控制系统的设计与实施_1

1 / 6 控制系统的设计与实施 控制系统的设计与实施 1教材分析及教学设计介绍 本节课内容为本节的第四课时，是本节、本章、本书的最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且技术与设计 2大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。 结构是设计的基础，流程是设计的方法，系统是设计的保障，控制是设计的关键。 本节课可使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤，以电加热器的设计为例，实现发热、包层、控制 、定时、过热保护等，这电加热器，大部分的学生都有一定的使用各损坏加热器的经验，作起来有一定的实践性。 【学情分析】 学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。 【教学目标】 知识与技能： 2 / 6 （ 1）了解简单被控制对象的基本特征。画出系统方框图，形成初步设计方案 （ 2）能设计制作一个控制方法，能进行模拟控 制并调试。 过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。学习权衡的思想。 情感、态度和价值观： （ 1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。 （ 2)培养认真严谨的态度，进而树立 “ 以人为本 ” 的设计理念。 （ 3)通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。 【重点与难点】 重点：控制系统设计的一般思路。 难点：闭环系统的设计。 关键：案例分析与方框图的绘制 。 【教法设计】 （ 1）通过教师的引导和实例，探究控制系统设计与实施的含义。 （ 2）通过体验活动，结合学生生活经验，归纳总结控制系统设计与实施的方法。 3 / 6 （ 3）讲解设计的一般思路，要有所侧重，从众多的因素中选出重点的，不必面面俱到。 （ 4）通过实践改造活动，让学生感受和领悟，创新的设计思想，并引导学生思考实现合理的设计与控制还要考虑的因素。 【学法设计】 引导学生进行 “ 问题式学习 ” ，通过尝试 发现，探索 研究的过程来掌握本节课的知识，在 老师的帮助下，把生活中的经验逐步与控制系统联系起来，通过动手实践、改造，亲身体会这种控制实施方法，体验成就感！ 【教学资源准备】 以学生动手做与设计方框图为主，制作电吹风控制系统的视频，课件容纳一些视频和例子说明及方框图的展示。 【教学策略】 本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下： （ 1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。 （ 2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题， 提高学习的自主能力。 （ 3）寻找一些贴近学生生活实际和典型的电吹风电暧气（有开环与闭环两种）等案例，利用媒体教学手4 / 6 段增加课堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。抽水马桶水箱不适合农村的学生，自动升旗控制的设计，难度相对高些，但比较实用，但要结合学生玩电动车的经验。 （ 4）老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握的基础上，课堂交给学生。让学生进行设计。设计个改进身边的一些控制系统，从而使得学生完成本课堂的内容。 2教案 【新课教学】 1、控制系统设计的一般思路 选择开环还是闭环：依据控制精度与条件。 被控对象特性的获取方法：往往难以直接得到，从输入与输出之间的关系， 若干个干扰因素的分析：找了影响最大的。 简单系统的控制： 执行器与检测器的选择： 设计图样等： 开环控制系统的设计 电风扇，电吹风的设计： 电风扇控制系统的设计：被控对象是电风扇，被控制量是电风扇输出的风速，控制量是电机的转速。设计的目的有：一是有定时关闭电风扇。二是有不同的风速。三是又 定时，又有不同的风速。 5 / 6 案例分析：电吹风控制系统的设计（要先介绍一下电吹风的工作原理） 与学生一起分析，这个系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量的控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？经济实用？安全教育与设计。 可以选择熨斗，电加热棒，电褥子等进行分析，这些设备，学生有一些使用的经验，拿出来加以分析，还可以增加学生的安全意识。 2、闭环控制系统的设计 对于简单的闭环控制系统有如下的要求： 必须是稳定的。一是工作时 要稳定，二是干扰出现时要稳定，这个稳定是通过调节而出现的稳定。 控制精度要符合要求系统的输出值与给定值要变化，而且在变化的范围内。 有较好的抗干扰性能。 几项要求有时产生矛盾，要平衡有侧重点的解决。 案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计。 设计目的与节水： 设计项目： 设计要求： 设计分析： 6 / 6 被控量，控制量，干扰量。分析设计思路。 绘制方框图： 知识与技能： 让学生了解在设计的 一般思路，应注意目的，控制量与被控量干扰因素。选择输入与输出的关系检测，执行器，检测器的选择。 让学生自行画出与设计方框图。 综合实践：近几年的冬天，总一些报道说，太阳能热水器出现冻坏的住户，请利用控制系统的知识，分析一下原因，并提出修改设计方案。 【课外拓展】 为了加深学生对知