4.4 控制系统的干扰学历案-2025-2026学年地质版高中通用技术必修二

第四节 控制系统的干扰 1.学习目标 (1)了解干扰现象和反馈原理。 (2)能结合实例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素。 (3)能结合控制系统抗干扰的分析，了解闭环控制过程中抗干扰的原理，理解控制系统中反馈环节对提高系统抗干扰能力的作用。 (4)通过技术试验的探究、讨论，逐步培养采用技术手段模拟现实、深入分析技术现象、应用技术方法解决问题的意识。 (5)培养学生抗干扰的能力，提高自制力，养成优良的意志品质 2. 学习内容、学习重难点分析 项目 内容 教学 重点 1、让学生能够分析简单控制系统中的干扰，理解克服干扰的基本原则，分析克服干扰的具体方法，并结合开环和闭环控制进行对比； 2、对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。 教学 难点 1、分析克服干扰的具体方法； 2、分析闭环控系统的基本组成及工作过程 3、教学过程 教学 内容 教师活动 学生活动 导入：闭环控制系统的干扰与反馈 一、幻灯片展示问题：乘坐飞机之前哪些话不宜说？ A随时来电 B旅途愉快 C一路平安 D一路顺风 教师总结飞机在受到风和电磁波干扰的时候出现的反应，引出干扰因素的概念。 学生观看PPT、思考，回答 干扰 因素 1. 什么是干扰？ 在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素，这类影响称作干扰作用。 2、在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。控制系统在工作过程中尽量克服干扰，使被控量稳定。 3、干扰因素的来源？（人体体温控制为例子） 学生观看图片、思考。理解干扰因素的概念 1. 列举生活中的干扰： （1）风、雨对汽车、行人行驶 （2）手机对飞机导航的干扰 （3）外界光线对教室投影效果的干扰（课堂演示） （4）在电冰箱的温度控制系统有干哪些扰因素？ 2. 干扰存在的普遍性 在几乎所有控制系统都存在着干扰因素，干扰不可能被杜绝，但可以被克服。 学生思考：上面的生活案例中的干扰如何克服？ 3. 思考: 生活中哪些干扰因素是可以利用的？如何进行利用？ （啤酒瓶倒放预防地震） 学生观看图片、思考并回答相关问题。 思考回答 控制系统中的反馈 分析游泳池注水案例： 当抽水时间到了，可是有时水满了，有时却未满，很难达到自己的期望值，为什么会出现这种情况呢？ 分享结论：系统各个环节都受到不同因素的干扰，导致结果不是人类所期望的值。（水压、外界蒸发等） 学生认真观察、思考，回答问题。 1、提问：如何排除外界干扰，使游泳池的水位达到我们心目中期望的水位呢？ 分享结论：增加一个反馈环节，使输出量与输入量对比 2、反馈的概念：将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程就是反馈。 思考 回答 闭环控制系统中的工作过程 1、闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近 2、“家庭抽水马桶工作原理”案例分析？ 3、讨论通过什么方式，可以使其马桶节约用水？ 思考、讨论，让学生描述抽水马桶的控制工作过程，并填写其闭环控制方框图 反馈环节的重要性 1. 什么是反馈:（重点补充） 控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较 的过程，就是反馈. 2. 案例分析：投篮 这个投篮过程中的人的眼睛相当于什么？大脑、手又相当于什么？人在投篮时有没有信息的反馈过程？ 请分析得出系统控制框图。(学生分组讨论后尝试绘制) 3. 体验反馈：课堂小游戏“画眼睛” 思考：这个游戏中的人的眼睛相当于什么？大脑、手又相当于什么？人在“画眼睛”时有没有信息的反馈过程？ 4. 思考讨论：反馈的重要性？ 5. 案例分析：“盲道”的作用 思考 讨论 案例 分析 飞机俯仰姿态（角）控制系统分析： 观察与说明:你注意过飞机是怎样飞翔的吗?你了解飞机是怎样起飞升空的吗? 其实，它们都在昂首飞行，只是昂首的程度随着时间段的不同而有所不同(图4-23、图4-24)。 图4-24中,θ (t)为俯仰角,表示飞机俯仰姿态; δ(t)为尾(升降)舵偏转角,表示舵状态。 功能: 实际的俯仰角θ (t)按照指令θ (t)的要求而变化，即输出要跟随着输入的变化而变化，称之为随动控制 思考 讨论 合作 探究 怎样理解反馈的作用： 对于闭环控制来说，反馈的作用是随时随刻将被控量(如实际水位、实际体温、实际俯仰角等）的信息传递到比较环节,从而形成偏差量(如水位偏差、体温偏差、俯仰角偏差等)。因此，闭环控制实质上是偏差控制。这里，反馈起到了至关重要的作用。 思考 讨论 总结 干扰因素是在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素。 反馈是指控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。进一步认识了闭环控制系统的工作过程。 2.检测与作业 1.完成表格： 控制系统 反馈 控制精度 结构 成本 应用范围 开环 闭环 2. 学习了干扰与反馈，干扰因素的克服，但有些干扰因素是可以利用的，请查阅资料，了解这方面的情况。（课后任务） 3. 某花农正在筹建一个小型花房，花房的温度冬季一般控制在18摄氏度左右，夏季一般控制在25摄氏度左右，请画出花房的温度控制系统方框图，简要说明它的工作过程。（判断控制系统种类，找到对应的装置） 3.反思 控制系统的干扰在生活当中有着丰富的应用，引导学生开阔思维，结合生活来学习。 — 1 — 学科网（北京）股份有限公司 $