资源简介

(共30张PPT)
《控制系统的设计与实施
说课人：
动 d 动
说学科核心素养
说教学重难点
说教学过程
目录
说教法
说板书
说学情
说教材
说教材
说教材
在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与 设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设 计2》大部分都是围绕设计这个主题展开的。
本节课主体内容是开环控制系统--定时浇水控制系统的制作， 把它作为学生动手操作实践对象，同时对闭环控制系统采用书本 案例和两个典型案例的分析的来做略讲。
说学情
学生通过前一阶段的学习已了解了开环控制系统和闭环控制系 统，对其工作原理也有了较好的认识。不少学生也通过对日常生活的 观察而产生了自己设计一个的想法。所以本次课就向学生主要展示开 环控制系统的设计与实施，让学生了解到一个控制系统实施起来需要 知道什么、了解什么、掌握什么。
说学情
说学科核心素养
发现用户的多 方面需求以及 需求之间的关 联性，多角度 分析需要解决 的技术问题； 能根据设计对 象和现有条件 制定解决技术 问题的一种或 多种方案。
能在技术活动 的过程中，从 系统目的入手， 准确切入，在 明确控制目的 的同时对整个 控制系统有全 局意识。
能通过控制系 统设计的过程 通盘考虑影响 系统的各个干 扰因素，并养 成日常思考的 习惯。
说学科核心素养
能准确判断 系统方框图 的各个组成 部分。
图样 表达
创新 设计
工程 思维
技术 意识
说教学重难点
说教学重难点
1.重点：定时浇水系统的实施
2.难点：定时浇水系统的设计
说教法
说教法
本节课采用视频引入和学生动手实际操作的方式使得内容 显得生动形象，再通过举例与案例的讨论、分析、学生合作 探究等形式，避免抽象的谈问题，增强学生的设计思考能力。
考虑到学生的知识与经验以及教具的局限性，所以本节课 在内容上侧重“开环控制系统”的设计与实施，对“闭环控 制系统”进行了弱化。
说教学过程
说教学过程
导入
探究控制系统的设计要素
系统设计的一般思路
闭环控制系统的设计与实施
1.设计思路
2.设计分析：雨水池水位 控制系统
开环控制系统的设计与实施
技术体验：
搭建定时浇水控制系统
课堂小结
课后作业
说教学过程 — 新课 — 导入
说导入
Panasonic
智能家居控制系统
松 下 智 能 家 居 控 制 系 统
设计意图：通过观影来感受智能家居给家庭生活带来的影 响，同时提醒学生注意观察出现的控制系统。
【一】系统设计的一般思路：
控制的目的
被控对象是
被控对象的特性
控制量和被控量
外界的主要干扰因素
怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现 设备和元件
设计意图：将控制系统设计的要素转 化为系统设计的一般思路，使得学生
说教学过程—新课—探究控制系统的设计要素
被控
对象的主 要特性
控制系
统的方
案选择
对控制系统设计有所体会。
实施控制 系统所需 的设备、 元器件等
控制系统的 调试、运行 和评价
控制系 统的成 本分析
确定被 控量、 控制量
分析主 要的干 扰因素
控制 系统 设计
明确控制 的目的
说教学过程—新课一开环控制系统的设计与实施
技术体验：搭建定时浇水控制系统
设计意图：锻炼学生系统设计 能力和动手能力，依托书本图 例，设计出行之有效的定时浇 水系统。
【动手行动】学生根据书本图 例，利用提供的材料，设计定 时浇水系统
图4- 19 定时浇水控制系统示意图
【学生活动】回答以下问题： 设计意图：在学生
1、 控制目的： 定时浇水
对自身设计的定时浇
2、 被控对象： 出水管 水系统运行后，以问
3、 执行器： 水泵
题的形式让学生对系
4、 控制量： 水
统的各个要素加深理
5、 主要干扰因素：水流速度、大小
解。
说教学过程—新课一开环控制系统的设计与实施
【二】技术体验：搭建定时浇水控制系统
浇水时间
输入量
定时器
控制器
出水量
输出量
水泵
执行器
出水管
说教学过程—新课一开环控制系统的设计与实施
【二】技术体验：搭建定时浇水控制系统
【学生活动】思考：
1.回流管的作用
2.三盆花和五盆花的出水量一样吗
3.是否有其他方法减少出水量
独立思考出如何改进自己设计的定时浇水系统。 ，
设计意图：让学生进一步的对定时浇水系统有更深的探索
说教学过程—新课一开环控制系统的设计与实施
【典型示例1】声光控灯
设计意图：通过典型示例题，加深对开环控制系统的设计 认识，同时提问学生，要求学生准确回答，既增强学生应 对能力，又对知识进行了再次巩固，同时与学生的互动讲 解又能激发学生的积极性。
优点：检测到声响能自动开灯和延时一段时间自动关灯，可以节约电能。
缺点：灵敏度难以掌控，如果夜里有什么非人为的声响，灯也会亮起。
增加利用红外感应头来检测人体的装置；增加辨别声音的频率是否是人声装置。
试分析：
(1)针对其主要特点，它要解决的主要问题是：实现在黑夜里不用摸黑去找① 开关 就让灯自动打开，通过一段时间后又能自动关闭。
闭。
(3)它的1个优点与1个缺点分别是：
(4)针对你发现的缺点，改进意见是：
作为输入量传输到音频放大器，控制电路为控制 控制系统，产生输出量，开灯。根据设定的时间延时自动关
器，电子开关 __ 为执行器，组成自动开环
(2)它解决问题的技术方法是：通过话筒把③
,能通过发出
声音信息
说教学过程—新课一闭环控制系统的设计与实施
【一】闭环控制系统的设计
简单的闭环控制系统，基本要求：
第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。 第二，控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出
量与给定值之差应控制在允许的范围之内。
第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
设计意图：先把闭环控制系统的设计要求略做阐述，几项 控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解 决或有所侧重地解决。
说教学过程—新课一闭环控制系统的设计与实施
设计分析：雨水池水位控制系统
【情景引入】 :当雨水收集池的水位升到溢水口时，发出声音报警；当雨水收集池的水位 到达溢水口时，把水抽到高处的冲厕蓄水箱；当雨水收集池的水位降到水池高度的1/4时，
设计意图：通过情景引入和书本案例，让学生进一步对系 统方框图的各个组成部分有清晰的认识。
1.水位控制系统方框图： 十
给定水位 (设定值)
停止抽水。
1.报警控制系统方框图：
潜水泵 (执行器)
水位传感器
(检测装置)
雨水收集池 水位
(被控量)
警示灯、报警 喇叭
雨水收集池 (被控对象)
声音、灯光
输出
控制电路 (控制器)
水位
输入
控制系统
抽 水
继电器
说教学过程—新课一闭环控制系统的设计与实施
设计分析：雨水池水位控制系统
【学生活动】
1.一般情况下，要实现高水位开始抽水、低水位停止抽水， 要用两个传感器。你是否能用1个传感器来实现这个控制目
的呢
2.既然水位到溢水口会自动抽取，那么要报警装置做什么

设计意图：以书本案例引导学生学习并思考问题，同时提 点学生控制系统往往不是单独的、绝对的，而是统一的、 综合的，有时会出现开环控制系统和闭环控制系统共存的 现象。
说教学过程—新课一闭环控制系统的设计与实施
(1)将该水位自动控制系统的控制方框图补充完整。
设定水位范围 比较器 自动监控仪 ①.水泵 ②.水池 3) 实际水位 水位自 池
上限控制点 交流接触器
水位
④变送 超
器 水泵
(2)该控制系统的水位变送器损坏，不可能造成 _ (①喇叭不再报警；②水泵一直抽水；③自动监控仪
停止监控)
(3)现对该系统的水位上下限报警控制子系统进行优化，以下属于系统优化约束条件的是 2 (①开关
电路的驱动效率；②上下限报警点水位高度；③喇叭的灵敏度)
点●
点。
警
制
下限报
下限控
位变
水
送器
点
水
警
仪
报
控
上限
监
超
动
【典型示例2】游泳馆水池的水位自动控制系统
①该控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统
闭环控制系统
②假设原来搪瓷碗内的水位控制在5厘米，现在需要把碗内水 位控制在8厘米，请问可以采取什么方法
可以将塑料管的管口位置向上抬高3厘米
设计意图：通过典型事例题，加深对闭环控制系统的设计 认识，同时提问学生，要求学生准确回答，既增强学生应 对能力，又对知识进行了再次巩固，同时与学生的互动讲 解又能激发学生的积极性。
说教学过程—新课一闭环控制系统的设计与实施
【典型示例3】方便小动物喝水的自动加水器
说教学过程一新课
说课堂小结
今天主要讲述了控制系统的设计与实施，重点是做了定时浇水 系统的技术体验，学生通过自主设计实验对定时浇水控制系统 的设计和实施有了具体的印象，同时对开环控制系统和闭环控 制系统都有了统一的认识。
设计意图：简明扼要的回顾课堂内容，并提点学生在日常 生活中，我们所接触的控制系统大多是开环控制系统，因 为它简单、稳定。同时也是我们所能接触和实现的。
P133 页练习：
1.有位科学家，为了促使迷上电视的女儿坚持锻炼，专门设计了一辆有趣的“自行车” , 女儿必须骑上自行车不停地踩脚蹬，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，综合了哪些技术和原理。
2.对太阳能热水器进行分析：
(1)一般家用太阳能热水器水温控制是如何实现的
(2)有的宾馆使用多台热水器串联来集中供水，当水温过低是，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，并说明其工作过程。
设计意图：以“自行车发电”和“太阳能热水器”的这两个与生 活密切相关的具体案例来分析开环和闭环控制系统的工作原理。
说教学过程一新课
说课后作业
说板书
说板书
控制系统的设计与实施
一、系统设计的一般思路
二、 开环控制系统的设计与实施
三、 闭环控制系统的设计与实施
设计意图：本节课我采用提纲式板书形式，这样提 纲挈领、层次分明，很好地说明本节课的教学内容。
谢谢观赏欢迎指正

展开更多......

收起↑