1.1控制系统寻特点（教学课件）-六年级信息科技下册同步教学（清华版·2024）

控制系统寻特点 1 目 录 01 如何组成控制系统 02 控制系统有哪些主要特点 03 我们如何分析控制系统 2 智慧农场是现代农业发展的创新模式。智慧农场能够自动感知环境变化，精准地为农作物提供适宜的生长条件，实现高效生产。这正是强大的控制系统在发挥作用。在智慧农场中，无论是光照、温度和湿度的适时调节，还是灌溉与施肥的精准控制，都离不开控制系统，如图所示。本节课，就让我们一起揭开智慧农场高效运作的神秘面纱吧！ 3 控制系统的组成 控制系统广泛存在于我们的生产和生活中，如校园广播系统会按照设定的时间自动播放广播；智能路灯会根据光线的明暗自动亮灭；自动感应水龙头可以通过感应手的靠近控制出水…… 控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。 4 如图所示，智能灌溉系统中的土壤湿度传感器负责采集土壤水分变化的数据；控制器负责接收传感器传来的信息并进行分析和计算，从而做出决策；而灌溉设备，也就是执行器，则可以根据控制器的指令执行浇水任务，完成灌溉。 5 6 在智慧农场中，传感器起着非常重要的作用。各种各样的传感器就像智慧农场的“眼睛”，能够帮助我们发现很多重要的情况。 如图所示，土壤湿度传感器能够监测土壤湿度的大小；温度传感器可以感知温度的高低；光照传感器能够感知光照是否充足等。这些传感器把收集到的信息传递给控制中心， 控制中心会根据这些 信息做出相应的决策， 如浇水、控温、调节 光照等，让农作物在 最适宜的环境中生长， 从而提高农产品的产 量与品质。 7 探索 结合生活中的案例，列出你能发现的控制系统，与小伙伴进行分组讨论，说出这些控制系统的功能及它们有哪些组成部分，并填写在表中。 控制系统 功能 组成部分 空调系统 调节室内温度 温度传感器、控制器、压缩机、风扇等 8 1. 整体性 控制系统是由各个部分按照一定的结构组合而成的一个整体。例如，智能灌溉系统由土壤湿度传感器、控制器和灌溉设备等组成，这三个主要部分相互配合，缺一不可。 控制系统的主要特点 9 2. 功能性 无论何种类型的控制系统，都具有某种特定的功能，以满足特定的需求或达成特定的目标。如表所示，在智慧农场中，智能灌溉系统能够根据土壤的实际湿度情况，自动、精准地进行灌溉，确保农作物既不会缺水干旱，也不会因过度灌溉而受损；智能温控系统根据室内环境温度，自动调节加热或制冷设备，使温度维持在适宜农作物生长的范围；环境监测系统基于农场内各类传感器收集的光照、温度、湿度、土壤肥力等数据，实现对农场环境的实时监测、评估及预警。 系统名称 系统功能 智能灌溉系统 自动、精准灌溉 智能温控系统 自动调节温度 环境监测系统 环境监测、评估及预警 10 3. 相关性 控制系统中的各个部分并非孤立存在，它们之间存在着密切的关联。一旦某一部分发生变化，很可能会对其他部分产生连锁反应，进而影响整个系统的运行效果。而且，一个控制系统往往与其他控制系统存在一定的相关性。 11 如图所示为智能灌溉系统相关性示意图。如果土壤湿度传感器出现故障，提供了错误的低湿度数据，控制器就会误以为土壤水分不足而启动灌溉设备进行灌溉，进而导致积水过多，影响农作物正常生长。此外，智能灌溉系统往往与农场的气候监测系统有关。气候监测系统提供的降雨信息能辅助智能灌溉系统做出更精准的灌溉决策。 12 探索 校园广播系统是我们校园生活中不可或缺的一部分。请从校园广播系统的整体性、功能性、相关性三方面展开探究，填写下表。 探究方面 具体内容 你的发现 整体性 功能性 相关性 13 分析控制系统 在我们的日常生活中，到处都有控制系统在发挥作用。那么我们怎么分析这些控制系统呢？ 首先，我们要明确这个控制系统的功能是什么，观察它是如何工作的，运用“输入—计算—输出”的计算模式梳理它的工作原理，如图所示。接下来，我们要找出这个系统的组成部分，弄清它们是如何相互配合、协同运作的。 14 请大家试着分析一下教室里的空调系统。 空调能调节室内温度，提供舒适的室内环境。首先传感器获取当前室内温度数据作为输入，然后控制器根据设定温度和输入的数据进行计算，决定制冷制热或保持当前状态，最后通过执行器调节温度。 15 在温度控制方面，智能温室调节系统和空调系统有许多相似之处，都是要让所在的环境温度保持在一个设定好的适宜范围内。它们都有负责感知温度的温度传感器、处理温度信息并下达指令的控制器，以 及具体执行调节温度操作的执行器。在 工作时，通过不断地监测际温度，然后 与设定的温度值作对比，从而依据这个 差异自动做出调整。在调节温度的过程 中，它们按照预设的策略合理地使用能 源，做到既节能又能高效地完成温度调 节任务。 你知道吗？ 16 探索 校园广播系统是我们校园生活中不可或缺的一部分。请从校园广播系统的整体性、功能性、相关性三方面展开探究，填写下表。 探究方面 具体内容 你的发现 整体性 功能性 相关性 17 探索 除调节温室内的温度外，智能温室调节系统还能调节温室内的湿度、光照等。例如，在智能温室大棚中，适宜番茄生长的光照强度为 3 万～5 万勒克斯。当光照强度低于 1 万勒克斯时，番茄的光合作用减弱、养分合成不足，生长缓慢，需要开启补光灯为番茄补光；当光照强度超过 7 万勒克斯时，番茄的光合作用会因为光照过强受阻，光呼吸作用增强消耗增多，从而生长变慢甚至停滞，这时需要控制遮阳设备给番茄遮光。 18 探索 （1）请按“输入—计算—输出”的计算模式补充图所示智能温室调节系统工作过程示意图。 （2）说一说，智能温室调节系统将室内光照强度从 1 万勒克斯调整到3 万勒克斯的过程。 19 我们的教室中通常配备灯光控制系统、温度控制系统、多媒体系统等。如何改进这些控制系统呢？例如，为灯光控制系统增加人体感应功能，教室无人时灯光自动关闭，实现节约能源的目的。类似地，为温度控制系统添加智能预测功能，依据室外天气状况提前调整室内温度，让我们身处更为舒适的环境中。 请各小组合作探究，从改进方向、可实现的功能以及可能用到的设备等方面展开分析。 你知道吗？ 20 谢谢观看 21 $$