（2）、自动控制系统：控制过程中如果不需要人的干预，就可以按 期望规律或预定程序进行的控制成为自动控制系统。教师：请同学们列举出生活当中哪些控制是自动控制系统呢？学生A：回答（空调、全自动洗衣机、无人驾驶飞机等）教师对错误的例子或模棱两可的例子给予纠正和讲解。2、按照控制过程是否有反应环节分类：（1）、闭环控制系统:能将控制的结果（即比拟量）反应回来与希望 值进行比拟，并根据他们的误差及时调整控制作用，使控制误差减小的 系统，称为闭环控制系统.（2）、开环控制控制系统：而不将控制的结果反应回来影响控制作 用的系统，称为开环控制系统.三、用典型的案例分析系统的组成及其工作过程:（一）、系统的基本组成:1、被控对象 2、控制装置（包括：传感器、控制器、执行器等）教师讲解：传感器的作用（二）、典型案例分析；1、典型案例分析一：自动门教师:演示自动门控制模型： 模型如下列图:（1）、自动门控制系统的组成及工作过程:教师利用自动门模型讲解自动门控制系统的组成及它的工作过程o系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、被控对象（门）。工作过程：当有人到达门前某一距离时，传感器感知，发出“有人”的信号, 控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给执行器（电动机），电动 机根据传来的开门信号转动，门（被控对象）被翻开，控制器保持开门信号延 时设定的时间后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。与人类比， 传感器相当于眼睛，判断有没有人要通过；控制器相当于人脑，根据眼睛传来 的信号下达指令；执行器相当于人手，把门翻开。（2）自动门控制过程框图：教师：先讲解人工开启门的过程控制框图：（如下列图）人工开启门的过程同学们好理解，以此过渡到自动控制门的控制过程框图: （如下列图）教师和学生一起比照、分析人工控制门和自动控制门的区别:（3）、人工控制门和自动控制门的区别:2、典型案例分析二：水箱水位控制（1）、水箱水位控制系统组成及工作过程:I、人工控制一一水箱水位控制系统组成（如下列图）系统组成：水箱（包括水箱内的水）、进水阀门、A工作过程：当水面低于设定水位时，人翻开阀门放水入水箱,人眼监视 水面高度；当水面到达设定的水位时，人关闭阀门。H、自动控制水箱水位控制系统：（自动抽水马桶）系统组成：水箱（包括水箱里的水）、皿、连杆机构、浮子（俗称水 漂）工作过程:当水面低于设定水位时，浮子下落，阀门翻开，进水;浮子监测水面高度，并随着水面升高而浮生;当水面到达设定的水位时，浮子传感，通过连杆机构，将阀门关闭。HI、两种水箱水位控制过长框图比拟:四、开环控制系统与闭环控制系统比拟:开环控制系统:捻传感器，控制器A 懈）A （被晶象）输出开/关闭环控制系统:总结开环控制系统闭环控制系统的特点:教师带着学生1、开环控制系统特点：（1）控制系统的输出量不对系统产生影响；（2）系统的输出量直接受输入量的控制；（3）信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入端单向传至输出端；（4）无反应环节。2、闭环控制系统的特点：（1）信息路径两条：一条自输入端传至输 出端，另一条是输出端信息经反应环节返回到输入端的比拟环节，形成一个闭合的环路;成一个闭合的环路;（2）有检测装置。有反应，反应影响控制。能将控制的结果反应回来与希望值进行比拟，并根据误差及时调整控制作五、课堂小结：1、控制系统的定义；2、控制系统的分类；3、控制系统的组成及相应的工作过程六、作业：列举一些身边控制系统的例子，描述他们的工作流程