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第四章 控制与设计
第一节 了解控制
1、理解控制的涵义及应用，能区分控制系统的类型。
2、通过合作探究，游戏体验，明确不同类型控制系统的特点及异同。
3、感受控制技术与生产生活的密切联系，激发学习控制的热情。
学习目标
思考：我们听到过的“控制”有哪些？
如：自动控制、控制情绪、自我控制的能力、控制温度、控制人口增长、控制病情等。
控制是普遍存在的。
为什么需要控制
事物的发展与变化具有多样性。
例如: 下雨
下雪
事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能是与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当的手段来实现。
控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。
一、控制的含义
大禹治水
案例分析
大禹是中国古代的传奇英雄人物，他所处的年代洪水泛滥而久治不息。他的父亲鲧受尧的命令而治水，采用垒坝筑堰、填塞洪水的方法，结果愈治愈泛，水患益盛，最终被舜帝治罪而死。鲧死后，水患并未止息。大禹子承父业，接受舜的命令进行治水。大禹治水，一改其父“以填塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪为主，经过13年的努力，终于“洪波安息”、“水患大治”。
思考：大禹治水的过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？
大禹治水
控制事例 控制的对象 控制的目的 控制的手段
大禹治水
电风扇扇叶转速快慢的控制
人力三轮车转弯中的方向控制
洪水
安息洪波、大治水患
疏通河道，泄洪为主
电风扇扇叶
调节速度
换挡
人力三轮车
改变三轮车行驶的方向
双手转动车把
马上行动
控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有手动控制和自动控制。
二、控制的手段
1、手动控制
概念：控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务。
特点：有人直接干预。
电梯
木 门
风 扇
遥控模型
开车
2、自动控制
概念：在控制的过程中不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统。
特点：不需要人的直接干预。
手摇扇
电风扇
空调器
手摇扇子产生风
电机带动叶片转动时产生风
自动调温
手动
手动控制
自动控制
自动门
太阳能路灯
自动扶梯
自动洗车
自动喂水模型
试一试：分析下列控制现象是自动控制还是人工控制：
（1）摇动轱辘，提取井水；
（2）用气筒给自行车的轮胎充气；
（3）电梯的上下运行控制；
（4）农用灌溉抽水机抽水的控制。
三、开环与闭环控制系统
输入量：
老师的指令
输出量：
所写的字
思考：与睁着眼睛相比，那个更好啊？
小试验：
闭上眼睛写“控制系统”四个字
1、闭上眼睛写字的控制过程方框图
手
大脑
输入
笔
输出
控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节，是个单程的控制流向，这种控制，称为开环控制。
分析原因：
人脑控制手写字，在此过程中，眼睛可以把手的位置及时反馈给大脑，使得大脑准确精细地控制手去写好字。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这种控制称为闭环控制。
2、睁开眼睛写字的控制过程方框图
手
大脑
输入
笔
输出
眼睛
1.闭环控制系统：能将控制结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统。
反馈环节：系统中将控制结果反馈回来的部分。
闭环控制系统又叫反馈控制系统
反馈环节是闭环控制系统的重要特征。
总结：
2.开环控制系统：控制过程不将结果反馈回来影响控制作用的系统。
1、自行车刹车装置的作用是制动，当需要减速或制动时，给握把施加一定的力，通过杠杆系统，将刹车片压紧（或轮轴），使车轮减速或制动．思考：
这个控制系统属于（　 ）
Ａ自动控制　 Ｂ手动控制　
Ｃ机械控制　 Ｄ气动控制　
Ｅ开环控制系统　Ｆ闭环控制系统
B.C.E
当堂检测
2、成语和俗语是千百年来人们生活智慧的结晶,其中不少蕴含着有关技术与设计的道理．下列与设计过程中的“结构”“流程”“系统”和“控制”依次对应的是( )
①见风使舵 ②铜墙铁壁
③磨刀不误砍柴工 ④牵一发而动全身
A．②③①④ B．②③④①
C．③②①④ D．③②④①
B

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