人教版（2024）六年级全一册 第27课《定速巡航的控制》

义务教育信息科技（2024）六年级　　　　　　　　　　 第1课时 第七单元　汽车里的小奥秘 六年级下册 第27课 定速巡航的控制 1 1 2 知道定速巡航系统的功能和模块组成。 能通过反馈机制设计汽车的速度控制算法。 学习目标 3 了解定速巡航程序的实现，感受计算机对控制系 统功能实现的作用。 2 第27课 课堂导入 小夏爸爸开车带全家人出门旅行，上高速公路后，发现车很少，畅通无阻。爸爸说他开启了定速巡航功能，这样能让脚轻松一些。小夏很好奇，定速巡航是怎么一回事？定速巡航系统的基本工作过程是怎样的呢？ 让我们一起去揭开这个秘密吧！ 定速？是不是速度是稳定的呢？ 问题情境 学习活动 一 了解定速巡航系统 三 通过程序模拟定速巡航 二 分析定速巡航车速控制的算法 第27课 学习活动 4 什么是定速巡航？怎么操作？ 一、了解定速巡航系统 视频1：定速巡航知识介绍 视频2：汽车上定速巡航按钮介绍 上网查阅更多的关于定速巡航的视频。 第27课 学习活动 建议教师上网搜索相关视频资料 5 定速巡航系统用于保持汽车车速稳定，旨在帮助司机减少驾驶疲劳并提高行车安全性。 定速巡航系统由多个功能模块组成，主要为反馈和闭环控制中的车速传感器、控制器等。 一、了解定速巡航系统 第27课 学习活动 6 了解定速巡航系统 定速巡航系统主要在高速公路上使用，驾驶员不用踩加速踏板就能自动保持车速，使车辆以稳定的速度行驶，缓解驾驶员的疲劳感并提高行车的舒适性。 7 一、了解定速巡航系统 车速传感器实时检测车辆当前的速度，并将数据输入。 根据计算结果，控制车辆的加速和减速。 ·如果车速超过阈值，会减少油门输入或适度踩下刹车以降低速度。 ·如果车速低于阈值，会适度增加油门输入以提高速度。 第27课 学习活动 8 从这个图，你发现它属于什么控制方式？ 输入 输出 计算 检测到的速度与阈值比较；根据结果生成指令 检测 反馈 检测到的 当前速度 设定的速度（阈值） 加速踏板 工作 速度 第27课 学习活动 一、了解定速巡航系统 9 提示：隐含着闭环控制。 二、分析定速巡航车速控制的算法 第27课 学习活动 1．定速巡航系统通过持续的检测和调整，使车辆逐渐接近并保持在设定速度范围内。不断检测车速并根据误差信号调整对加速踏板的控制，以使车辆保持稳定的速度前进。你认为这个过程是闭环控制还是开环控制？ 10 2．根据定速巡航系统中“如果车速超过目标速度，系统会减少油门输入以降低速度；如果车速低于目标速度，系统会适度增加油门输入以提高速度”这个功能，绘制算法流程图。 提示：这里隐含着闭环控制。传感器不断在检测车速，系统不断进行判断……这是一个循环的过程，需要关闭定速巡航系统才能结束这个过程。 第27课 学习活动 二、分析定速巡航车速控制的算法 11 这是定速巡航算法流程图，你画对了吗？同时，你发现它有什么特点？ 传感器不断在检测车速，这是一个循环的过程，需要关闭定速巡航系统才能结束。 第27课 学习活动 二、分析定速巡航车速控制的算法 三、通过程序模拟定速巡航 1．活动内容：改变车辆当前的速度，控制制动踏板和加速踏板，使汽车保持一定的速度。 2．活动环境：Python编程环境。 3．活动目的：感受利用程序设计语言控制系统功能的实现方法，感受计算机在过程与控制系统中的作用。 第27课 学习活动 13 一起来读一读这段程序。 三、通过程序模拟定速巡航 第27课 学习活动 14 读一读另一个同学编的程序。 三、通过程序模拟定速巡航 第27课 学习活动 def main(): print ("请输入定速巡航的速度：") speed = int(input()) print ("定速巡航的速度是",speed,"km/h") while 1: print("当前车速是？") nowspeed = int(input()) if nowspeed > speed: print("当前车速",nowspeed,"km/h,减速") elif nowspeed < speed: print("当前车速",nowspeed,"km/h,加速") else: print("当前车速",nowspeed,"km/h,保持速度") # 增加调用main()函数 if __name__ == '__main__': main() 15 4．活动过程： ① 进入编程环境，打开定速巡航模拟程序； ② 观察程序中哪一部分代码是对速度的判断； ③ 在代码中，将汽车的当前速度改为40千米每小时，判断汽车应该加速还是减速； ④ 在代码中，将汽车的当前速度改为20千米每小时，判断汽车应该加速还是减速； ⑤ 在代码中，设定的速度（阈值）是多少？改为另一个数值，再运行程序。 三、通过程序模拟定速巡航 第27课 学习活动 5．活动总结： （1）汽车当前速度改变了，相当于改变了定速巡航系统的什么？导致发生什么变化？ （2）如果阈值改变了，相当于改变了定速巡航系统的什么？导致发生什么变化？ 三、通过程序模拟定速巡航 第27课 学习活动 改变了输入 导致控制系统的输出发生了变化 改变了输入和计算规则 导致控制系统的输出发生了变化 控制定速巡航的程序中，车速的改变，相当于改变了定速巡航系统的输入，就会导致速度差值有所变化，系统会对车速进行相应的调整；改变速度阈值，相当于改变了定速巡航系统的计算规则，系统会根据当前车速和新的计算规则进行车速调整。 三、通过程序模拟定速巡航 第27课 学习活动 我只要修改程序中定速巡航的速度，判断条件就会发生变化。 是的，控制系统的输出也会发生变化。 可见，计算机程序是实现控制系统功能的重要途径。 三、通过程序模拟定速巡航 第27课 学习活动 19 1．定速巡航系统需要不断对速度进行检测，然后与标准速度进行比较，根据结果对速度进行相应调节。 2．定速巡航系统存在反馈，是一个闭环控制系统。 3．利用流程图描述定速巡航的算法，可以更清楚地理解系统的工作原理。 第27课 课堂总结 20 1．定速巡航系统对车速的控制属于开环还是闭环？与前面接触过哪些控制系统类似？ 第27课 拓展与提升 属于闭环控制。与前面接触的土壤湿度控制、光照强度控制、温度控制等系统类似。 21 2．定速巡航系统启动后，人们首先要设定一个标准速度（如80千米每小时），然后汽车就会保持这个速度行驶。如果正前方约49米有辆车，速度是60千米每小时， 汽车能否自动降低标准速度，以避免碰撞事故的发生呢？请查阅“智能巡航控制”“自适应定速巡航”等资料，了解更加智能、更加安全的定速巡航功能。 第27课 拓展与提升 22 1．提示：复习闭环控制的工作过程。 答案提示：整个系统采用闭环控制的机制，通过持续的检测和调整，使车辆逐渐接近并保持在目标速度范围内。控制器不断监测车速并根据误差信号来调整油门和刹车的输出，以使车辆保持稳定的目标速度。 2．提示：自适应巡航比定速巡航更智能，它是一种基于雷达技术的驾驶辅助系统，它可以感知前方车辆的距离和速度，并根据前方车辆的速度自动调整自己的车速，以保持安全距离。 第27课 拓展与提升 23 下课啦！ $$