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第四单元控制及其设计第2节开环控制系统的工作过程[学习目标]（1）简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程（2）闭环控制系统的基本组成（3）简单的闭环控制系统的方框图（4）控制器和执行器的作用[课前预习]1、控制的含义2、控制的分类3、控制的应用（1）、人们按照自己的，通过一定的，使事物向，这就是控制。
（2）、理解一个控制现象，要明确、和。
如汽车方向驾驶，控制对象是，控制目的是，控制手段是。
（3）、按照执行部件的不同，控制分为、和。
[课堂导学]【任务一】——理解控制系统【技术体验】搭建雨水收集池水位报警装置工作过程分析：一、控制系统1、 含义：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。
2、控制系统通常又分为 控制系统和 控制系统。
【任务二】——分析开环控制系统工作过程【技术体验】搭建定时浇水控制系统模型二、开环控制系统1、含义：控制系统的 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。
2、开环控制系统的方框图输入量：控制系统的给定量，即控制系统为达到设定目标所需要的输入信号，作用于控制对象或系统输入瑞，并可便系统具有预定功能或预定输出的物理量。
输出量：控制系统所要控制的量，使系统要达到的设定目标，表现于控制对象或系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。
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。
执行器：接受控制器输出的控制信号，产生具体的控制效果，使输出量产生预期的改变，是控制系统实现目标达成的主要工作部件，直接对被控对象进行控制的装置或元件。
控制量：执行器的输出信号，一般也可为执行器所做的功的形式。
被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程3、简单的开环控制系统工作过程控制器接收到输入信号，命令执行器工作，执行器做功输出控制量，使被控对象状态变化，从而输出既定目标。
实例说明：火灾报警控制电路基本组成如下面方框图所示：【学生活动】1、用方框图说明下列开环控制系统的工作过程，并注明方框图中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。
二、控制系统的工作过程与方式一、教学目标：1、知道什么是控制系统？它通常又分为开环控制系统和闭环控制系统，有什么区别？2、分析典型控制案例，熟悉开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；3、分析典型控制案例，熟悉闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程；4、能绘制简单的开环控制系统和闭环控制系统的方框图。
5、理解闭环控制系统中的控制器、执行器的作用。
二、教学重点：1、什么是控制系统？能画出简单的闭环控制系统的方框图；2、开环控制系统的基本组成和工作过程；3、闭环控制系统的基本组成和工作过程；4、开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别。
三、教学难点：1、闭环控制系统的基本组成和工作过程；2、开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别。
四、教学内容：本节课教学内容是江苏版《技术与设计2》第四单元第二节“控制系统的工作过程与方式”。
这节课包含“控制系统及基本组成”、“开环控制系统”和“闭环控制系统”等三个内容。
它是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的基本组成、工作过程以及两种重要的控制系统：开环控制系统和闭环控制系统，并熟悉它们工作原理（方框图）和作用。
本节课的教学除了继续加深对技术与设计的知识深度和技能程度外，更是培养技术思想和方法的很好的平台和载体。
因此，应多贴近学生生活经验出发，从实例分析入手，让学生通过对相关典型控制应用案例的深入分析，引导学生对控制系统在生活生产中的应用分析，进而熟悉控制系统的基本组成和工作过程，通过对开环和闭环控制系统基本组成和其工作原理的学习，进而掌握和理解这两种控制方式的重要作用，并能绘制简单开环控制系统和闭环控制系统的方框图。
五、学习对象：学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制系统的基本组成和工作过程还缺乏了解，对控制系统的简单分类还一知半解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。
《开环控制系统》教学设计一. 教学分析1. 教学内容与任务分析本节课选自苏教版高中通用技术《技术与设计2》第四单元第二节第二课时的内容，《技术与设计2》是在《技术与设计1》的基础上进行的一种专题性设计。
本节课是“控制的手段与应用”学习的进一步深入和细化，更是“控制系统的设计与实施”学习的前提，具有承前启后的作用,与下节课内容“闭环控制系统”互为平行关系，开环与闭环控制系统的工作过程是本单元学习的重中之重。
2.学情分析授课的对象高中二年级学生，总体来说社会实践经验比较欠缺,对于专业技术性的知识接受能力较弱,缺乏对生活的观察和深入思考，对技术现象的认知只是停留在表面。
有了《技术与设计1》及《技术与设计2》前面三个单元的学习，具备较完整的知识体系，课堂通用一些开环系统的实例讲解及操作，学生完全可以突破本节课的难点，达到预期的教学目标。
二.教学目标（1）知识与技能目标1.掌握开环控制系统的概念。
2.能运用所学知识分析水塔、自动门等生活中常见的开环控制系统。
（2）过程与方法目标1.通过操作模型，认识简单开环控制系统的工作过程。
2.初步利用控制的思想和方法尝试解决实际生活中有关控制的问题。
（3）情感态度与价值观目标1.培养学生严谨的分析态度。
2.训练学生团队合作精神，为今后的进一步专业学习及走向社会工作岗位奠定基础。
三、教学重点和难点(1)重点掌握简单的开环控制系统的基本组成和工作过程，会画系统方框图。
(2)难点使用简单的控制方法分析现实生活中相关的控制问题。
四、教学准备1.教学环境本节课用到的教学设备及多媒体要求有220V电源，小组合作探究要有足够的空间，教学地点定在通用技术设计室，各小组集中就坐。
2.教学资源PPT、微课《常见的控制器》、课前学习资源包、声控灯、水塔上水控制系统及自动控制门、《常见的控制系统》表格（附表一）。
五、教学方法及手段1.任务驱动法2.情景教学法3.小组合作探究六、教学过程设计三大块：课前预习+课堂教学+课后练习课前预习1、要求学生上班级QQ群下载学习资源包进行学习。
控制系统的工作过程与方式教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：控制系统的工作过程与方式章节：第四单元控制与设计第二节控制系统的工作过程与方式课时：第２课时一、教学目标1. 知识与技能目标(1) 通过案例的分析，理解闭环控制系统的含义。
(2) 掌握闭环控制系统的基本组成和工作过程，会画闭环控制系统方框图。
（3）熟悉闭环控制系统在日常生活中的应用。
2. 过程与方法目标(1)体会闭环控制系统输入与输出的关系和工作过程。
(2)通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
(3) 逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法。
3. 情感态度和价值观目标(1)提高对生活中技术问题的敏感度和引发出探究欲望。
(2)通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索，敢于创造的优良品质。
二、教学重点对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
三、教学难点分析闭环控系统的基本组成及工作过程。
四、教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、逆推分析法、游戏法五、设计思想1. 教材分析本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第2课时。
在学生学习了开环控制系统的基础上学习闭环控制系统的。
上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,这节课主要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
通过本节课学习，主要教育目标是培养和提高学生的技术素养。
我们知道，生活中有许多简单控制系统的实例，因此，本课教学要从学生生活经验出发，从实例分析入手，主要对闭环控制系统的工作过程、方框图进行分析。
2. 教学策略设计(1) 让学生自发地、主动地学习。
本课教学中以生活中最常见的控制系统等问题解决闭环控制系统的工作控制流程，激发学生的认知，引导学生自发地把生活中碰到的闭环控制系统的问题解决。
(2) 通过同一个问题用开环控制和闭环控制两种不同的方式来实现，让学生体会开环控制与闭环控制的不同及反馈的作用。
开环控制系统的工作过程与方式一、教学目标（一）知识与技能：1、通过引导学生对实例的分析，理解控制系统的含义。
2、掌握开环控制系统的基本组成和工作过程，熟悉简单开环控制的工作原理和过程。
3、知道开环控制系统的描述方法，能绘制开环控制系统方框图。
（二）过程与方法1、使学生体验开环控制系统的分析过程与分析方法，培养学生科学思维能力。
2、让学生从生活经验出发，从实例分析入手，能归纳出对开环控制系统的一般认识。
（三）态度与情感1、通过开环控制系统的学习，使学生体验技术发明与创新对造福人类的重大意义。
2、强化通用技术与其他课程的联系，激发学生学习的积极性。
二、教学重难点：1、教学重点：（1）开环控制系统的工作过程。
（2）开环控制系统的控制方框图。
2、教学难点：开环控制系统的控制方框图。
三、教学时间：1课时四、授课类型：新授课五、教学准备：自动门模型，定时升旗简易装置，磁控灯模型，PPT课件，学案等六、教学策略：1、整合地质版与苏教版教材的内容。
2、让学生的自发地、主动地学习。
本课教学中以案例分析为主线通过几个经典控制系统案例，激发学生的认知，引导学生自发地、主动地解决问题。
3、创设情境。
引导学生分析生活中的开环控制系统工作过程和方式，加强学生工作过程的理解和应用能力。
4、通过“磁控灯模型”等试验让学生体会开环控制系统输入与输出的关系和工作过程。
七、教学过程：教学内容教师活动学生活动设计意图情景引入先复习，再放映《窗户自动关闭装置》视频观看，思考设计情境，引起学生兴趣。
提出问题窗户自动关闭装置的工作过程是怎样的？积极回答问题引出控制系统的概念控制系统的概念控制系统：一种控制的实现需要通过多个环节，这就构成了一个系统，称为控制系统。
简单举例。
认真听讲，理解定义明确定义，区分控制分类控制系统按工作方式分为开环控制系统和闭环控制系统。
今天我们先来学习开环控制系统。
认真听讲，了解分类明确控制系统的种类案例：自动门的控制系统模型（人体感应、声音感应）1、观看《自动门》视频，分析其工作过程2、通过体验人体感应方式的自动门模型，分析其工作过程：引出控制系统的输入量与输出量3、小组讨论汽车经过问题后感受声音感应方式并分析工作过程：①自动门前开过一辆汽车，自动门会不会打开？②怎样让汽车开过自动门口时，自动门会打开？③如何将自动门装置改为汽车车库中的自动门？学生观看与体验，思考并回答。
《分析开环控制系统工作过程》作业设计方案一、作业设计目标：本次作业旨在帮助学生深入了解开环控制系统的工作原理和过程，通过分析开环控制系统的特点、优缺点以及应用领域，提升学生对控制系统的理解和应用能力。
二、作业设计内容：1. 理论部分：- 介绍开环控制系统的定义和基本原理- 分析开环控制系统的工作过程及特点- 探讨开环控制系统的优缺点- 讨论开环控制系统在工业控制中的应用领域2. 实践部分：- 设计一个简单的开环控制系统实验，并进行模拟实验- 分析实验结果，总结开环控制系统的性能及影响因素- 提出改进开环控制系统的建议，并进行讨论三、作业设计步骤：1. 学生自主进修开环控制系统相关理论知识，包括定义、基本原理、工作过程、特点、优缺点和应用领域等内容。
2. 学生根据所学知识，设计一个简单的开环控制系统实验方案，包括系统结构、输入信号、输出信号和控制策略等。
3. 学生完成实验，并记录实验数据和结果。
4. 学生分析实验结果，总结开环控制系统的性能及影响因素，并撰写实验报告。
5. 学生在报告中提出改进开环控制系统的建议，并进行讨论。
四、作业评判标准：1. 理论部分：学生对开环控制系统的理解是否准确深入，是否能够清晰描述其工作原理和特点。
2. 实践部分：学生设计的实验方案是否合理，实验数据是否准确可靠，对实验结果的分析是否全面深入。
3. 报告撰写：学生能否清晰表达实验结果和分析结论，是否能够提出合理的改进建议，并展开深入讨论。
五、作业设计参考资料：1. 《控制工程基础》2. 《控制系统工程》3. 《摩登控制理论与应用》六、作业设计注意事项：1. 学生需按时完成作业，并按要求提交实验报告。
2. 学生在实验过程中需注意安全，恪守实验室规定。
3. 学生在撰写报告时需注意逻辑性和条理性，避免出现错误和遗漏。
以上为《分析开环控制系统工作过程》作业设计方案，希望学生能够通过本次作业，深入理解开环控制系统的工作原理和应用，提高自身的控制理论知识和实践能力。
二、开环控制系统
任务二分析开环控制系统工作过程
一、教学目标
1.通过技术体验活动，理解控制系统的含的工作过程含义，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.会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。
二、教学重点、难点
会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。
三、教学方法
讲授法，演示法，任务引导法
四、教学过程
1、情境导入
2、新课学习
技术体验.
搭建定时浇水控制系统模型
体验目的:通过搭建定时浇水控制系统，体会开环控制系统的工作过程。
情境展示:家中阳台上种植的植物，有的喜欢潮湿，有的喜欢干燥。
对于如芦荟这类喜欢干燥的植物，若采用花盆下方接水盘长时间泡水的方式，易导致芦荟烂根。
因此，当家人外出时，就需要根据植物的需水性定时给植物浇水。
问题分析:在搭建阳台植物定时浇水控制系统时，浇褴6盆植物与浇海10 盆植物，其回流管的流量是否一样?
活动准备:
材料:电子定时器、电源、水泵、进水管、出水管、回流管、水桶、滴简等。
主要过程:
1.按照示意图4- 19连接好各部件。
2.通电，检查各滴箭是否正常滴水。
3.调节出水量:调节好每个滴箭的清水量。
4.设置电子定时器参数:浇水时长和周期。
思考:若要远程控制该浇水系统，应该怎样调整控制系统?
控制系统的方框图
将时间设定到定时浇水控制系统的定时器中，到了设定时间就自动接通潜水泵，开始往水管里抽水，通过调节定时器通电时长，控制滴到植物土壤中的水量。
这一控制系统的工作过程可用图4- 20来描述。
设定的浇水时间定时器水泵出水管出水量
输入量输出量
其中，定时器设定的时间是输入量，水管的出水最是输出量。
在控制系统中，为了方便分析，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
开环控制系统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。
开环控制系统在日常生活中的用途很广，如水位定时控制系统、十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报瞥控制系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。
对于开环控制系统，可用如图4-21所示的方框图来描述。
控制量
输入量→控剑器→执行器被控对象→输出量
上图中，输入量即控制系统的给定量，如设定时间;输出最(被控量)即控制系
统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如浇灌的水量:被控对象即控制系统中所要求控制的装置或生产过程;执行器即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如阀门;控制器即对输人信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路;控制量即执行器的输出信号，如流过水管的水量。
马上行动
1.用方框图说明下F列开环控制系统的工作过程，并注明方框中的各个环节的具体内容以及输入量、输出量和控制量。
(1)音乐喷泉的控制;
(2)公共汽车车门的开关控制，如图4-22所示。
2列举你所了解的开环控制系统的例子，说明其控制工作过程，并画出方框图。
案例分析
希罗自动门
公元1世纪，希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和重力为动力的自动门。
如图4 -23所示，祭坛点火使1中的空气膨胀，水流人2，利用水的重力使轴3转动，将门打开。
当祭坛的火熄灭时，庙门在重锤的作用下就会自
动关闭。
思考:请根据希罗自动门的开、关工作过程，将对应方框图中的内容以及输入信号、输出信号填写完整。
二自动门的控制系统
为了方便人们的出人，一些医院、宾馆和银行都安装了自动门。
当有人走近大门时，大门就会自动打开，如图4-24 所示。
当人走近自动门时，门上方的红外线装置检测到人体热辐射发出的红外线信息，控制电路接收到该信号后，便会
发出相应的指令，启动电机运转，从而带动门自动开启(或者控制气动装置，使门向两边打开)。
当门开启之后，控制电路将作出判断，如果没有人在检测范围内，就通知电机做反向运转，使门关闭。
可见，自动门的开启或关闭只与红外线装置是否检测到人体发出的信号相对应。
思考:如果把红外线装置是否检测到人体热辆射发出的信号看作输入量，门的开启或关闭看作输出量，请根据自动门的开、关工作过程，将对应方框图中的内容以及输人信号、输出信号填写完整。
学习反思
在开环控制系统中，如何理解检测装置输出的信号的作用?
3、课堂小结
会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。
五、教学反思。
