4.3 简单控制系统的设计 课件-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

第四章 控制及其设计 第三节 简单控制系统的设计 教学内容 学习目标 理解控制、控制系统的含义及其在生活和生产中的应用。 了解手动控制、自动控制和智能控制的特点。 熟悉简单开环控制、闭环控制的基本组成和工作过程，了解反馈的基本原理。 理解控制系统中控制器、执行器和被控对象等的作用，能用框图对一个控制系统进行表达。 能够分析简单的被控对象的基本特征，确定被控量、控制量。   能进行简单的控制系统的设计，并制作一个简单的控制装置，能够对设计方案进行优化。 了解简单的干扰现象及其对控制功能的影响，了解克服干扰的基本方法。 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 第四章 控制及其设计 第一节 了解控制 第二节 控制系统的组成和描述 第三节 简单控制系统的设计 第四节 控制中的干扰 综合学习活动 引入 带童锁的饮水机 有些饮水机的设计没有考虑到儿童在使用时，可能会误操作将热水阀门打开而导致其被烫伤的情况。 为饮水机多加了一个开关，这个开关称为热水锁，在取热水时，必须先按热水锁，然后再打开热水阀，饮水机才能出热水。 简单的控制，也可解决很多实际问题。 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 控制系统设计遵循设计的基本原则。 第一步 确定控制目的。 第二步 确定系统的被控量。 第三步 明确系统各项指标。 第四步 根据前面的要求和参数，确定控制系统的结构。 第五步 建立系统各环节的模型。 第六步 确定待调参数。 第七步 测试系统的性能。 一、控制系统设计概论 控制系统设计的基本过程。 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 LED数码管是由8个发光二极管封装在一起组成“8”字形的器件。 7个发光二极管组成“8”字形的每一段。 1个发光二极管组成一个小数点。 各段分别由字母A、B、C、D、E、F、G、DP来表示。 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 共阴数码管：全部LED的阴级连接在一起，通过阳极控制。 共阳数码管：全部LED的阳级连接在一起，通过阴极控制。 二、设计实例 LED数码管产品 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 共阴极数码管，阴极串联电阻。 显示数字3需要连接5个阳极。 分别连接A、B、C、D、G。 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 1．明确设计目的 一个实用的LED数码显示器通常由多位数码管组成，我们设计只使用一 个数码管，通过适当的设计，完成0～9的显示。 2．确定被控量及设计指标 采用LED作为发光元件，显示的数字是以光的形式展现，所以该设计的被控量就 是LED数码管各段的亮度，且只有亮、灭两种状态。 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 3．确定系统结构 通过上述步骤，我们就可以根据具体的要求来确定控制系统的结构。 怎样控制LED数码管8个段的亮、灭是该设计的关键。 控制系统有开环和闭环、手动和自动等形式，你决 定采取哪种形式呢？ 讨论 你能写出几种实现方案？ 你的方案与其他同学的方案相比有哪些优点和缺点？ 你的方案可行吗？（如材料是否容易得到、加工是否容易、造价是否合理等） 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 4．选择实现方法 让LED数码管显示特定数码最简单的方法就是采用机械开关进行手动控制。 假设我们 要显示数字“3”，且采用共阳极数码管，由数码管各段的排列分布可知， 显示“3”应使A、B、C、D、G段发光。 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 显示数字与连接端的关系： 连接端 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A ● ● ● ● ● ● ● ● B ● ● ● ● ● ● ● ● ● C ● ● ● ● ● ● ● ● D ● ● ● ● ● ● ● E ● ● ● ● ● F ● ● ● ● ● G ● ● ● ● ● ● ● 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 实践活动： 自己动手设计连接能显示其他数字的控制电路。 前面的案例，如果采用共阴极数码管，电路图应怎样修改？ 根据连线图，填写表格 显示3连线图： 系统名称 控制器 控制量 被控对象 被控量 控制类型 控制方式 数码显示 开关 电压 数码管 发光 开环 手动 二、设计实例 　　粤版高中通用技术《技术与设计2》 LED数码显示器的设计 5．部件模型及主要参数的确定 对一个复杂的控制系统，在确定了系统结构后，先要对系统中的各部分建立对应的数学模型，然后进行一些理论分析和仿真。 当系统较