资源简介

(共21张PPT)
义务教育《信息科技》
6 年级上册
第 1 单元 控制系统
第 3课 控制反馈我解密
学习目标
情境引入
新知学习
项目探究
目录
一、学习目标
1.认识身边的控制系统以及控制系统的应用案例；
2.了解控制系统的典型环节，具备控制系统应用的意识和能力。
二、情境引入
你了解无人驾驶汽车吗？
三、新知学习——开环控制和闭环控制
电热器取暖
空调取暖
三、新知学习——开环控制和闭环控制
电热器取暖控制系统
空调控制系统
三、新知学习——开环控制和闭环控制
这两种电器设备的功能都是为房间加热，那它们的
控制系统有什么区别？
使用电热器取暖时，当接通电源后，电热管加热，房间
温度开始上升，但是它会一直处于加热状态，只能手动控
制加热的时间和状态。使用空调时，只需设定好温度，它
就会自动控制温度。
三、新知学习——开环控制和闭环控制
开环控制系统的工作过程可以这样表述：输入量传递
给控制器，控制器根据输入量向执行器下达控制指令，执
行器根据指令对被控对象进行控制，被控对象受执行器传
来的信号（控制量）驱动，产生输出量。
开环控制系统
三、新知学习——开环控制和闭环控制
闭环控制系统的工作过程可以这样表述：比较器具有计算功能，它将输入量与检测装置传回的反馈信号相比较，得出偏差值。控制器将偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令，执行器根据指令对被控对象进行控制调节，被控对象受执行器传来的信号（控制量）驱动，产生输出量。同时，检测装置又将感知到的输出量经变换后产生反馈信号返回给比较器，以对控制过程产生影响。
闭环控制系统
在系统的输入端和输出端之间，检测装置检测到输出量返回控制系统的输入端，通过比较器与设定值进行比较，这样就形成了一条闭合回路。我们把系统的输出量通过检测装置回到输入端的信息叫作反馈
信号。
三、新知学习——反馈及环路
三、新知学习——反馈及环路
开环控制系统和闭环控制系统的区别，就是系统的输出结果是否返回输入端。
观察闭环控制系统的控制过程不难发现，在系统的输入端和输出端之间，除了从输入端到输出端的信息传递，还有反向的从输出端到输入端的信息传递，构成一条闭合回路，称为环路。
环路
三、新知学习——反馈及环路
闭环控制系统中除了控制装置和被控对象，还包括返回与比较的环节。系统中将控制结果反馈回来的部分，称为反馈环节。
闭环控制系统都有反馈环节，这是它与开环控制系统最大的区别。
三、新知学习——反馈及环路
不是的，这只是两种不同的控制方式。开环控制系统的结构相对简单，它的输出结果对系统没有影响，因而周围环境的干扰对它不产生影响；在闭环控制系统中，由于可以通过反馈环节对控制过程进行不断地修改调整，所以就会有比较好的控制效果，周围环境的干扰对它也会产生较大的影响。
与闭环控制系统相比，开环控制系统没有反馈环节，控制过程比较单一。那是不是闭环控制系统是更高一级的控制方式呢？
三、新知学习——反馈及环路
由于闭环控制系统能够根据反馈环节计算出系统输出量的偏差并进行调整，它的控制精度要高于开环控制系统，但是它的结构比开环控制系统复杂，系统的建设成本较高。开环控制系统的特点是结构简单，如果对控制的精度要求不高且系统的功能较单一时，可以优先选择采用开环控制系统。
那这两种控制方式分别有哪些优缺点呢？
反馈在火箭发射中起到了重要的作用，那么，控制过程是怎样实现的呢？
三、新知学习——反馈的应用
三、新知学习——反馈的应用
在火箭发射升空时，控制系统的目标是保持火箭的稳定性和正确的飞行轨迹。这个控制过程通常包括以下几个步骤。
传感器测量火箭的状态：控制系统首先通过安装在火箭各个部位的传感器来测量火箭的状态，例如，位置、速度、姿态、温度等。这些传感器可以提供实时的数据，帮助控制系统了解火箭当前的状态。
控制器分析传感器数据：一旦传感器提供的数据被接收到，控制器就会对这些数据进行分析和处理，以确定火箭的当前状态是否需要进行调整。
控制器发送指令给执行器：根据分析结果，控制器会向执行器发送指令，例如，调整火箭的姿态、方向和推力等。执行器接收指令后，会通过机械或电子系统来实现这些调整。
反馈信号用于优化控制：执行器操作后，传感器会再次测量火箭的状态，并将反馈信号发送给控制器。如果发现仍存在偏差或不稳定的情况，控制系统会继续发出指令进行调整，直至火箭稳定。
四、项目探究——自动浇花系统
1. 根据以上控制过程，画出自动浇花控制系统的方框图，并根据方框图填写表格。
2.准备所需的硬件材料，试着搭建一个简易的自动浇花系统。
四、项目探究——编程实现空调的控制过程
假如在冬天，设定空调工作目标温度为22 ℃，先用流程图描述空调的工作过程，如图3-11所示。
1.画出空调控制系统的方框图，并标出反馈环节。
2.结合开源硬件和图形化编程软件，实现空调自动调控房间的温度。
操作练习
请分析表 3-2中的控制系统是开环控制还是闭环控制？如果是闭环控制，说一说它的反馈环节是由什么组成的。
操作练习
火车站检票系统控制闸机的打开和关闭就是常见的控制与反馈的应用，其流程图如图3-12所示。当旅客在闸机上刷身份证件时，闸机通过传感器识别身份信息，并在数据库中检索查找该身份信息是否购买了车票且车票在有效期内，如果是则打开闸机；如果没有购买车票或者车票不在有效期内，则拒绝打开闸机。

展开更多......

收起↑