12.闭环控制助稳定（教学课件） 信息科技人教版六年级上册（新教材）

该小学信息科技课件聚焦闭环控制的特点、应用及反馈优化作用，课堂导入以上节课微波炉反馈功能（环形数据流动）为支架，衔接旧知引出闭环控制，搭建前后知识学习脉络。 其亮点是通过任务驱动与实例分析，结合空调温度控制任务单（补充流程、搭建算法流程图）培养计算思维，利用饮水机虚拟仿真活动提升数字化学习与创新能力。采用表格对比开环与闭环，小结清晰。学生能提升问题解决能力，教师可借助任务单和练习提高教学效率。

第3章 有了反馈更优化 闭环控制助稳定 第12节 人教版·六年级 学习目标 01 课堂导入 02 新知探究 03 知识总结 04 智慧挑战 05 兴趣园地 06 目录 CONTENTS 2 能结合控制系统实例描述闭环控制的特点 了解闭环控制系统的应用 学习目标 了解反馈对控制系统的优化作用 课堂导入 上节课，我们已经设计了一个具有反馈功能的微波炉，并画出了它的工作过程示意图。找一找，示意图中有个环形，而数据就在这个环中流动。与开环控制对应，你会给这个微波炉的控制过程起个什么名字呢？ 闭环控制 控制系统工作时，如果存在反馈，这种控制过程就属于闭环控制。 在闭环控制过程中，在输出端和输入端之间存在反馈通路，控制系统的输出对工作过程有影响。 新知探究 加热食物 食物温度 未达到阈值 检测温度 下面来看看闭环控制的微波炉是怎样控制加热过程的 新知探究 1.设置一个参考温度T0（阈值，即食物加热后的温度），如T0=40℃。 2.检测食物温度，得到温度T。 3.把T与40℃（阈值）进行比较。 4.判断： （1）如果T<40℃，说明食物还没有加热好，输入端获得反馈数据，产生新的输入数据，继续加热； （2）否则，食物温度符合要求，输出加热结束的指令，微波炉停止工作。 目前我们可能还买不到这种闭环控制的微波炉，那么生活中有哪些设备的控制属于闭环控制呢？前面提到的空调自动控制室温恒定的过程中，就属于闭环控制。 新知探究 停止降温 降温 高于设定的温度 低于设定的温度 1.参考闭环控制的微波炉加热过程的描述，补充空调控制温度的过程。 (1)设置一个参考温度(阈值)T0=___________ (2)检测室内温度，得到温度T (3)把T与T0__________________ ①如果____________________________________ ②否则，__________________________________ 新知探究 学习任务单 活动1 制热22℃ 进行比较 T≥T0，那么空调停止制热 T＜T0，那么空调继续制热 2.补充工作过程示意图中的计算环节（设制热22℃为阈值）。 新知探究 计算 _________________ __________________ __________________ ，生成指令 输入 制热22℃ 阈值 输出 空调制热或停止制热 当前 温度 检测到的温度T与阈值22℃比较 检测 检测到的温度 反馈 学习任务单 活动1 3.参考上一页微波炉算法流程图，拖动如下模块，完善空调控制室内温度的算法流程图。 新知探究 学习任务单 活动1 设定温度阈值T0为22℃ 检测装置检测 室内当前温度T T<T0? 空调继续制热 空调停止制热 空调中安装了温度传感器，随时检测房间温度，并与目标温度作比较（相应的计算），只要两个数值之间存在差值，空调就会通过自动控制进行调节，产生新的输出，最终使房间温度保持22℃的相对稳定状态。 新知探究 设定温度阈值T0为22℃ 检测装置检测室内当前温度T T<T0? 空调继续制热 空调停止制热 是 否 以闭环控制为主的系统可称为闭环控制系统。这种系统比较显著的一个目的是保持控制对象（如室内温度、土壤湿度、液位等）稳定。 新知探究 以小组为单位，上网查阅资料，了解闭环控制系统主要有哪些特点（说出2～3个），在我们生活中有哪些应用（举2～3个例子）。 1. 闭环控制系统主要的特点有哪些? 答：_________________________________________________________ ____________________________________________________________ 2. 闭环控制系统在我们生活中的应用有哪些？ 答：_________________________________________________________ ____________________________________________________________ 新知探究 学习任务单 活动2 闭环控制系统能“检测——自动调节——保持稳定”。与开环控制系统比较起来，闭环控制系统存在反馈，因此自我调节能力比较好，抗干扰能力强，更能保证最终的输出结果更趋近于人们的预期目标，促进控制系统的优化。 但闭环控制系统的结构相对比较复杂，因此成本往往也比开环控制系统高。 新知探究 闭环控制系统的特点 进行检测 自动调节 保持稳定 闭环控制系统在生产生活中有着广泛的应用，除了前面提到的空调，实际生活中还有电冰箱、保温的电水壶、空气净化器，以及农业生产中的恒温蔬菜大棚、自动蓄水池等。 新知探究 想一想，开环控制、闭环控制的区别和特点是什么呢？ 新知探究 控制类型 核心特征 有无反馈 典型案例 开环控制 闭环控制 控制类型 核心特征 有无反馈 典型案例 开环控制 单向执行， 无法自我调节 无 发条小车，洗衣机 闭环控制 反馈循环，能够自我调节，保持系统稳定 有 恒温空调，电冰箱 开环与闭环控制的区别 知识总结 闭环控制助稳定 存在反馈的控制系统属于闭环控制 案例：空调温度控制、大棚温湿度控制 闭环控制能自我调节，抗干扰能力强，助系统稳定 2.闭环控制能“助稳定”的关键原因是（ ） A.设定了足够精准的目标阈值 B.具备反馈循环，可实时修正偏差 C.有大功率的执行器保障运行 D.完全不需要人工干预 1.闭环控制与开环控制的本质区别是（ ） A.闭环需要人工操作，开环可自动运行 B.闭环结构更简单，成本更低 C.闭环有反馈循环，能自动调整维持稳定 D.闭环只能用于家电，开环应用范围更广 智慧挑战 智慧挑战 解析：闭环与开环的核心差异是反馈循环，闭环可通过反馈自动调整维持稳定。 答案：C 解析：闭环控制实现稳定的核心是反馈循环，能实时检测实际状态并修正偏差。 答案：B 兴趣园地 自动加热饮水机 学校一般都会配备自动加热的饮水机，保证大家能喝到温开水。以小组为单位，围绕以下问题开展探究活动。 1.适宜人们直接饮用的水温是多少摄氏度？学校饮水机保持的温度是多少摄氏度？答：_________________ 2.影响饮水机加热效果的因素有哪些？答：_________________ 3.这台饮水机使用什么检测装置？获得什么反馈? 答：__________________________________ 25-37℃适宜饮用 25-37℃适宜饮用 温度传感器，检测当前水的温度。 兴趣园地 自动加热饮水机 4.在虚拟仿真工具中运行自动加热饮水机，观察它的工作过程，然后阅读程序，绘制它的工作过程示意图。 计算 _________________ __________________ __________________ ，生成指令 输入 设定水温40℃ 输出 饮水机加热或停止加热 水的 温度 检测到的温度数据与阈值比较 检测 检测到的温度 反馈 谢谢 下节课见！ Thanks！ 人教版·六年级 $