第四章控制与设计

山东省昌乐一中 2011级通用技术导学案主要编制人：王爱军、李玉松、吴巧燕审核：审批：第四章控制与设计一《通用技术课程标准》要求：（1）理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。

（2）分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。

（3）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、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。

（5）了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案。

（6）能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置；或者能根据简单闭环控制系统的设计方案进行实施或模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。

【学习目标】知识与技能：1、理解控制的涵义及其应用2、能画出简单的闭环控制系统方框图3、结合实例，会分析控制系统过程与方法：通过具体案列进行分析理解。

情感态度与价值观：激情投入，高效学习，养成勤于思考及善于归纳的习惯。

【重点、难点】重点：开环控制与闭环控制系统的理解与应用难点：控制系统的设计与应用【使用说明】1、通览本章所有知识内容，完成自主学习部分。

2、小组成员积极讨论，踊跃展示。

3、激情投入，高效学习。

班级 姓名 编号 时间：2013年3月16日【自主学习】1、如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行 ，这种根据自己的目的，通过 ，就形成了控制。

2、能将控制的结果（即比较量）反馈回来与希望值（即基准量）进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统，称为 。

3、 的系统，成为开环控制系统。

4、系统中将控制结果反馈回来的部分，成为 。

是闭环控制系统的重要特征。

5、按照执行部件的不同，控制分为： 、气动控制、 、电子控制等。

6、对于自动控制，按控制方式分为： 、 和复合控制等。

7、控制系统必须在 才能完成控制任务。

这种控制系统我们称之为 。

8、在控制的过程中 的控制系统称为自动控制。

第四章控制与设计〔一〕本章重点知识阐述：（1）控制是人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展。

这里所说的手段就是控制技术。

（2）简单的控制系统由两部分组成，即被控对象和控制装置。

其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括反馈环节和比较环节。

（3）闭环控制系统是信息流经一个闭合环路，在其系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为反馈。

开环控制系统是信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动，也就不存在闭环。

（4）干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响，这种影响越小越好。

分析一个控制系统的干扰因素要分析控制系统易受到其外部环境或条件中的哪些因素的影响。

（5）控制系统的运行调试通常有以下几方面的内容，即：系统的试运行、系统参数的调整、其他问题的发现与解决。

〔6〕控制系统的评价与优化通常有以下几个方面内容，即系统方案的评价与优化，系统制作水平的评价与优化，系统的总体评价与优化等。

〔二〕基础知识再现：1、信息流经一个闭合环路，这类系统称之为。

此系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为。

2、闭环控制系统与开环控制系统，是两类不同的系统。

从构成形式上看，二者的不同表现为。

从本质上讲，二者的不同在于。

3、简单的控制系统由两部分组成，即和。

其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括环节与环节。

4、开环控制系统的结构和原理比较简单，信息从输入端传到输出断，仅有一条路径。

它的最大缺点是不高；闭环控制系统的结构较为复杂，信息流经的路径有两条，它可以有较高的和较强的性能。

5、控制系统框图中，信息流经的路径叫做，对于闭环控制系统来说，有两个基本通道，那就是和。

6、在控制系统中，将控制器的信号转换成能影响被控对象的信号的装置，称为。

7、在人体温度控制系统中，皮肤相当于。

8、就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。

通用技术必修《技术与设计2》第四章控制及其设计一、单元基本信息二、单元教学整体规划1、主题名称控制及其设计——无接触手部消毒控制系统的设计2、主题概述控制是一门综合性学科，控制和控制系统在人们的生活和生产中有广泛应用，疫情背景下本单元以无接触手部消毒控制系统的设计为载体，学习控制及其设计的知识，了解不同种类的控制，理解控制系统中控制的目标、控制的过程和控制的机制等的含义，有助于发展良好的逻辑思维及运用控制方法解决问题的能力。

3、单元教学设计意图兼顾理论学习与实践应用，应用所学的控制知识设计制作无接触手部消毒控制系统，并结合所学知识进行优化，培养通用技术学科核心素养：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。

三、单元内容分析1.单元内容本单元作为《技术与设计2》的结束单元，是在《技术与设计1》中学习设计的相关知识，经历了完整的设计过程后，再结合结构及其设计、流程及其设计、系统及其设计的相关知识，升级设计理念，运用控制方法解决实际问题。

2.单元项目实施《无接触手部消毒控制系统的设计》在《控制及其设计》的第一节课《了解控制》即可创设情境，抛出设计任务，了解其中的控制现象；然后分析其控制的实现需要哪些组成部分、控制如何一步步实现；接下来让学生尝试进行设计；设计、制作中难免遇到问题，设法去解决；设计制作完成进行测试，发现干扰因素并尝试消除。

整个项目活动过程串连了《了解控制》、《控制系统的组成和描述》、《简单控制系统的设计》、《控制中的干扰》，学生得到的不再是“点”状、“碎片式”的知识，他们的眼中不再是一棵棵树木，而是整片森林。

四、学习者分析控制是生活中常见的技术现象，在此之前学生没有从技术理论层面分析和理解。

在学习了《技术与设计1》和《技术语设计2》前三章的内容，学生对结构、流程、系统的相关知识有一定的储备，学生学习控制的不同类型、控制系统的组成和描述相对较容易，但学会用控制方法解决实际问题存在一定困难。

第四章控制与设计【教学时段】2015-20163学年下期【教学对象】高中二年级【授课教师】蒋娅【学情分析】学生对我校的授课模式比较熟悉，对本课程的重视程度不够，学习积极性较低。

因此，在上课过程中老师应注意多用一些生活中常见的案例，调动学生对控制及其设计的学习欲望，引起他们的重视，激发他们的学习热情，充分调动学生的学习积极性。

以此最终能够让他们用上所学的知识对案例进行测试、分析。

【教材分析】本堂课是《技术与设计2》里面比较难于理解的内容，“控制与设计”强调从系统的角度理解控制素统的组成、工作过程等问题。

对控制系统中的控制器、执行器、传感机构和被控对象等环节只限于定于一般性的理解，不去探讨其内部的工作过程。

通过控制的理论知识学习，达到能够分析生活中常见的控制，最终能够设计出自己想要做出的控制模型。

【教学设想】第一节课理解什么是控制，并建立开环、闭环、手动、自动控制的分类概念；第二节课对具体的控制系统进行进一步的分析，得到控制系统的基本组成及学会用框图描述各类控制系统；第三节课以设计制作一个小球下落装置为例，进行简单控制系统的设计；第四节课设计制作一个小球下落装置。

【教学目标】知识与技能：1.理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。

2.了解控制系统的类型，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。

3.了解并能确定控制系统的主要参量。

4.能画出简单控制系统的方框图，理解其中各环节的作用。

5.能设计、制作、调试和改进简单的控制装置。

过程与方法：通过观察、思考、探讨、分析的过程，了解控制与设计方面的基础知识，能绘制简单的控制系统方框图，综合运用归纳、概括、综合、比较等方法。

情感态度价值观：学会用系统的眼光看事物，并优化事件，解决问题，培养学生的社会责任感和善于思考的能力。

【教学重点与难点】重点：理解控制的涵义，了解控制系统的类型中，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程。

难点：能设计的、制作、调试和改进开环控制系统。