4.2 控制系统的基本组成和工作过程课件-2025-2026学年地质版高中通用技术必修二

控制系统的基本组成和工作过程 1 一、情境创设 项目导入 • 2021年3月,华为全屋智能正式开启商用,华为将把全屋智能带入每个家庭，构建万 物互联的智慧生活。 • 通过一个简短的视频，去感受华为全屋智能控制系统是如何改变着我们的居家生活。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 2 探讨 在学校、家庭或者公共场所等生活场景 中，有没有令你印象深刻的应用智能控制的例子？ 在前面学习什么是控制及控制系统的基础上，学习简单控制系统是怎样组成的。又是通过怎样的工作过程让我们的生产生活变的更方便、更快捷、更高效。通过学习将逐步感受控制的魅力！ 一、情境创设 导入新课 控制系统的重要意义 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 3 案例分析——自动门控制 当门口没有人时，门是关着的，即常关状态。 当有人来到门口时，门自动打开工作，即打开状态。 当人离开门口后一小段时间，门又自动关闭，返回常关状态。 ① ② ③ 4 那么自动门是怎样实现自动开、关的呢？来看一看自动门系统的组成和工作过程。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 5 自动门系统分析 系统组成：①传感器； ②控制器； ③电动机； ④门 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 6 工作过程： （1）当有人到达门前某一距离（如1m）时，传感器感知，并发出“有人”的信号。 （2）控制器接到传感器传来的信号，经变换放大后传给电动机（这里的电动机称为执行器）。 （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门称为被控对象，也称为控制对象，简称对象）。 （4）在门附近无人的情形下，控制器保持开门信号延时（如10 s）后，自动发出关门信号，电动机反转，门又重新关闭。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 7 二、项目探究 层层突破 –自动门的工作过程（为了更清晰，建议用工作框图表示） 人（有/无） 输入 传感器 控制器 电动机（执行器） 门（被控对象） 输出 门（开/关） 从左往右看：当门口有人时，即有输入，传感器感知并形成信号。信号先后经过控制器、电动机的变换与传递，直到把门打开，叫做有输出（门动作，打开）。没有人，则无输入，不发生信号传递，当然没有输出（门无动作，常关）。 –输出与输入有什么样的对应关系？该类控制系统有什么样的特征？ 输出仅受输入控制，信息流自输入端单向传至输出端，输出不会对控制系统产生任何的影响，这种控制系统称为开环控制系统。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 8 –输入量：控制系统的给定量，如有人/无人； –传感器：是一种检测元件，能将温度、光线、湿度、力度、气味等非电学量转化为电学量，相当于给设备装上眼睛、耳朵和鼻子等； –控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路; –执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如电机； –控制量：执行器的输出信号，如门转动的范围 –被控对象：即控制系统中所要控制的装置，如门。 –输出量（被控量）：控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如门的开与关 二、项目探究 层层突破 • 对于开环控制系统，通常可以用以下的方框图表示： 输入 传感器 控制器 执行器 被控对象 输出 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 9 二、项目探究 层层突破 开环控制系统知识应用——探究游戏（闭眼 摸鼻子） • 规则：以就近原则，两名男同学或者两名女同学一组，两者相距一米，其中一名同学原地不动 （尤其是头），另一名同学紧闭双眼，然后慢慢的旋转一圈，用一个手指去碰一下对方鼻子的 轮廓，一次机会。完成后双方交换，再试一次。 • 思考交流：闭上双眼，去摸对方的鼻子，要实现这个控制游戏： Ø 需要身体的那几部分配合去完成？ Ø 分清楚控制器、执行器和被控对象吗？ • 演示交流 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 10 二、项目探究 层层突破 知识深化——探究游戏（睁眼摸鼻子） •规则：以就近原则，两名男同学或者两名女同学一组，距离一米，其中一名同学仍然原地不动， 另一名同学，睁着双眼，然后用一个手指去摸对方的鼻子，一次机会。完成后双方交换，再试一次。 Ø 探究游戏 Ø 对比闭眼摸鼻子，慢慢体会该过程： • 那种情况更容易碰到对方的鼻子，为什么？ • 眼睛（传感器）在这个过程中一直在检测什么？现在的工作过程是怎么样的？ Ø 演示交流 • 完善睁眼摸鼻子这个过程的控制框图？ 眼睛 A B 输入 大脑 胳膊 手（手指） 输出 鼻子的位置 手的位置 二、项目探究 层层突破 知识深化——探究游戏（睁眼摸鼻子） 输入 大脑 胳膊 手（手指） 输出 鼻子的位置 手的位置 眼睛 • 这个控制的过程还是开环控制吗？ • 跟开环控制系统相比，在系统的输入端和输出端之间，除了有从鼻子位置到手的实际位置的信息传递外，信息还可以怎样流动？ • 系统的输出对控制过程产生了影响，这类控制系统称为闭环控制系统。 温馨提示：输出仅受输入控制，信息流自输入端单向传至输出端，，输出量不对系统的控制产生任何的影响，这种控制系统的称为开环控制系统。 总结归纳——闭环控制系统 • 对于闭环控制系统的组成，通常可以用以下的方框图表示： • 系统的输出对控制过程产生了影响，这类控制系统称为闭环控制系统。 • 组成：除了控制器、执行器、被控对象之外，还包括多了什么？ 跟开环控制系统相比，闭环控制系统多了反馈环节与比较环节。 过程：（1）输入信号和反馈环节传回来的反馈信号相比较，产生偏差信号。 （2）控制器根据偏差信号的大小和极性（正或负），产生控制作用，传给执行器。 （3）执行器将此信号放大、变换后，传到被控对象上。 （4）被控对象受执行器传来的信号(控制信号)的驱动，产生输出信号。 （5）与此同时，反馈环节又将感知到的被控对象的输出信号，经变换后产生反馈信号。 二、项目探究 层层突破 提炼与升华——两种控制系统的比较 从组成、信息流的途径、控制效果以及应用等方面讲讲有哪些区别？ 控制系统的基本组成： 被控对象 控制装置 传感器 控制器 执行器 反馈环节 比较环节 闭环控制系统 信息流的途径： 开环控制系统：信息从输入端单向传至输出端。 闭环控制系统：信息存在逆向流动。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 14 三、成果检测 拓展应用 利用所学知识和方法，来识别、分析生活中所遇到的控制现象。 红外线感应灯，广泛应用于走廊、楼道、仓库、车库、地下室、洗手间等场所。 当有人进入感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变 化，并把红外线信号变成电信号，再经电路板处理，控制开关接通或 断开，实现灯的亮和灭。通常人到灯亮，亲切方便，安全节能。 •该系统的控制方式属于____________ (开环/闭环控制系统)。 •该系统的执行器和被控对象是__________ 和 ___________。 （①传感器 ②电路板③开关④灯）。 传感器 开关 灯 有人/无人 电路板 亮/灭 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 15 家用直饮机走进了千家万户，一般具有自动加热、保温、净化水质等功能，健康安全，口感更佳。 其温控原理为：当水温没有达到给定值100度，控制电路板发出信号，加热器开始为水箱加热；当温度检测装置检测到水温上升到给定值100度，加热器便停止工作。 Ø 根据上面控制过程的描述，该温控系统属于__________类型的控制系统（开环/闭环）。 Ø 该系统的控制器和执行器分别是_________ 和__________。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 16 直饮机其温控原理为：当水温没有达到给定值，控制电路板发出信号，加热器开始为水箱加热； 当温度检测装置检测到水温上升到给定值，加热器便停止工作。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 17 四、归纳总结 情感提升 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 18 课后作业： 观察生活中的控制系统，判断这些控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统，并画出控制系统的方框图。 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 19 谢谢！ 结尾页字体：黑体，60号。 20 $