开环控制系统的工作过程和方式[一]

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。

开环控制的工作原理
开环控制是一种基本的控制系统方法，其工作原理是通过设定一个固定的控制输入，使系统按照预定的路径和速度运行，而不考虑系统的实际输出情况。

具体来说，开环控制由以下几个步骤组成：
1. 设定目标：首先确定所需的目标值，即系统需要达到的状态或输出。

2. 设定控制输入：根据系统的特性和目标值确定适当的控制输入。

控制输入可以是电压、电流、力矩等，具体取决于被控制的系统类型。

3. 运行系统：将设定的控制输入应用到系统中，使系统开始运行。

4. 无反馈监测：在开环控制中，没有反馈机制用于监测和调整系统的实际输出，而仅仅依靠预设的控制输入。

尽管开环控制方法简单直接，但由于缺乏反馈，系统不能对外部干扰或内部变化做出实时调整，容易引起系统误差和不稳定。

因此，开环控制常常被用于简单的系统或者作为其他更高级控制方法的预处理。

总之，开环控制是基于预设输入和目标值的一种控制方法，通过固定的控制输入来驱动系统运行，但缺乏对系统实际输出的监测和调整。

控制系统的工作过程和方式(教学案例)引言控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它可以通过对输入信号进行处理和反馈来实现对系统状态的控制和调节。

在本教学案例中，我们将详细介绍控制系统的工作过程和方式，并通过一个实际案例进行讲解，帮助学生更好地理解控制系统的原理和应用。

控制系统的基本原理控制系统的基本原理可以简单概括为：通过对输入信号进行处理和反馈，实现对输出信号的控制和调节。

具体来说，控制系统通常包括以下几个基本要素：1.输入信号：输入信号是控制系统中的参考信号，它可以是一组预设值或输入变量。

2.处理单元：处理单元接受输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。

处理单元可以是一个简单的逻辑电路，也可以是一个复杂的控制算法。

3.输出信号：输出信号是经过处理和反馈后的结果，它可以控制和调节系统的状态和行为。

4.反馈单元：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。

反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。

5.传递函数：传递函数描述了输入信号和输出信号之间的关系，它是控制系统设计和分析的基础。

传递函数可以通过数学模型或实验测量来确定。

控制系统的工作过程和方式控制系统的工作过程可以分为以下几个步骤：1.设置输入信号：根据系统要求和控制目标，设置输入信号的数值或变化规律。

2.处理输入信号：处理单元接收输入信号，并根据预先设定的控制算法进行运算和处理。

3.生成输出信号：处理单元根据输入信号的处理结果生成输出信号，并将其送往系统中。

4.反馈调节：反馈单元接收输出信号，并与输入信号进行比较，从而产生一个反馈信号。

反馈信号可以用来调节处理单元的运算和处理过程，实现对输出信号的准确控制。

5.循环迭代：根据反馈信号的调节，处理单元重新处理输入信号，并生成新的输出信号。

这个过程将一直循环迭代，直到系统达到期望的控制状态或目标。

控制系统的工作方式可以分为开环控制和闭环控制两种方式：开环控制开环控制是一种基本的控制方式，它没有反馈信号，无法准确调节输出信号。

二控制系统的工作过程与方式学习目标节次考试内容考核要求考试属性控制系统的工作过程与方式①简单开环控制系统的基本组成和工作过程必考＋加试c②闭环控制系统的基本组成 b③简单的闭环控制系统的方框图 c④控制器和执行器的作用 c一、控制系统控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系．二、开环控制系统1．概念：输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。

2．特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递．3．方框图：输入量―控制器执行器――→控制量被控对象→输出量输入量：控制系统的给定量。

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：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。

被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。

输出量：控制系统所要控制的量。

三、闭环控制系统的基本组成1．概念：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。

2．基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器(检测装置有的开环系统也有)。

3．特征：系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路——反馈回路。

4．简单的闭环控制系统的方框图5．检测装置：检测输出量(被控量)并将其返回到输入端。

6．比较器：将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值，往往和控制器集成到一起。

四、开环控制系统与闭环控制系统的比较1．开环控制系统输入量到输出量之间的信号是单向传递的，它对输出量的控制精度较低，但它具有结构简单、成本低、容易实现等优点。

2．闭环控制系统的输入量和输出量之间还有一个反馈环节，它们形成一条闭合回路。

它对输出量的控制精度较高，但它结构复杂、成本高，主要用在要求较高精度和高可靠性的控制中。

例1(2016·浙江4月学考)根据消防要求，仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。

当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时，电子开关被接通，报警器发出声光信号进行报警。

4.2 .1 《开环控制系统的工作过程与方式》教学设计【整体设计说明】（一）本节在单元中的地位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。

（二）学生学情分析学生对“控制”一词并不陌生，经常提到控制温度、控制时间、控制音量、控制亮度、控制电流等。

在生活、学习中，学生对控制形成了或多或少的感性认识，这些认识仅限于表面现象，对控制系统的组成和工作过程并没有进行过深入思考和研究。

但学生毕竟也经常进行控制操作，对控制有一些体会，在物理等学科中学习了电子、传感器基础知识，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验在教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，为学生配合教师教学提供了可能。

（三）本节整体教学思路开环控制系统的基本组成与工作过程对后面的闭环控制和控制方案的设计至关重要，所以这节的教学一定要落实到位，使学生真正吃透和理解。

要达到这样的效果，教师必须引导学生对典型实例详细分析，使学生对实例中的控制过程和原理有一个清晰的认识，然后再引导学生从中抽取出控制系统的基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象，各个组成部分的功能和作用学生自然也明白了。

对于控制系统的基本组成的作用，学生一般不难理解，但对于它们的工作原理，学生可能会存在许多问题，也极有可能在课堂教学中提出这些疑问。

对于疑问的学生，教师要给予表扬和鼓励，这是学生技术素养提高的一个具体表现，培养学生的质疑的教学的一个重要方面。

教师要不失时机地进行正确引导，同时在备课过程中应注意相关内容的学习和准备。

在“技术与设计1”中曾提出“技术是综合知识的结晶”。

控制系统的工作过程与方式高中通用技术程•《技术与设计2》模块第四单元控制与设计第二节控制系统的工作过程与方式（第1时）一、教学目标◇通过生活中实例的分析，理解控制系统的含义◇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◇逐步形成理解和分析简单开环控制系统的一般方法二、教学内容分析开环控制系统教学内容，是后节闭环控制系统学习的重要基础。

“控制系统”和“开环控制”，均是本单元的重要概念。

生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。

本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理。

本教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。

本要解决的重点、难点分别是：开环控制系统的工作过程分析用方框图描述开环控制系统的工作过程三、学习者分析学生已具有电学、力学的基础知识、系统的基本概念，具有信息传递的基本知识和体验，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，所有这些知识和经验储备，一是为教学中师生共同寻找教材以外的案例进行分析归纳，提供了学习行为的保障，二是为开环控制系统试验操作提供顺利进行的可能。

四、教学策略◇心理学家罗杰斯认为，学生的自发性与主动性是学习的动力。

教师要强调技术学习的需要、愿望、兴趣与技术学习的材料的内在联系，建立开放的堂气氛，教师作为学习的参与者参加学习的活动。

本教学中，多采用问题解决这一学习活动为主线，通过激发学生的认知内驱力和自我提高内驱力，以引导学生有计划地达到解决问题的目的。

◇先行组织者策略，选择与学习开环控制系统有包容性、概括性的引导性材料，以建立新、旧知识经验之间的联系，逐步加强学生对开环控制系统工作过程和方框图的理解和应用能力。