4.2 开环控制系统的工作过程 教学设计-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

开环控制系统的工作过程 一、教学内容 开环控制系统是控制系统类型之一，在实际应用中也很常见。本节课通过搭建定时浇水 控制系统模型的技术体验活动， 使学生熟悉开环控制系统的工作过程， 理解其中控制 器、执行器等的作用。通过若干典型案例的分析，让学生学会用方框图表达简单开环控制系统 工作过程， 并能根据开环控制系统的特征辨析常见的开环控制系统。 二、学科核心素养要求 1、技术意识：熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等 的作用，辨析开环控制系统的特征。 2、图样表达：会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。 3、物化能力：能搭建简单的水位报警装置及简单的定时浇水装置。 三、教学重点、难点 1、 重点：熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程。 2、 难点：学会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。 四、教学准备 材料：报警器材、电子定时器、电源、水泵、吸水管、水桶、滴箭等 五、教学过程 1、 复习、情境导入 （1）什么是控制？ 人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展。 （2）控制的三要素： 控制的对象、控制目的、控制手段 （3）控制的分类： 控制过程中人工干预的情形来分： 人工控制，自动控制 按执行部件的不同来划分： 机械控制，气动控制，液压控制，电子控制 家中的植物，有的喜欢潮湿，有的喜欢干燥。对于芦荟这类喜欢干燥的植物，若采用在花 盆下放置接水盘的方式， 易导致其根部腐烂， 芦荟不能长时间浸在水中。因此， 当家人外出时， 就需要根据芦荟的需水量定时给芦荟浇水。需改用定时浇水的方式， 如何实现呢？ 2、新课学习 （1）理解控制系统 学生分小组活动：根据教材中的制作过程， 搭建雨水收集池水位报警装置。 学生分小组活动：对雨水收集池水位报警装置进行技术体验。 （2）分析开环控制系统工作过程 学生分小组活动：根据教材中的制作过程， 搭建定时浇水控制系统装置。 学生分小组活动：：对定时浇水控制系统装置进行技术体验。 （1）通电，检查各滴箭是否正常滴水。 （2）调节出水量：调节好每个滴箭的滴水量。 （3）设置电子定时器参数：浇水时长和间隔。 讨论：定时器、水泵、回流管、滴箭分别起什么作用？是否滴水？什么时间滴水由什么决定？ 总结：用定时器设定好浇水时间及时长， 到了设定时间就自动接通水泵， 开始往水管里抽水， 通过调节定时器时长，控制滴到植物土壤中的水量。 用方框图表示该控制系统。 图 1 定时浇水控制系统模型方框图 总结：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响， 这种控制系统称为开环控制系统。 其工作过程可用方框图表示如下： 图 2 开环控制系统方框图 输入量：控制系统的给定量，如设定时间。 输出量（被控量）：控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如浇灌的水量。 被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。 执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件，如水泵。 控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路。 控制量：执行器的输出信号，如流过水管的水量。 常见开环控制系统： 自动烘手机， 防盗报警系统， 火灾报警系统， 音乐喷泉控制系统， 闹钟定时控制系统， 红 绿灯定时控制系统等。 案例分析（师生互动）： 1、希罗自动门。 问题：请根据希罗自动门的开、关工作过程， 将对应控制系统方框图中的内容以及输入信号、 输出信号填写完整。 2、 自动门的控制系统。 问题：请根据自动门的控制系统工作过程，将对应控制系统方框图中的内容以及输入信号、 输出信号填写完整 3、音乐喷泉的控制。 问题：请根据音乐喷泉的控制工作过程，将对应控制系统方框图中的内容以及输入信号、 输出信号填写完整。 4、 自 ... ...