4.6 控制系统的实现学历案-2025-2026学年地质版高中通用技术必修二

第六节 控制系统的实现 1.学习目标： （1）能根据控制系统的设计方案，搭建一个简易的控制系统装置。 （2）学会调试运行和综合评价简单的控制系统，并能提出改进方案。 （3）参与和体验控制系统设计的实施、调试、优化过程，能够安全而又负责任地参与技术活动，具有良好的合作和交流的态度，能够感受解决技术获得劳动成果带来的喜悦。 2.评价任务： (1)完成检测作业6 (2)完成亮度可调节灯设计 3.教学过程： 教学 过程 教学活动 学生 活动 导入 新课 控制系统设计的一般思路： 1.了解被控对象的基本特征 2.确定被控量与控制量 3.确定控制系统构成方案 （ 闭环控制利用反馈作用，可以使被控量的误差做到很小。） 4.绘制系统框图 思考回答 问题 案例 分析1 命题A亮度可调台灯的制作： 制作内容: 亮度可调台灯作为一个装置，由两部分组成: (1)灯体、灯座、灯罩、灯头——非电部分。 (2)控制电路——电气部分。 因此，制作的内容也是两部分: (1)非电部分。 (2)电气部分。 制作要求: (1)非电部分的设计方案，由各小组自行拟定。 (2）电气部分。首先根据上一节中原理性设计方案，进行具体的电路制作﹔然后，根据上一节中实用性设计方案,进行具体的控制电路的制作。命题B一种减压水箱的模拟实施 思考 讨论 案例 分析2 命题B减压水箱的模拟实施： 减压水箱养鸡场水源一般用自来水。自来水的水压相对较大，而鸡用自动饮水器需要较低的水压，且要控制在一定范围内。这就需要在饮水器前端设置减压装置，以实现自动降压和稳压的技术要求。减压水箱是普遍使用的减压装置。减压水箱的结构如图4-33所示。 模拟实施内容: (1)选用合适的容器作为水箱箱体。 (2）选择合适的浮球阀、浮子。 (3)在箱体上钻孔。 (4）安装浮球阀、浮子等零件。 (5)在进水口前端加装进水阀,并接通自来水。 实施要求: ( 1)实施前要画出拟制作的装置草图。 (2)钻孔前要在箱体上画好线。 (3）注意实施过程中的安全。 思考 讨论 控制系统的调试法 命题A亮度可调台灯的调试 调试步骤: 亮度可调台灯调试,这里主要是指控制电路的调试。 电路调试,一般要分两大步进行: (1)通电前,电路的检查与检测。 检查内容:各元器件的位置、参数值、连接是否正确;焊点是否可靠。 检测方法:可先按照电路图逐段检查,必要时,还要用万用电表检测。 (2)通电调试。 调试内容:用电表逐段检查电路所能承受的电压是否正常﹔旋动旋钮（即改变电位器拉头位置)，观察灯泡亮度改变的情况。 调试中应注意的问题: (1)注意安全。在通电调试之前,要请教师来检查。教师同意后才可通电，切不可擅自行动。 (2)对原理性方案的调试，除了要观察亮度可调的情况之外，还要特别注意观察存在的问题,并找出原因。 (3）调试中，如没达到预期目的,要暂停调试,认真查找、分析原因，改正后方可恢复调试。 (4）调试的全过程要分工明确，按步进行;要有专人认真做记录（包括每次调试的内容及现象、数据、问题、改正等). 命题B减压水箱的调试 调试步骤: (1）进水前,按结构图检查,包括各部分安装是否正确,浮子上下活动是否灵活、可靠。 (2）进水调试，包括观察箱内水面变化与浮子升降的对应情况，自动关闭浮球阀，并及时停止进水情况。 ( 3)调整水位设定的高度。 思考 总结 控制系统评价改进 1.评价的内容与方法： 控制系统设计的评价内容涵盖多个方面。如设计方案评价，包括方案的可行性、方案的特色与先进性、方案的难点与实现措施等;制作水平评价,包括工艺水平、系统可靠性等;性能评价，包括适用性、性价比等。 对于控制系统方案初步设计的评价内容则着重于: (1)设计方案的可行性。包括确定系统的被控量、控制量的科学性，采用开环或闭环控制的可行性，控制系统组成的可行性与可实现性。 (2）绘制控制系统框图的正确性。 ( 3）系统抗干扰措P的合理性。 (4） 系统的制作与调试的水平评价。 2. 改进与创想： 经过设计、制作、调试等过程实践，特别是在遇到挫折、偏差、问题时，你一定会产生很多思考，把它们集中起来，你有哪些改进意见?有哪些创意?大胆提出来!不要让金点子的火花轻易消失。 讨论 技术 实践 自动开盖垃圾桶设计： 垃圾桶为了美观和避免散发异味，都设计了桶盖，但是这样也带来了不便，每次扔垃圾的时候都需要打开桶盖，特别是桶盖比较脏时，有些人就不愿意打开桶盖，将垃圾随意放在桶外。 针对这种情况，我们能否利用我们学习的开环控制系统设计实现一个自动开盖的垃圾桶？ 总结 控制系统的实现，是指根据控制系统的设计方案，进行制作、调试、运行、改进设计方案等，实现有别于设计，实现是设计的延续。 实现的重点在于制作或实施、调试、评价和改进等方面。 学生 总结 4.检测与作业 1. 在孵化箱温度控制系统设计过程中，卫同学想增加一个高温报警子系统，当孵化箱温度控制出故障时，若内部温度过高，则发出报警声。要设计该报警子系统，下列构思不可行的是（D） A. 执行器可选用电子开关 B. 扬声器可以用作被控对象 C. 控制器可以采用带有温度传感器的控制电路 D. 因为要检测温度，所以要通过闭环控制系统实现 2. 如图所示是喷漆室的空调送风控制系统原理图，当压力传感器检测到风机出风口处的压力低于设定值时，PLC运算控制器控制风机电机提高转速，使风机出口处的压力升高到设定值。下列关于该控制系统的分析中正确的是 （C） A. 该控制系统是开环控制系统 B. 输入量是压力传感器检测到的压力 C. 输出量是风机出口处的压力 D. 执行器是压力传感器 3. 如图所示是人行道喷水警示控制系统示意图，在红灯时段微波传感器检测到行人越过边界时，控制器启动水泵使喷头喷出水雾，以警示行人。关于该控制系统，以下说法中正确的是（D） A. 被控对象是人行道 B. 控制方式属于闭环控制 C. 太阳光是该控制系统的干扰因素 D. 执行器是水泵 4. 如图所示为电热水壶。其工作原理为，按下电源开关，发热底盘通电加热，当水沸腾时产生的水蒸汽使感温元件的双金属片变形，这种变形通过杠杆原理推动电源开关断电。因电源开关断电后不可自复位，故断电后水壶中的水不会自动再加热。用控制系统方框图表示电热水壶温度控制系统，被控对象的确定合适的是（D） A. 电源开关 B. 双金属片 C. 发热底盘 D. 水壶和水 5. 学后反思 理论性较强，对学生和授课老师要求较高，还是要以丰富的生活实际案例来讲解。 — 1 — 学科网（北京）股份有限公司 $