09-框图的化简
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班级周次
时间节次
情境名称
(章节、单元
或项目名称)
情境三自动控制系统的数学模型
教学任务
(课题名称)
任务4.框图的化简课时分配2(100分钟)
教学目的1.了解框图的连接方式,变换原则;
2.能熟练化简给定框图。
教学目标
能力(技能)目标知识目标情感目标
1.会进行框图的变换;
2.能熟练化简给定框图。
1.了解框图的连接方式,变
换原则;
2.掌握框图化简的方法。
1.养成多动手、多思考、多计算
的习惯;
2.培养批判性思维。
重点难点教学重点:如何化简框图,写出闭环传递函数教学难点:如何找出最佳化简方式
难点化解:通过对分教学化解
教学环境多媒体教室教学用具多媒体、黑板
教学资源1. 《自动控制原理与系统》多媒体教学软件
2. 中国大学慕课网
参考资料1.教材:《自动控制原理与系统》孔凡才主编机械工业出版社
2.参考网站:中国自动控制网、中国自动化网
教学方法讲授法、任务驱动法教学手段多媒体教学教学内容(描述)教学设计
1.框图的等效变换原则
2.相加点和分支点的移动规则
3.典例精析1.内容分析:学习框图变换,化简内容是理解自动控制系统数学模型的深化,是对系统进行分析的基础。重点在于对框图化简原则的理解、熟练应用、求解闭环传递函数的过程;
2.学情分析:学生对微分方程、传递函数、系统框图等数学模型有了一些了解,但在学习上存在畏难情绪,另一方面,学生也有一定的计算能力,理解能力,如果设计好难度梯度,学生也可以爬上去;
3.教学策略:老师:首先介绍框图的等效变换原则,其次介绍相加点和分支点的移动规则,让学生记好笔记,最后演示典型例题,总结方法、规律;学生:跟随老师认真听讲,记好笔记,在草稿纸上边听边算。
教学过程
教学环节
(时间分配)
教师活动(任务)学生活动(任务)备注组织教学
(2分钟)
维持纪律、清点人数等迅速进入上课状态
复习回顾(3分钟)回顾相关知识点
1.传递函数的求解
2.结构图的绘制
与老师共同回顾所学知识点,做到
温固而知新
新课导入(3分钟)
通过回顾传递函数的求解和结构图的
绘制引入本节课目标、内容。
认真听讲、积极思考。
精讲留白(40分钟)任务一框图的等效变换原则
1. 串联连接
图2-11 串联连接
方框与方框通过信号线相连,前一个方
框的输出作为后一个方框的输入,这种形式
的连接称为串联连接。
2. 并联连接
图2-12 并联连接
两个或两个以上的方框,具有同一个输
入信号,并以各方框输出信号的代数和作为
输出信号,这种形式的连接称为并联连接。
3. 反馈连接
图2-13 反馈连接
一个方框的输出信号,输入到另一个方
框后,得到的输出再返回到这个方框的输入
端,构成输入信号的一部分。这种连接形式
称为反馈连接。
认真听讲,做好笔记
初步自我分析问题
积极思考
任务二相加点和分支点的移动规则
1. 综合点的后移
图2-29 综合点后移
综合点后移证明推导(移动前后):
图2-34 综合点后移等效关系图
综合点前移:
图2-35 综合点前移
移动前后:
图2-38 综合点前移等效关系图
2、综合点之间的移动
图2-39 综合点之间的移动
结论:多个相邻的综合点可以随意交换认真听讲,做好笔记,与老师形成良好的互动
认真听讲,做好笔记
认真听讲,做好笔记
位置。
3、引出点的移动
图2-41 引出点后移等效变换图
图2-43 引出点前移等效变换图
引出点之间的移动
图2-44 引出点之间的移动
相邻引出点交换位置,不改变信号的性质。认真听讲,做好笔记方法综合,交流讨论
独立学习(20分钟)
组织学生通过看书、补充笔记独立学
习,并完成“亮、考、帮”作业
完成读书笔记和“亮、考、帮”
作业
小组讨论(15分钟)
组织4人小组开展讨论,巡回督促所有
学生认真参与
讨论:化简例题,并求解传递函数
例:系统动态结构图如下图所示,试求
系统传递函数C(s)/R(s)。
图2-50 系统动态结构图
围绕作业和“亮、考、帮”讨论
认真思考,积极发言
(例题分析)
本题特点:具有引出点、综合交叉点的
多回路结构。
解题思路:消除交叉连接,由内向外逐
步化简。
解题方法一之步骤1
方法综合,交流讨论将综合点2后移,然后与综合点3交换。
图2-51 系统动态结构图变换
解题方法一之步骤2
图2-52 系统动态结构图变换
解题方法一之步骤3
图2-53 系统动态结构图变换
解题方法一之步骤4:内反馈环节等效
变换
图2-54 内反馈环节等效变换
解题方法一之步骤5:内反馈环节等效
变换结果
图2-55 内反馈环节等效变换结果