第四章第4节《控制系统的设计与实施》教学案 —2021-2022学年苏教版（2019）高中通用技术必修《技术与设计2》

第四单元 控制与设计 第四节 控制系统的设计与实施 [学习目标] 1、了解简单的被控对象的基本特征，能确定被控量，控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计方案。 2、能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置。 重点把握：设计简单的控制系统。 [课前预习] 1、 控制系统的设计必须考虑的基本问题有： ①明确控制的目的；②分析被控制点对象的主要特征；③确定 ；④分析 ；⑤方案选择；⑥调试、运行和评价；⑦系统的成本、元件、设备分析等。 2、 对于简单点的闭环控制系统，有以下基本要求： （1）一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是 的。 （2）控制系统的 必须符合要求，即系统点的输出值和给定值之差应控制在 之内。 （3）闭环控制系统应有较好的 。 [课堂导学] 【任务一】——探究控制系统的设计要素 1、控制系统设计的一般思路 系统要达到的目标？ 控制的对象？ 被控对象的特性？ 被控量和控制量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？ 2、开环控制系统的设计 【案例分析】——运动会会旗自动升旗控制装置的设计 【学生活动】思考以下问题： 这个系统要达到的目的是什么？ 控制的对象是什么？ 被控对象有哪些特性？ 被控量的控制量分别是什么？ 外界的干扰因素是什么？ 经济实用？ 安全教育与设计。 设计要求：在播放《运动员进行曲》的时间内，控制会旗匀速上升到旗杆顶端 设计分析：被控对象——会旗； 被控量——上升的速度； 控制量——电机的转速； 干扰因素——风力大小、电源电压的波动…… 工作过程： 【任务二】——设计与实施雨水收集池水位控制系统 3、闭环控制系统的设计 简单的闭环控制系统，基本要求： 第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。 第二，控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。 第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。 在进行闭环控制系统的设计时，几项控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。 【案例分析】——设计制作雨水收