4.4控制系统的设计与实施课件 （31ppt+教案）

控制系统的设计与实施 一、教学目标 知识与技能：1.了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2.能根据开环控制系统的设计方法，或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。 过程与方法：通过对电吹风和抽水马桶案例的分析，掌握形成初步的控制系统设计方案的思想方法。 情感态度与价值观：通过自动升旗简易控制装置的设计，培养不断改进设计方案的意识，体验控制的乐趣。 二、教学重难点 教学重点：设计一个控制系统应明确的问题；对控制系统的基本要求；控制系统设计的思想方法 教学难点：设计一个控制系统应明确的问题的分析；控制系统设计思想方法 三、教学方法与手段 教学方法：案例教学法、亲身体验法 教学手段：通过对学生生活中熟悉的案例的分析，使学生形成初步的控制系统设计的思想方法，在学生自己制作的过程中达到突破难点，实现教学目标。 4、 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 媒体运用 设计意图 第一课时直接引入（1分钟） 在日常生活中，控制具有十分重要的意义，我们今天从实际应用出发，学习几个简单的控制系统设计。 认真听讲打开书本 直接引入题目，便于学生积极思考。 开环控制系统的设计（15分钟） 【案例分析】电吹风控制系统的设计与学生一起分析，这个系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量和控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？设计要求：电吹风能根据不同档位输出不同种类的风.设计分析：被控对象———电吹风；被控量———风的速度和温度；控制量———电机的电压；干扰因素———房间温度、电源电压的波动……工作过程：电吹风将其内部电热丝的热量通过一个小风扇扩散出去方框图: 【讨论】普通电风扇控制系统的设 教师引导学生参与讨论电吹风控制系统的设计同组学生讨论电风扇控制系统的设计 幻灯片 通过现实生活中的案例，使学生体会控制系统设计的一般思路，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。加深对控制系统设计的一般思路的理解 闭环控制系统的设计（17分钟） 【案例分析】抽水马桶水箱的自动控制系统的设计与学生一起分析，这个系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量和控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？设计要求：1.当水箱水位低于某一指定高度时，进水口立即进水。2.当水箱水位达到某一指定高度时，进水口停止进水。3.控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别要求。设计分析：根据设计要求，选择闭环控制系统。被控对象是抽水马桶的水箱被控量是抽水马桶水箱水位的高度控制量是进水管的水流量（即进水量）主要干扰因素是水箱的出水流量。方案构思：采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于某个高度时，出现了水位差，这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱水位达到水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。方框图：【讨论】在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计哪几种方案？闭环控制系统的基本要求：1、闭环控制系统必须是稳定的；2、系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内；3、要有较好的抗干扰性能； 理解抽水马桶水箱自动控制系统的设计、参与讨论问题同组同学讨论 这个控制系统，学生都有使用的经验，拿出来加以分析，学生更容易理解。通过讨论活动，加深对这个控制系统的理解 控制系统设计的一般思路（10分钟） 【教师】接下来请同学们以小组为单位，来讨论并总结一下控制系统设计的一般思路。控制系统设计的一般思路： 1、系统要达到的目的？ 2、所要控制的对象、被控对象的特性？（被控对象 ... ...