通用技术-4.2控制系统的基本组成与工作过程

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。

高三通用技术高考知识点总结高三通用技术高考知识点总结一、通用技术部分技术的基本特性：目的性、创新性、综合性（需要多学科知识）、两面性（危害环境和健康）、专利性。

专利申请步骤：提交申请阶段→受理阶段→初审阶段→公布阶段→实审阶段→授权阶段人机关系在设计中要实现的目标：①高效②健康③舒适④安全在设计中如何合理运用人机关系; ①考虑到普通人群和特殊人群②考虑静态的人与动态的人的关系③满足人的心理需求和生理需求④信息的交互技术试验的常用方法：①优选试验法：②模拟试验法：③虚拟试验法：④强化试验法：⑤移植试验法：技术试验的实施步骤：制定试验计划、抽取样本、进行试验、分析数据、得出结论设设计的一般过程：发现与明确问题，制定设计方案，制作模型或原型，测试、评估及优化，产品的使用和维护制定设计方案的步骤：收集信息，设计分析，方案构思，方案呈现，方案筛选设计的一般原则：①创新原则②实用原则③经济原则④美观原则⑤道德原则⑥技术规范原则⑦可持续发展原则尺寸标注：金工加工的一般流程：下料->划线->锯割->锉削->钻孔->连接->表面处理木工加工的一般流程：下料->划线->锯割->刨削->凿榫眼->连接->表面处理[划线]：①划出基准②划尺寸线③划轮廓线④冲眼。

金工工具：划针、钢直尺、角尺、划规和样冲、钢锯、锉刀、丝锥、板牙。

木工工具：木工铅笔、墨斗、木工尺、框锯、木工刨、木工锉、凿子[钻孔]：钻孔的操作步骤：①划线定位②装夹工③装夹钻头④钻孔。

安全操作警示：二要（操作时要集中注意力；要戴防护眼睛；）二不（不准带手套操作；不能用手直接扶持小工、薄工，以免造成伤害事故。

）[表面处理]：表面刷光、喷涂油漆、镀层等。

[钢锯锯割]：1推锯加压，回拉不加压，3锯程先短后长，[锉削]：：、左手的施压要由大变小，右手的施压要由小变大，使锉刀平衡而不上下摆动。

结构是指物体的各个组成部分之间的搭配和排列， 结构决定着物体的性质和形态。

（结构的五种受力形式：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力） 2、结构的分类：b实心结构是指结构体本身是实心的结构。

如实心墙、大坝等。

框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。

如铁架塔、建筑用脚手架，厂房的框架等。

壳体结构是指层状的结构。

如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。

（生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成，称为组合结构，如埃菲尔铁塔等。

）结构的稳定性是指结构具有阻碍翻到或移动的特性。

2、 影响结构稳定性的主要因素： b①、结构的形状 ②、重心的位置。

结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。

4、 影响结构强度的主要因素： c ①、形状②、材料 ③、材料连接方式结构构件的连接通常有两类：铰连接和刚连接铰连接一一被连接的构件在连接外不能相对移动，但可相对转动。

如 ■门与门框的连接刚连接一一被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。

如口：榫接、胶接、焊接5、 结构与功能的关系：b结构决定着事物的性质，也直接影响事物的功能。

1结构设计应考虑的主要因素：a符合使用者对设计对象的 稳定性和强度要求，安全因素因素，公众和使用者的 审美需求，使用 者的个性化需求，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。

2、简单结构的设计：c①设计项目一一②设计要求一一③设计分析一一④设计方案一一⑤呈现草图（如：设计相框、雨伞架、垃圾桶、鞋柜、衣架、笔桶等）1、 流程的含义：a流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序。

包含环节与时序。

2、 流程对生活工作、生产的意义： b对生活工作：提高工作和学习的效率，使我们生活变得有序、合理，为我们的安全提供保障。

（例：洗衣、煮饭与烧菜的流程安排、碘盐和味精佐料的加放流程、青霉素注射流程等） 对生产：运用科学合理的流程可以有效地组织生产、 提高生产效率、保证产品质量、保证安全生产、保护环境等。

第四章控制及其应用4.2开环控制系统的工作过程一、教材分析：任务一“理解控制系统”侧重探究控制的形成过程；任务二“分析开环控制系统工作过程”侧重探究开环控制系统的组成及控制信号流程。

教材通过各种方式让学生学以致用，加深对控制系统和开环控制的理解。

二、教学目标：1.通过技术体验活动，理解控制系统的含义，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。

三、教学重难点1.理解开环控制系统概念。

2.能分析开环控制系统方框图。

四、教学过程1.走进情境：家庭雨水收集系统使用时，每逢雨季，雨水收集池的水位就会随着雨水的不断注入而升高，当水位升到一定高度时，雨水就从溢水口溢出排放出去，造成了雨水资源的浪费。

如何避免浪费？2.搭建雨水收集池水位报警装置（1）观看视频“搭建雨水收集池水位报警装置”（2）报警控制系统流程图（3）思考：①如果把电极水位传感器改为干簧管传感器，该装置需如何改进？（教室先解说什么是干簧管传感器）参考答案：电极水位传感器用干簧管传感器代替，导线与干簧管两端相连，可放于最高水位处。

用发泡胶让传感器磁铁浮于水面，随水位的变化而上下移动，到达最高水位时就可触动干簧管，实现水位报警。

②已经有报警装置，为什么还要留溢流口？报警装置只能提供达到最高水位的消息，它与溢流孔没有关系。

溢流孔是当水池中的水满后，让多余的水沿设定方向流出，防止流到别处。

3.理解控制系统水位是该控制装置的输入，通过水位传感器将信息传送到控制器；当水位达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警。

这样一个系统称为控制系统。

任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制系统。

4.搭建定时浇水控制系统思考：（1）该系统如何工作的？（2）浇灌6盆花和浇灌10盆花，其回流管的流量是否一样？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。

《控制系统的工作过程与方式》何方明一、教学目标（一）通过学生周边实例的分析，理解控制系统的含义。

（二）掌握开环控制系统的基本组成和工作过程，学会开环控制系统方框图的画法。

（三）对学生进行技术思想和方法的指导，使学生获得智慧并能积极分析身边的控制事例。

二、教学内容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1课时。

从总体上看,“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。

上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,下节课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,因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。

三、学习对象分析学生已具有电学基础知识和系统、控制等基本概念，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验为教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，同时也为电灯、亮度可调灯、声控灯等开环控制系统试验操作的顺利进行提供了可能。

四、教学策略分析（一）让学生的自发地、主动地学习。

本课教学中以“芝麻芝麻”声控制开门控制系统等问题解决为主线，激发学生的认知，引导学生自发地、主动地解决问题。

（二）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框，加强学生工作过程和方框图的理解和应用能力。

（三）通过“闭上眼睛写字”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。

五、教学重点、难点。

1．重点：控制系统的分析研究2．难点：开环控制系统的各个量的分析。

六、教学过程教师：本节课我们学习控制系统和开环控制系统【板书】：控制系统开环控制系统（一）教师引导学生活动1、“搜集我们周围使用控制技术的实例”活动情况交流引入：回顾一下，上节课我们学习了控制，什么是控制？控制是人们为了使事物向期望的方向发展所采取的什么？手段。

改革开放以后，技术飞速发展，人民生活水平有了很大的提高。

我们的社会，我们的家庭的许多产品运用了控制技术。

第二节控制系统的基本组成与工作过程导学案一．学习目标1．分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；2．熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。

二．学习过程我们先来分析两个典型控制案例，旨在了解控制系统是怎样构成的，以及它们是怎样实现控制的。

【案例1】自动门自动门的动作过程是：当门口没有人时，门是关着的(图1)；当有人来到门口时，门打开(图2)；当人离开门口后一段时间，门又关闭。

功能(1)无人时，常关；(2)有人时，开门。

技术要求(1)当人距门l m(也可设为其他值)时，门即打开；(2)门打开后，延时10 s(也可设为其他值)后关门。

门是怎样实现自动开、关的呢?我们来看一看自动门(实际上是自动门系统，简称自动门)的组成和工作过程。

系统组成①门；②电动机；③控制器；④传感器。

工作过程(1)当有人到达门前某一距离(如1 m)时，传感器感知，并发出“有人”的信号；(2)控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机(这里电动机叫做执行器，也称驱动器)；(3)电动机根据传来的开门信号转动，门被打开(这里的门叫做被控对象，也称为控制对象)；(4)控制器保持开门信号延时(如10 s)后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。

上述的系统组成与工作过程，可以用图3表示。

在图3中，从左往右看：当门口有人时，即有输入，传感器感知并形成信号。

信号先后经过控制器、电动机的变换与传递，直到把门打开，叫做有输出(门动作，打开)。

没有人，则无输入，不发生信号传递，当然没有输出(门无动作，常关)。

【问题思考】当有人一直站在门口时，自动门会怎样动作？为什么？【案例2】水箱水位控制再来看水箱的水位控制。

当水箱内的水没有达到设定的水位(水箱内的“△”所示)时，水箱的水龙头打开，向水箱内放水；当水面达到设定位置，水龙头关闭。

它有两种控制方式：一为人工控制(图4)；一为自动控制(图5)。

必修1第一单元走进技术世界一、技术的价值1、技术对人类的价值：技术:是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造。

它具有（保护人）、（解放人）和（发展人）的作用。

2、技术对生活、生产、文化等方面的影响：技术促进（社会生产）的发展。

技术丰富（社会文化）内容。

技术改变（社会生活）方式。

是推动社会发展和文明进步的主要动力之一。

3、技术对自然的价值：（1）依靠技术人类得以（利用自然）和（改造自然），并与自然保持和谐共处的友好关系。

（2）人类利用技术开发、改造自然时，应把握合理的尺度，要注意对自然的保护，不能忽视技术或产品对环境可能造成的负面影响。

二、技术的性质1.技术的发展与发明和革新关系：技术的基本特性：目的性、创新性、综合性、两面性、专利性。

技术的发展需要创新，技术创新表现为（技术革新）和（技术发明）。

2.技术与科学的区别与联系：技术与科学的区别与联系科学是对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并予以验证和公式化的知识体系技术则是人类为了满足自身的需要和愿望对大自然进行的改造科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。

4．知识产权在技术领域的重要作用：知识产权是人们基于自己的智力活动创造的成果和经营活动的标记、信誉而依法享有的权利。

狭义的知识产权包括（著作权）、（专利权）、（商标权）三部分。

专利申请步骤：提交申请阶段→受理阶段→初审阶段→公布阶段→实审阶段→授权阶段第二单元技术世界中的设计一、技术与设计的关系1．设计的内涵：设计：是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。

2．技术与设计的关系：①设计是技术成果转化的桥梁和纽带。

②设计促进技术的革新。

二、设计中的人机关系1．人机关系的含义：当我们使用物品时，物品就与人产生了一种相互关系。

这种相互的关系就称为人机关系。

2．人机关系在设计中要实现的目标：①高效②健康③舒适④安全3．在设计中如何合理运用人机关系：①考虑到普通人群和特殊人群②考虑静态的人与动态的人的关系③满足人的心理需求和生理需求（例：办公空间一般应以冷色调为主，空间处理要简洁明快，以求产生严谨、高效的工作氛围。

一、知识性水平及标准1、了解：说出、知道、了解、认识、熟悉2、理解：说明、理解、解释、比较、权衡、找出、选择、识别、调查3、迁移应用：掌握、分析、归纳、概括、确定、判断、优化、改进二、技能性水平及标准1、模仿：模仿、尝试2、独立操作：会、能、学会、进行、完成、识读、绘制、画出、检测、安装、操作、运用、使用、选择1.1 架构：物体的主体框架与构造形式，一般称为架构。

（教材P4）结构：结构是指物体的各组成部分之间的他配合排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。

结构的各组成部分，通常称为构件。

（教材P6，结构的涵义）结构是可承受一定力的架构形态，它可用来抵抗引起形态和大小改变的力。

简单地说，结构是为了承受力和抵抗形变，这便是结构的本质。

（教材P6，从力学的角度理解）结构的分类：1、从力学的架构与形态来分⑴实心结构⑵框架结构⑶壳体结构。

（教材P6）2、从结构的几何形态来分⑴缆索结构⑵桁架结构⑶空间桁架结构⑷球形空间桁架结构。

（教材P9）注：牚——读“撑”或“称”,在教材中应读作“称”桁——读“横”1.2 构件受外力作用发生形状或大小的改变称变形，拉力产生的变形称拉伸，压力产生的变形称压缩，杆件受与杆纵轴线垂直的外力作用产生的变形称弯曲，发生弯曲变形的构件称梁单杠：使杠体发生弯曲变形的外力称弯曲力，经杠体传到立柱上端将会对立柱产生弯矩M，使立柱产生弯曲变形的趋势，此时地基和拉杆对立柱的反作用力产生一个平衡的弯矩M’结构承受的负荷称荷载，荷载有恒载与活载之分，荷载不随时间变化而变化的叫永久性荷载，荷载随情况变化而变化的叫可变性荷载。

例如，房屋的屋顶与雪载、风载等结构在承受荷载时：因荷载分布不均匀、不对称而产生的力称扭力，如桥等；在结构的交接处承受的剪切力，如梯子的横梁与支柱、大坝因水深变化而要承受的剪切力关于粱：梁受力与形变的拉应力和压应力的表示是“+”和“-”，梁的中性面；梁受力时弯矩最大的截面上应力也最大，该截面称危险截面梁受力时：梁越长变形越大，梁的变形和它的剖面尺寸有关，梁抗变形的能力和材料有关，梁的变形和材料的弹性系数成反比，越靠近梁的中央变形量就越大关于拱：拱是一种曲线形结构，拱在竖向荷载作用下的水平反力方向是指向内的（称为推力），拱结构一般比梁结构经济，拱结构可以跨越较大的跨度，并且美观拱的结构形式有三种①三铰拱②两铰拱③无铰拱；常见拱多为圆弧拱、抛物线拱；拱的应用有拱门、拱桥、棚室顶盖等1.3 内力：是用来抵抗外力与形变，并力图使变形部分复原的力。

《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。