4.4 控制中的干扰 教案-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修技术与设计2

第四节：控制中的干扰 一、学习目标 1.知道什么是控制中的干扰。 2.了解简单的干扰现象及其对控制功能的影响，了解克服干扰的基本方法。 二、素养目标 技术意识：知道干扰是普遍存在的，能从技术的角度去分析控制系统中的干扰因素；会画控制系统方框图并标注干扰因素；对一个简单的控制系统，根据要求能设计一个合理的方案。 工程思维 能够分析简单控制系统中的干扰，理解克服干扰的基本原则，分析克服干扰的具体方法，并对比干扰对开环控制和闭环控制的影响；能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，想出解决干扰的方法，对系统进行改进。会针对一个设计项目进行方案设计并完成实物或模型的制作。 三、教学重点、难点 重点：知道什么是干扰，能分析控制系统的干扰因素。 难点：掌握克服干扰因素对控制系统的影响方法。 四、教材情况 本节课在前面知识的基础上，讲述控制中的干扰。要求学生知道在控制系统中，干扰是客观的存在的，了解避免干扰的方法。能结合案例分析找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，找到尽可能避开或抑制干扰因素对控制系统影响的办法。 五、学生情况 干扰是普遍存在的，高中学生能对简单的控制实例干扰因素进行分析，但是关于如何克服干扰因素对控制系统的影响，对学生来说比较困难。因此在教学中，需要教师进行正确的引导。 六、教学过程 1.新课引入 播放骑自行车的视频，让学生思考：自行车前进的时候会被什么因素影响？ 2.干扰对控制功能的影响。 在实际的控制系统中，常常会有一些变化不定的因素对系统的行为造成不良影响，这种有害的因素，我们称其为“干扰”。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。 干扰是普遍存在的，有的干扰是由环境造成的；有的于扰是人为原因所致，如手机信号会干扰飞机导航通信信号，从而影响飞机的正常飞行。 在控制系统中，干扰因素可能出现在控制系统各个环节上。控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。 3.克服干扰的基本方法 在控制系统中，干扰会使被控对象产生错误的动作，所以在多数控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。例如：空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。 开环控制系统的控制精确度(或称控制精度)相对比较低。但如果控制系统中各组成元件的特性比较稳定，而且外界的干扰相对较小，则开环控制系统也可以保证一定的精度。一般来说，开环控制系统的结构比较简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。 闭环控制系统的优点是控制精度高，不论何种原因造成系统的输出量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。与开环控制系统相比，闭环控制系统的设计比较麻烦，结构也相对复杂，构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一-种控制方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。 闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。 有些干扰可以避免或消除，而有些干扰不能避免。对于不能避免的额干扰，就只能提高控制系统的性能，闭环控制系统抗干扰能力比开环控制系统要强。 干扰因素有时要克服，有时还可利用。在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰。 七、教学反思 结合实际的案例，向学生详细介绍干扰因素的特点：干扰既存在于开环控制中，也存在于闭环控制中；通常干扰因素都是作用在控制对象上，其作用 ... ...