凤凰高中通用技术教学参考书配套教学软件_教学设计
闭环控制系统的干扰与反馈
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：闭环控制系统的干扰与反馈
章 节：第四单元 控制与设计 第三节 闭环控制系统的干扰与反馈
课 时：第1课时
作 者：叶朝晖（海南省海南中学）
一、教学目标
1. 知识与技能目标
（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出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。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（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，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重点
本节学习重点偏重于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
演示法、逆推分析法、游戏法
五、设计思想：
1. 教材分析
本节是“控制与设计”第三节的内容，其内容包括“干扰因素”、“反馈”、“功能模拟方法”和“黑箱方法”。闭环控制系统相对于开环控系统要复杂些，但闭环控制系统因其控制准，自动化程度高，有着“神奇”的控制效果，对学生来说也同样具有一定的吸引力，成为学生进一步学习的动力。本节学习重点偏重于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。 凤凰高中通用技术教学参考书配套教学软件_教学设计
2. 学情分析
闭环控制系统的干扰与反馈
一、教学目标
1. 知识与技能目标
（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出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。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（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，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重难点
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。
难点：分析闭环控系统的基本组成及工作过程
三、教学方法
演示法、逆推分析法、游戏法
四、教学资源准备
相关图片资料、PPT，水箱flash
五、教学过程
序号 教学步骤 教师活动 学生活动
一 情景导入 一、幻灯片展示问题：乘坐飞机之前哪些话不宜说？
A随时来电 B旅途愉快
C一路平安 D一路顺风
学生回答，教师总结飞机在受到风和电磁波干扰的时候出现的反应，引出干扰因素的概念。 观察、思考和比较
二 干扰因素 在日常生活中，干扰是时常存在的
1. 什么是干扰？
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。 2. 干扰举例：
（1）风对自动车行驶
（2）手机信号对飞机导航的干扰
（3）室外温度对空调温度控制的干扰
（4）在电冰箱的温度控制系统有哪些干扰因素？
3. 干扰存在的普遍性
在几乎所有控制系统都存在着干扰因素，干扰不可能被杜绝，但可以被克服。
4. 思考
生活中哪些干扰因素是可以利用的？如何进行利用？
闭环控制系统的工作过程
教 材：普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
章 节：第四单元 控制与设计 第三节 闭环控制系统的工作过程
课 时：第1课时
一、核心素养目标
(1)理解闭环控制系统的含义。
(2)通过实践体验，能分析闭环控制系统的基本组成和工作过程。
(3)通过案例分析简单的闭环控制系统，学会画闭环控制系统的方框图。
(4)能结合闭环控制系统的工作过程，分析反馈在控制系统中的作用及其基本原理。
(5)能结合案例分析影响简单控制系统运行的主要干扰因素。
二、教学重点
学会分析闭环控制系统的基本组成及工作过程，并画出控制系统的方框图.
三、教学难点
掌握分析闭环控制系统的一般方法。
四、设计思想
1. 教材分析
本节课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第三节“闭环控制系统的工作过程”。在本节的学习中，学生要经历恒温箱控制系统的技术试验和分析过程，要站在工程设计的高度，应用系统分析方法与控制原理，解决生活中的实际问题，促使学生的系统思考和工程思维能力提升。
2. 教学策略设计
（1）创设情境： 以技术体验“搭建恒温箱控制系统”，引出课题。
（2）引导学生分析案例，概括出闭环控制系统工作过程，学会用方框图描述其控制过程。
（3）通过案例分析，认识反馈和干扰因素，能结合闭环控制系统的工作过程，分析反馈和干扰现象及其基本原理。
（4）通过巩固练习，引导学生总结、梳理重点。
五、教学准备
1. 课件2.技术体验装置;恒温箱控制系统
六、教学过程
序号 教学步骤 教师活动 学生活动
1 情景导入 走进情境：陈晨家住在北京，阳台上种植了许多植物。冬天室外寒冷，陈晨想要设计一款恒温箱让阳台上的植物安全过冬。
创设情境，引出课题
２
任务一：解析闭环控制系统工作过程
1. 搭建恒温箱控制系统
技术体验：搭建恒温箱控制系统
思考： 恒温箱控制电路的工作状态取决于来自什么装置的信号？
1-3反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析
本节提要
□转速控制的要求和调速指标
□开环调速系统的性能
□闭环调速系统的组成及静特性
□开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较
□反馈控制规律
□单闭环调速系统的限流保—电流截止负反馈
一、转速控制的要求和调速指标
1、转速控制的要求
有大量的生产机械对电力拖动系统提出了不同的转速控制要求，归纳起来有以下三方面：
（1）调速—在一定的最高转速和最低转速的范围内分档（有级）地或平滑（无级）地调节电动机的转速。（在一定范围内可调）
（2）稳速—以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。（在一定精度稳定运行）
（3）起制动、加速、减速控制——频繁起、制动的设备要求尽量缩短起动和制动时间，以提高生产效率；不宜经受剧烈速度变化的生产机械则要求起、制动尽量平稳。（快、稳）
2、性能指标
（1）调速范围
生产机械要求电动机能提供的最高转速nmax和最低转速nmin之比，用字母D表示，即
D=Nmax/Nmin
一般指额定负载时的转速，少数也可用实际负载时的转速（负载很轻的机械）。
（2）静差率
当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所产生的转速降落△nnom，与理想空载转速n0之比，称作静差率s，即
或用小数表示。
式中△nnom=n0-nnom调速范围、静差率和额定速降之间的关系
设：电机额定转速nnom为最高转速，转速降落为△nnom，则按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即
于是，最低转速为
而调速范围为
将上面的式代入nmin，得
此式为调速范围、静差率和额定速降之间的关系
