第七单元第2课 反馈的原理（教学课件）信息科技苏科版六年级下册（新教材）

第7单元 系统与反馈 第2课 反馈的原理 苏科版·六年级 Contents 目录 学习目标 Learning goal 01 新知探究 Exploring New Knowledge 03 课堂导入 Lead-in 02 知识总结 Knowledge Summary 04 智慧挑战 Smart Challenge 05 part one 学习目标 1/5 01. 学习目标 01 02 能结合控制系统实例描述反馈的基本原理 了解反馈对控制系统的优化作用 part TWO 课堂导入 2/5 02.课堂导入 反馈作为系统控制的手段，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。例如，借助反馈系统，生产流水线上的机械臂能够根据作业要求不断调整自己的动作，以适应环境的变化，从而顺利完成各项任务。 part THREE 新知探究 3/5 03.新知探究 避障传感器是常见的反馈设备之一，如下图所示。它通常配备可调节旋钮，可以根据需求调整其检测距离。 调节次数 机器人停止时离墙面的距离/厘米 第1次 第2次 第3次 实践操作： 尝试调节旋钮，测量机器人停止行走时与墙面之间的距离，填写表格。 03.新知探究 1.在该控制过程中，预设的目标和输出分别是什么？反馈信息又是什么? 2.反馈信息是如何影响机器人运行的? 预设的目标：让机器人能够自动避开障碍物，顺利在环境中移动。 输出：机器人的运动指令（比如前进、转向、停止等动作）。 反馈信息：避障传感器（比如红外传感器、超声波传感器）检测到的障碍物距离、位置等信息。 反馈信息会让机器人控制单元调整运动指令，改变运动状态（如转向、停止），实现避障。 03.新知探究 机器人避障过程示意图，完善机器人避障反馈示意图。 机器人避障过程示意图 机器人避障反馈示意图 避障 电动机 避障传感器 03.新知探究 反馈环路：通过输入预设目标，由控制器下达指令，执行器产生相应的输出，然后将检测的信息反馈到输入端，并与预设目标进行比较，再进一步调节系统的输出 反馈环路通过持续检测系统的实际输出，并与预设目标进行比较，根据比较结果调整系统运行，从而保证系统的稳定。 机器人的主控板是系统的控制器，电动机是执行器。 03.新知探究 系统的输出是系统根据输入进行处理而产生的结果，它可以是物品信息、行为等。检测装置在系统输出过程中检测相关信息，并将其传递到系统的输入端，它反映了系统输出的状态、效果或影响。 思考讨论：空调、恒温烧水壶工作过程中的反馈分别是如何实现的？ 03.新知探究 系统输出是空调运行后对室内环境产生的实际温度效果，是一个物理状态。检测信息是温度传感器对这个实际温度的测量、采集与反馈信号，是用于判断是否达到预设温度的“数据反馈”，它是对系统输出的感知与传递，而非输出本身。 室内的实际温度 温度传感器采集的室内实时温度数据 在空调工作的反馈环路中，系统输出是什么？检测信息是什么？ 两者相同吗？为什么？ 03.新知探究 请设计一个让机器人沿右侧墙行驶的程序，要求机器人在沿墙行驶的过程中，不能触碰到墙体。 讨论 设计让机器人沿右侧墙行驶程序 03.新知探究 机器人、红外避障传感器、数据线、编程软件等 实验准备 03.新知探究 1.将红外避障传感器连接到机器人 实验过程 2.调节红外避障传感器上的电位器旋钮，为机器人设定适当的避障距离 03.新知探究 实验过程 3.用数据线将机器人主控板连接至计算机。 4.启动编程软件，单击左下角的“扩展中心”，选择并加载“智联车”。 03.新知探究 5.编写“机器人沿右侧墙行骤”程序，实现机器人沿墙行驶的功能。在行驶过程中，机器人要避免触碰到墙体。 实验过程 03.新知探究 实验过程 实验结论： 通过实验，我们发现 机器人借助红外避障传感器获取障碍物（墙壁）信息，并反馈给主控板，主控板做出判断，指挥机器人沿着右侧墙行驶，且不触碰墙体。 6.选择COM口，连接设备，将程序下载到机器人主控板中。运行机器人，观察其行驶情况，并进行调试。 思考交流： 机器人在左转或右转时，驱动轮的转速是如何调整的？如果要实现机器人的加速转向，驱动轮的转速又该如何调整？ part FOUR 知识总结 4/5 04.知识总结 反馈的原理 了解反馈的基本原理 控制系统中的反馈环路 反馈环路在控制系统的作用 part FIVE 智慧挑战 5/5 05.智慧挑战 01 某智能定速巡航系统在汽车上坡时，车速会因阻力增大而下降。系统通过速度传感器检测到车速低于设定值，自动加大油门，使车速恢复到设定值。这个过程中，反馈对控制系统起到了什么优化作用？ A. 让系统无视外界变化，保持固定输出 B. 使系统能够自动抵抗外界干扰，维持目标稳定，提高了控制的准确性 C. 使系统反应变慢，容易出错 D. 只增加了成本，没有实际好处 答案：B 解析：反馈在控制系统中的主要优化作用是抵抗干扰、提高精度和稳定性。汽车上坡时，外界干扰（阻力增大）使车速下降，如果没有反馈（开环控制），车速就会一直降低。有了反馈，系统能检测到偏差并自动纠正，使车速恢复到设定值。 02 小明用自动恒温热水壶烧水，设定温度为100℃。水烧开后，温度传感器检测到水温达到100℃，就自动断开加热。当水温降到98℃时，传感器又会检测到，并重新接通加热。这个过程中，温度传感器不断检测水温并送回控制器，这体现了反馈原理中的哪一个关键环节？ A. 只检测一次，不重复 B. 将输出（实际水温）的信息送回输入端，与设定值比较 C. 直接控制加热器，不需要检测 D. 只靠定时器工作 答案：B 解析：反馈原理的核心就是将系统的输出量（实际水温）检测出来，并送回到输入端，与目标值（设定温度）进行比较。热水壶中的温度传感器持续检测水温，并将这个信息“反馈”给控制器，控制器比较后决定是否加热。 谢谢 下次课见！ THANK 苏科版·六年级 $