资源简介

第二节控制系统的组成与描述
一、教学内容分析
1.教学内容在教材中的地位
本章的第一节已经介绍了手动控制、白动控制、智能控制、开环控制和闭环控制的基本概念，本节主要是把各种形式的控制系统的结构组成上升到用一般的定式进行描述，从而概括出控制系统由控制器、执行器、被控对象、控制量、被控量、反馈环节等这些环节组成，用方框图的形式把开环控制系统和闭环控制系统表述出来。总之，本节的主要内容是将复杂多样的技术问题变成有章可循的技术问题。
2.教学重点：
理解控制器、执行器、被控对象、控制量、被控量。
3.教学难点：
确定控制器、执行器、被控对象。
二、教学对象分析
学生在前面的学习中已经了解了控制的作用，初步认识了开环控制系统和闭环控制系统。但是学生仍缺乏从技术上辨析开环控制系统和闭环控制系统的能力。对一个具体控制案例，很难准确判定控制器、执行器和被控对象等环节。
三、教学目标
一技术意识：掌握控制系统的控制器、执行器、控制量、被控对象、反馈环节等概念及作用。
二工程思维：结合现实生活中的具体案例为分析开环与闭环控制系统的基本组成和工作过程。
三图样表达：在熟悉闭环控制系统基本组成的基础上能画出简单闭环控制系统的方框图。四创新设计：能根据简单的技术需求，设计出一个控制系统的技术方案。
五物化能力：能根据控制系统的实例进行控制操作，剖析其工作过程并画出控制系统方框图。
四、教学策略
本节采用案例分析方法进行教学，让学生从案例分析及亲身经历中总结出规律。通过对控制系统结构各组成部分的讲解，让学生从整体上把握和理清控制系统框图中的各个组成部分。从而能把案例中控制器、执行器和被控对象等找出来，通过对比分析的方法，加强重点知识学
习。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
听讲，回答 为引出本节
列举生活中的控制例子。 问题。 的学习内容
1.开环控制：红外线自动感应水龙头、自动门； 作铺垫。
2.闭环控制：骑自行车
新课导入 提示：案例中，一个输入信号对应着一个输出信号。再请同学分析：红外线自动感应水龙头的输入信号
和输出信号是什么？
小结：任何控制系统都要通过若干个环节来实现，
这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制
系统。
引出下面的控制框图实例。 射箭的控制过程：期望值 大脑 肢体、弓 驾驶汽车的控制过程期望值 大脑 肢体 汽车 眼睛 箭 落点 行驶速度 听讲 让学生了解
思考 控制系统的
回答问题。 执行过程：
控制指令的
控制系统的组成 发出--控制指令的执行
--执行时对
象被操控--
达到控制目
标（目的、
效果）
控制系统框图表示 开环控制系统： 给定量 被控量 控制器 执行器 被控对象 闭环控制系统 给定量 被控 控制器 执行器 被控对象 + - 反馈环节 听讲 归纳思考 量 通过案例分 析让学生理解控制系统可用一般性的框图表示。
控制系统各部分名称解释 1.结定量：控制者给定的基本值，又叫期望值； 2.控制器：控制器即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件； 3.被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程； 4.执行器：把控制器输出控制量（或指令）转换成物理量； 5.控制量：控制器控制操纵被控对象时所输出的（物理）量。该量可以是力、电流、电压、功等不同量纲的物理量，用来直接控制推动被控对象。 6.被控量：控制者最终的控制目标量，它与给定量是同一个量纲。 7.反馈环节：它包括检测器（转换器）和传输器（回路），它将被控量的样品检测，转换后，输送到比较器。 8.比较量：由被控量送来的样品，用来和给定量做比较，比较量和给定量一定是同一量纲。 9.比较器：将给定量与比较量进行比较，得到差值，并转换成另一种量（可能是另一种量纲）送到控制器。 听讲 思考 向学生详细 解释控制系统各部分结构的基本概念。
案例分析 如图所示是变频式空调的温度控制系统示图。 热敏电阻将感应到的温度传给数据装置，由数控装置自动根据温度的差异加大或减小变频式电动机的频率和压缩机的制冷，实现房间的温度控制，从而节约能源。分析利用方框图来描述变频式空调控制系统过程。 分析 讨论 将理论与实 践相结合，对照控制框图及各部件的含义进行分析
习题 华城同学很喜欢养花，但是周一至周五寄宿在 学校学习，导致星期中间无法给花浇水，于是他就购买了定时浇花控制系统，并且华城同学发现定时浇花控制系统中有定时控制器、电磁阀和水阀，那同学们，我们能否用控制系统的框图来描述定时浇花控制系统呢？ 答案： 分析 讨论 完成习题 通过练习， 巩固所学知识。
小结

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