通用技术《控制系统的组成和描述》说课课件

第二节 控制系统的 组成和描述
一、开环控制系统的组成和描述 二、闭环控制系统的组成和描述
回忆 飞镖的控制过程？
期望值 大脑
输入量
控制器
肢体
执行器
飞镖 落点
被控对象
输出量
1、系统的输出量仅受输入量控制 2、控制系统的输出量对系统的控制不产生任何影响 3、输入量到输出量之间的信号是单向传递。
简单开环控制系统的方框图
问题：根据空调器的工作过程，试画出其温度控制系统的方框图。
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC，那么空调通 过比较，控制电路发出信号促使压缩机进行工作；
当温度达到25oC时，控制电路发出信号，压缩机停止工 作，风扇照常工作。
因此，空调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息 反馈，它是闭环控制系统。
1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成
为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立
之势”。这说明该企业的创办
()
A．打破了外商对中国航运业的垄断
B．阻止了外国对中国的经济侵略
C．标志着中国近代化的起步
D．使李鸿章转变为民族资本家
解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家； 洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业 的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵 制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D 三项表述都有错误。 答案：A
(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变 化。
3．交通通讯变化的影响 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ，出行 方式转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。

跟随误差
系统输出量跟随输入量变化时产生的误差。
3
准确性指标
如稳态误差、相对误差等，用于定量评价控制系 统的准确性。
快速性评价
01
02
03
04
上升时间
系统响应从0达到稳态值所需 的时间。
峰值时间
系统响应达到第一个峰值所需 的时间。
调节时间
系统响应从起始状态到达并保 持在稳态值附近所需的时间。
快速性指标
06 控制系统设计与实现流程
明确需求和目标
确定被控对象
明确需要控制的物理系统或过程，了 解其特性和要求。
明确控制目标
确定控制系统的性能指标，如稳定性、 准确性、快速性等。
建立数学模型
选择建模方法
根据被控对象的特性和控制目标，选择合适的建模方法，如 机理建模、系统辨识等。
构建数学模型
利用建模方法，构建被控对象的数学模型，如传递函数、状 态空间方程等。
状态空间方程
包括状态方程和输出方程，描述系统状态随时间 变化的规律。
状态空间法特点
适用于多输入多输出系统和非线性系统，能全面 反映系统的动态和静态性能。
频率响应法
频率响应定义
系统在正弦信号作用下，输出与输入信号的幅值和相位随频率变 化的关系。
频率特性表示方法
包括幅频特性和相频特性，通常以极坐标图或对数坐标图表示。
05 常见控制策略及其特点
PID控制策略
比例控制（P）
根据误差的比例关系进行调节，快速减小误差。
积分控制（I）
消除静差，提高控制精度。
微分控制（D）
预测误差变化趋势，提前进行调节，改善系统动态性能。
最优控制策略
最优性
在给定约束条件下，使性能指标达到最优。

第四章 控制与设计
第二节
控制系统的基本组成与工作过程
回顾复习 1.控制的含义
2.控制的分类
3.开环和闭环控制系 统
• 第二节 控制系统的组成与描述
学习目标
• 1.理解控制系统的概念和组成； • 2.熟悉简单控制系统的工作过程； • 3.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。
• 自动门的动作过程是：当门口没有人 时，门是关着的；当有人来到门口时， 门打开；当人离开门口后一段时间， 门又关闭。
• 自动门的功能和技术要求有：
• 功能：
• （1）无人时，常关；
• （2）有人时，开门。
• 技术要求： • （1）当人距门1m时，门即打开。 • （2）门打开后，延时10s后关门。
微波传感器
• 自动门传感器分为微波传感器和红 外传感器。
• 微波感应器是基于一独特的微波传 输技术，其超薄的天线能实现多种 频谱。微波传感器应用Doppler （多普勒）雷达定理传送低功率微 波并接收物体反射回的能量。若物 体的运动被自动门传感器检测到， 其反射微波频率与传送频率产生偏 移，从而在输出端产生一低频电压 。
什么是控制系统？
1、控制系统： 任何一种控制的实现，都要通过若干个
环节，这些环节就构成了一个控制系统。
• 控制系统一般都有“输入环节”+“控制环 节”+“执行环节”“输出环节”。
2、组成： 传感器、控制器、执行器、被控对象。
画出控制系统方框图：
脚踩的力 (输入)
脚蹬、曲柄、链轮、 中轴、链条、飞轮
红外线探测器
• 在红外线探测器中，热电元件检 测人体的存在或移动，并把热电 元件的输出信号转换成电压信号。 然后，对电压信号进行波形分析。

一、教材分析《控制系统的组成和描述》是通用技术课程中的一节重要内容，主要介绍了控制系统的概念、组成及描述方法。

通过本节内容的学习，学生能够了解控制系统的的基本原理，掌握控制系统的基本组成部分，以及运用数学语言描述控制系统的方法。

二、教学目标1. 知识与技能：（1）了解控制系统的概念及重要性；（2）掌握控制系统的基本组成部分；（3）学会用数学语言描述控制系统。

2. 过程与方法：（1）通过实例分析，引导学生认识控制系统；（2）通过小组讨论，探究控制系统的组成；（3）利用数学工具，对控制系统进行描述。

3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对通用技术的兴趣；（2）培养学生团队合作精神；（3）培养学生运用数学语言解决实际问题的能力。

三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）控制系统的概念及重要性；（2）控制系统的基本组成部分；（3）用数学语言描述控制系统的方法。

2. 教学难点：（1）控制系统的基本组成部分的理解；（2）数学语言描述控制系统的运用。

四、教学方法1. 实例导入：通过生活中的实例，引导学生认识控制系统，激发学生学习兴趣；2. 小组讨论：组织学生分组讨论，共同探究控制系统的组成，培养团队合作精神；3. 讲解演示：教师对控制系统的基本组成进行讲解，引导学生理解并掌握相关概念；4. 练习巩固：学生运用所学知识，用数学语言描述控制系统，巩固所学内容。

五、教学过程1. 导入：通过生活中的实例，如汽车行驶过程中的制动系统，引出控制系统概念，激发学生学习兴趣；2. 探究：组织学生分组讨论，共同探究控制系统的组成，如控制器、被控对象、反馈元件等；3. 讲解：教师对控制系统的基本组成进行讲解，引导学生理解并掌握相关概念；4. 练习：学生运用所学知识，用数学语言描述给出的控制系统实例；5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调控制系统的基本组成及描述方法的重要性。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问学生，了解他们对控制系统概念和组成的理解程度。