机电数字控制系统设计课件

6、纪律是自由的第一条件。——黑格尔7、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。——马卡连柯8、我们现在必须完全保持党的纪律，否则一切都会陷入污泥中。——马克思9、学校没有纪律便如磨坊没有水。——夸美纽斯10、一个人应该：活泼而守纪律，天真而不幼稚，勇敢而鲁莽，倔强而有原则，热情而不冲动，乐观而不盲目。——马克思机电数字控制系统设计机电数字控制系统设计6、纪律是自由的第一条件。——黑格尔7、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。——马卡连柯8、我们现在必须完全保持党的纪律，否则一切都会陷入污泥中。——马克思9、学校没有纪律便如磨坊没有水。——夸美纽斯10、一个人应该：活泼而守纪律，天真而不幼稚，勇敢而鲁莽，倔强而有原则，热情而不冲动，乐观而不盲目。——马克思机电数字控制系统设计反馈部分干扰给定量实际结果控制部分小执行部分机械部分反馈部分1、伺服控制机构分类对伺服控制机构进行分类可根据位置、速度及控制信号的处理方法等。对电气伺服机构来说,可分为以下几种(1)模拟伺服控制模报控制回路目标值DA模拟运伺服转换算回路效大器电动机计算机速度反愤发电机位置反馈P)电位器演示实验，就是教师利用现有实验器材、仪表向学生做表演示范实验，或创设必要条件将自然现象及其变化规律等再现出来，展示物理仪器、测量工具的使用方法，为学生实验的正确操作起着示范的作用。在实际教学过程中，要充分发挥演示实验的趣味性、奇异性，教师要敢于打破以往的物理实验模式，需要对实验装置或者器材稍作改进或创新。再通过各种有效的教学途径，尽量放大实验现象。使实验更生动、直观、新奇，激发学生的学习兴趣。本文就作者多年的教学经验，列出了一些初中物理演示实验的优化教学的实例，供大家参考。一、挖掘教材上每个演示实验内容，充分利用现有资源，让小小实验能展示出物理知识的无穷魅力。首先教师对教材上每个演示实验进行细致研究，每种实验器材在实验中的作用都了如指掌；对实验过程中出现的问题进行探讨，将传统的实验模式结合现有资源，进行有机整合，使演示实验效果更明显。实例1：“覆杯实验”教师先取一空玻璃杯用硬纸片把杯口盖严，手按住纸片把杯子倒置，放开手后，硬纸片立即下落。接着用玻璃杯盛满水后再用硬纸片把杯口盖严，手按住纸片将杯子倒置，放开手后，纸片不下落，水也不流出，这表明大气有压强。正是由于大气压强的作用，纸片不下落。这样演示的好处是避免学生认为纸片被杯口沾住的嫌疑，亲眼看到纸片能托起一杯水的“神奇”现象。实例2：“瓶子变瘪”实验，拿一个空矿泉水瓶，倒入少量热水，轻轻摇晃，使瓶内空气受热后倒掉热水，拧紧瓶盖。稍等一会，伴随咔咔的响声，瓶子慢慢变瘪。学生在视觉和听觉的双重刺激下感受大气压的威力，对实验现象将会历历在目。如在寒冷的冬季进行实验就会收到更生动的实验效果。实例3：“升华和凝华”实验，在一个平底烧瓶内放入少量的樟脑丸粉末，再将树枝插入，塞紧塞子。用酒精灯加热，樟脑丸粉末逐渐升华消失；待冷却后，樟脑丸在树枝上凝华成雪花粉状末，闪闪发光，非常好看，使学生体会到物理真神奇，激发学生学习物理的兴趣。通过实验，让学生观察到升华和凝华的物态变化过程中没有液态出现，更好地概念中“直接”的理解。二、利用身边常用物品开发与教材内容相关的趣味物理实验。利用常见、常用物品或材料的不同物理性能，如强度、弹性、导热性和导电性等，对现有的实验作必要的改进，以提高教学效果。实例1：演示“电源短路”实验：传统的电源电路实验有一定的危险性，教师一般会有为难情绪或者干脆不做。实验可改进为用约1?M长的锡箔纸（口香糖包装纸）代替熔丝，方法是将铝箔纸剪成两端宽中间窄，将电夹夹住，一节5号干电池，闭合开关，一会儿就能看到锡箔纸燃烧，学生一片惊呼：神奇！让学生从实验现象中明白电源短路的巨大危害。实例2：演示“带电体吸引轻小纸屑”实验，学生在小学自然课就已经玩过，觉得没有新鲜感。如果教师把该实验换成一块已带上电的泡沫塑料往某学生头顶上方，塑料块未放下时，学生的头发突然向上飞蓬。学生必定全堂哗然、目瞪口呆，学生的学习兴趣一下子就调动起来了。实例3：演示“瓶吞蛋”实验，将传统实验用的鸡蛋换成冲水的气球，扎上口并留有一段细绳。因冲水的气球大小可调，适合不同大小的瓶口，实验极易成功，且重复性强，可在多个班重复使用，使学生明白物理来源于生活。实例4：在学习“摩擦力的方向”时，教师可用两个毛刷，一个固定在桌面上，一个叠放其上，水平推动毛刷，学生可清楚看到刷毛会受力变形而弯曲。教师可重复推动毛刷几次，稍加提示，学生便明白刷毛弯曲的方向就是摩擦力的方向，刷毛弯曲的方向正好与毛刷运动的方向相反。由此概括出：摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反的结论。三、合理适当运用多媒体，让学生能感受到现代科技的发展有些实验是科学家在特定条件下完成的，教师不能在课堂上演示，只能借助图片、文字来表述，学生觉得乏味，甚至一头雾水。利用多媒体技术灵活地放大或缩小物理场景，将物理过程生动形象地展现在学生眼前。如马德堡半球实验，虽然在物理实验室中有马德堡半球，在课堂教学中可以让学生互拉，但当年（1654年）时任德国马德堡市市长的奥托?冯?格里克和助手在马德堡市广场上做过马德堡半球验：十六匹马拉开马德堡半球的壮观场面却无法在课堂教学中重现。利用播放视频资料，将此过程再现出来，当视频中拉球的马两边各依次由2匹、4匹、6匹增加到8匹时“砰”的一声巨响，马德堡半球才被拉开。这样学生仿佛身临其境，令学生永生难忘，从而充分调动起学生对大气压学习的探究热情，为教学的进一步展开做好有力的铺垫。在整个物理教学过程中，初中物理教学是青少年进人物理知识宝库的入门和启蒙，是培养学生学习物理兴趣，具有初步观察事物、分析问题、解决问题能力的关键。随着我国教育体制的改革，更加注重推广素质教育。在进行小学数学的教学过程中，培养和构建小学数学的核心素养对于培养学生的综合数学能力具有十分重要的帮助。通过构建核心素养能够真正地提高小学生数学的成绩，并且有利于培养学生的创新能力，为以后的数学学习奠定良好的基础。本文围绕小学数学核心素养的特质与建构展开分析和讨论，介绍小学数学核心素养的特质，分析建构小学数学核心素养的有效途径。随着我国提出核心素养这一概念，在教学中更加注重培养全方位发展的人才。只有让学生掌握了核心素养，才有利于推动学生健康成长。因此在小学数学的教学过程中应该积极培养学生的核心素养，这就需要教师结合核心素养的特质展开有针对性的教学，不仅能够有效地提高数学教学成绩，而且能够培养小学生的综合素质。一、小学数学核心素养的特质所谓小学数学的核心素养就是小学生本身具备的能够适应社会和终身发展的品格和能力，并且这种品格能力在小学数学的学习中表现出来。随着我国素质教育和核心素养的提出，不仅让学生掌握住数学知识，更重要的是培养学生在认知思维和表达个性方面的发展。通过数学的学习，能够让学生具备数学思维和方法，解决实际生活中的各种问题，更好地适应社会的发展需求。小学数学核心素养是关于小学生数学知识、技能、情感态度等多方面要求的综合表现。小学数学核心素养应具有基础性、发展性和实践性的特点，小学数学核心素养有其自身的特征和特质，主要表现在以下三个方面。首先，具备数学的视角观察的意识。学生在面对生活的过程中，可以运用数学的思维方法对周边的问题进行分析和观察；能够敏锐地捕捉到生活现象中所包含的数学信息；发现生活中的数学问题。其次，能够用数学的方法解决问题，并且用数学的语言来表达的素养。在面对数学的问题时学生应该正确地运用数学方法来对问题进行解答，并且能够用正确的数学语言来表现出自身的数学素养。只有通过正确的数学语言来表达才能够进行有效的学术交流，对于不同意见进行质疑和反驳；另外也能够倾听他人的意见，提高自身的数学综合素养。最后，能够在数学的学习过程当中体会到快乐。数学学习本身是一个艰苦的过程，但是如果学生能够掌握到数学的方法和数学思维，就很容易解决一些数学问题，并且能够将数学中掌握到的各种知识运用到解决实际生活中的问题中。这样学生们就可以在艰苦钻研的数学过程中体会到解决困难和难题的快乐，从而对数学钻研更具有耐心，并且积极主动地进行数学学习。二、小学数学核心素养建构的有效途径为了真正地构建小学生的数学核心素养，应该采取以下有效的途径：第一，通过创设情境，激发学生的数学学习热情。正所谓“兴趣是最好的老师”。为了培养学生的核心素养，应该注重培养学生的兴趣，这样才能够使得学生在课堂学习中充分发挥自己的主?^能动性，进行自我思考，深入研究。因此教师在教学的过程当中，可以创设一些有趣的情境。这样就能够为学生构建一个熟悉的数学生活场景，有效地激发学生的好奇心以及求知的欲望，从而让学生进行独立思考；这样不仅活跃了课堂的氛围，而且有利于培养学生的数学学习情感。数学学习应赋予具体、生动、形象的情境，使儿童在数学探究和问题解决中去发展数学素养。第二、教学生解决的方法，提高学生的数学解决问题能力。正所谓“授人以鱼，不如授人以渔”。在教学的过程中，为了培养学生的数学核心素养，应该注重数学思维和数学方法的渗透，这样才能够让学生掌握到解决问题的根本，有效地锻炼学生进行自主学习，主动解决问题的能力。教授学生数学思维和方法还能够提高学生运用数学解决生活问题的能力，改变传统式和灌输式的填鸭式教学方法，也能够避免题海战术，能够让学生在学习的过程当中掌握到解决问题的本质和规律，更能够驾驭各种数学知识，解决生活中的问题。第三，开展实践类教学活动，锻炼学生的数学表达能力。数学本身作为一门与生活紧密连接的科目，因此要注重培养学生的实际应用能力。这就需要教师在教学的过程中开展一些实践类的教学活动，能够让学生参与到活动当中，运用已经学习到的数学知识来解答生活中的各种数学问题，有效地培养学生的数学思维，使得学生具备小学数学的核心素养，促进学生全面的发展。三、总结小学数学的核心素养的构建，不仅能够促进学生的健康成长，而且能够使学生具备终身发展和社会发展需要的综合能力和必备品质。因此为了培养学生的核心素养，教师在小学数学的教学过程中，应该寻求构建核心素养培养的有效途径。首先应该激发学生的数学学习热情，然后培养学生运用数学方法和思维解决各种数学问题，最终能形成自己独特的视角，自主地进行数学方法的思考，并且能够运用数学的语言表达，从而具备核心素养，实现全方位地发展。反馈部分干扰给定量实际结果控制部分小执行部分机械部分反馈部分1、伺服控制机构分类对伺服控制机构进行分类可根据位置、速度及控制信号的处理方法等。对电气伺服机构来说,可分为以下几种(1)模拟伺服控制模报控制回路目标值DA模拟运伺服转换算回路效大器电动机计算机速度反愤发电机位置反馈P)电位器(2)数字伺服控制数控回略正转指令脉冲偏差型反转撸;计数器厂巒换伺服放大动机算令脉冲速度反愤换编码器位野反(3)软件伺服控制转换何服放大器伺服徽型计算电动机[TG转换2典型数字控制器的设计由于计算机具有强大的计算功能、逻辑判断功能及存储信息量大等特点,因此计算机可以实现模拟控制其难以实现的许多复杂的先进控制策略。计算机控制系统的设计方法也是多种多样的。按照各种设计方法所采用的理论和系统模型的形式,可以大致分为:模拟化设计法(也称连续域-离散化设计法)、离散域直接设计法(也称z域设计方法或直接设计法)、复杂控制规律设计法、状态空间设计法1模拟化设计方法r()+e(DzHis)如图所示的计算机控制系统中,G(s)是被控制对象的传递函数,H(s)是零阶保持器,D(z)是数字控制器。设计问题是:根据已知的系统性能指标和G(s)来设计数字控制器D(z)箫一步;用连系统理论確定D(s);艹第二步:用合运的离散化方法由D3)求出D第三步:检查系统性能是否满足设计要求第四步:将D(z)变为差分方程或状态空间方程,并编写计算机程字,需要时可运用混合伤真的方法检查杀统的设计与程序编制是否止确。2.高散化设计方法首先用适当的离散化方法将连续部分(如图所示的保持器和被控对象)离散化,使整个系统完全变成离散系统,然后用离散控制系统的设计方法来设计数字控制器,最后用计算机实现控制功能计算机保持器被控对象4离散化←图3.1离散化方法示意图3.两种方法的比较模拟化设计方法可引用成熟的经典设计理论和方法但在“离散”处理时,系统的动态特性会因采样周期的增加而改变,甚至导致闭环系统的不稳定。离散化设计方法运用的数学工具是Z变换与离散状态空间分析法。这种方法是一种直接数字设计方法,不仅更具有一般性,而且稳定性好、精度高。相对而言有时称为精确法。需要注意的是,该法的精确性仅限于线性范围内以及采样点上才成立。表征模拟校正装置的重要参数是①极点与零点的数目;②频带宽度与截止频率③DC增益;④相位裕度⑤增益裕度、超调量、闭环频率响应峰值等。在离散化过程中,上述特性都要保持下来是不大可能的。在选择模拟控制器的离散化方法时,首先必须明白对离散化控制算法有何要求,以保证模拟校正装置的主要特性能得到保持。乙变化法Z变换法就是在D