3.控制环节我来辩（教学课件）-六年级信息科技上册同步教学（泰山版2024）

第3课 控制环节我来辩 泰山版2024 六年级上册 第1单元 身边的控制系统 1 趣味导入 感应水龙头真好用，手一伸就可以自动出水。 2 趣味导入 手离开后，还会自动停止出水。 3 趣味导入 这项功能是借助传感器，由控制系统实现的。 4 感应水龙头是生活中常见的控制系统，它的工作过程可以分为哪些环节呢? 做中学 环节1：________________________________________________ 环节2：________________________________________________ 控制系统是一种通过对若干个环节进行控制，确保设备能按照设定的要求达到预定目标的系统。 做中学 思维导航 控制系统一般可以将控制过程抽象为输入、计算、输出三个典型环节。 做中学 思维导航 我们以感应水龙头出水为例来分析控制系统的这三个典型环节吧! 做中学 做中学 环节1：输入 把手靠近感应区，感应器接收到信号。这个操作被视为输入环节。 做中学 环节2：计算 控制器接收传感器传来的信号，进行计算，产生开启指令，并把指令传给电磁阀，这是计算环节。 做中学 环节3：输出 电磁阀门收到指令，打开阀门，水流流出这是输出环节。 做中学 系统方框图由方框和箭头组成，用于表示系统的各个环节、信号传递方向以及相互之间的关系，是一种常用的系统图形化表示方法。 做中学 用系统方框图把感应水龙头出水的流程表示出来。 做中学 感应水龙头工作原理 做中学 当我们用完水，感应水龙头又是怎么停止流水的？你能分析这 个过程吗? 做中学 感应水龙头通过红外线或其他传感器检测手部存在。 做中学 当手移开，传感器不再接收到信号，便会触发关闭机制。水龙头内部的电磁阀迅速切断水流，从而停止流水。 任何一种过程控制的过程都可以抽象为输入、计算、输出三个典型环节，这些环节的有机组合就构成了一个系统，称为控制系统。 小秘笈 做中学 做中学 生活中的控制系统有很多，你能找到它们的输入、计算、输出三个典型环节吗? 输入环节负责采集信号并转换为计算机能处理的数字信号。 做中学 输入环节： 输出环节则将控制信号转换为模拟信号，驱动执行器实现控制动作。 计算环节： 计算环节由中央处理器执行控制算法并生成控制信号。 输出环节： 输入环节通过传感器获取室内环境参数（如温度、湿度）。 做中学 输入环节： 输出环节则通过执行器（如压缩机、风扇电机等）调节空调设备的运行状态。 计算环节： 计算环节由控制器根据预设算法处理输入数据并决定控制策略。 输出环节： 输入环节是声控模块接收声音信号。 做中学 输入环节： 输出环节则通过继电器等执行器控制灯泡的亮灭。 计算环节： 计算环节由单片机处理声音信号并判断是否触发控制。 输出环节： 练一练 工程师制造了一种机器，它可以按照以下方式转换单词。如果字母的数量是偶数，那么将它直接传递下去，否则，将删除单词的第一个字母；接下来，交换相邻的每对字母，先是第一个和第二个字母，然后是第三个和第四个，以此类推；在最后一个步骤中，将得到的单词进行反转。 例如，单词“CONTEST”被转换为“STTEON”，如下图所示。 练一练 如果我们发送一个单词“STORAGE”，那么我们可以得到什么呢? A.EGAROTS C.EGAROT B.OTAREG D.GERATO 第一步：奇数个字母，删除首字母，TORAGE 第二步：两两交换相邻字母，OTAREG 第三步：单词反转，GERATO 练一练 小丽接到任务:有一个水缸漏水，且漏水的速度是不定的，但要求水面高度维持在某个位置，一旦发现水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。开始小丽用瓢加水，水龙头离水缸有十几米的距离，要跑好多趟才行，于是小丽又改为用桶，一次加一桶，跑的次数少了，加水的速度也快了，但好几次都将缸里的水加得溢出了，还不小心弄湿了鞋，小丽又动脑筋尝试用盆，几次下来，发现刚刚好，不用跑太多次，也不会让水溢出。请你利用控制系统知识分析这个任务的三个典型环节? 练一练 在这个任务中，检测环节是指小丽观察水缸中水面的高度，并将其与所需维持的特定高度进行比较。这相当于控制系统中的传感器功能，用于实时监测被控对象的状态（此处为水面高度）并产生反馈信号。 小丽通过肉眼观察水面高度，判断是否需要加水，这是最直接、最原始的反馈方式。在更复杂的控制系统中，可能会使用电子传感器（如水位传感器）来自动完成这一任务。 第一部分：检测环节（或称为传感环节、反馈环节）： 练一练 控制环节涉及根据检测环节提供的反馈信息，决定采取何种控制措施来调整被控对象的状态。在小丽的案例中，控制环节是她根据观察到的水面高度，决定使用瓢、桶还是盆来加水。 最初，小丽使用瓢加水，但发现效率太低；随后改用桶，虽然效率提高，但容易加水过多导致溢出；最后，她选择使用盆，找到了一个平衡点，既能保证加水效率，又能避免溢出。这个过程实际上是一个手动控制的优化过程，类似于控制系统中的控制器设计，旨在找到最优的控制策略。 第二部分：控制环节 练一练 执行环节是指将控制环节产生的控制指令转化为实际的物理动作，以调整被控对象的状态。在小丽的案例中，执行环节是她拿着盆或桶跑到水龙头处加水，然后将水倒入水缸中。 这个环节对应于控制系统中的执行器功能，负责将控制信号转换为对被控对象的实际影响。在小丽的例子中，虽然执行动作（加水）是由人手动完成的，但在自动化控制系统中，执行器通常是电动或气动的，能够自动响应控制信号并执行相应的动作。 第三部分：执行环节 人工智能是让机器人具备学习和推理能力的一种技术。 知识拓展 人工智能中的过程控制 人工智能的发展离不开一个重要的环节，那就是过程控制。 知识拓展 人工智能中的过程控制 知识拓展 “输入—计算一输出” 的过程 将信息输入给机器人，机器人进行计算和分析，然后输出答案或做出决策。 知识拓展 智能语音助手 我们说出自己的需求后，机器会把语音转换为文本信息进行计算和分析，并根据预设的程序和规则来判断用户需求，最后将答案以声音的方式输出。 33 $$