控制系统的设计与实施（33张幻灯片）

(共33张PPT)
义乌中学 陈玫
教材的地位和作用
1.《控制系统的设计与实施》是控制与设计全单元教学内容的综合和总结， 也是控制思想方法的集中体现。
2. 需要学生对开环控制系统和闭环控制系统的工作过程和工作原理有较好的了解，还需要熟悉控制系统的组成和各环节的作用。因此，在整个单元中本节的教学具有总结、巩固和提高的作用。
教材的地位和作用
教学目标
知识与技能
1.了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。
2.能根据开环控制系统的设计方法，或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。
教材的地位和作用
教学目标
知识与技能
过程与方法
1.通过对电吹风和抽水马桶案例的分析，掌握形成初步的控制系统设计方案的思想方法。
教材的地位和作用
教学目标
知识与技能
过程与方法
1.通过设计水塔水位等控制系统，培养不断改进设计方案的意识，体验控制的乐趣。
情感态度与价值观
教材的地位和作用
教学目标
知识与技能
过程与方法
情感态度与价值观
教学重点和难点
重点：掌握控制设计的一般思路
并形成初步的设计方案。
难点：制作控制装置并进行调试
运行。
熟悉：控制系统中的各个组成环节。
能画简单的方框图。
欠缺：电路、机械连接知识。
常用的电子元件知识。
“具体—抽象—具体”的教学思路
电吹风
抽水马桶
水塔水位控制
升旗控制
设计自动浇花
控制系统
设计自动路灯
控制系统
控制系统设计
的一般思路
引课
（灯亮）
（灯灭）
自动路灯模拟实验
第一课时
百拼电子世界
电吹风控制系统的设计
控制系统要达到的目的是什么
明确被控量、控制量
构思方案：
逆向思维：
风
扇叶
电动机
电流
开关
新课教学
电吹风控制系统的设计
电路图：
案例分析
控制电路
电机/电热丝
电吹风
设定电吹风的档位
风的速度和温度
方框图：
直流电动机在交流电路中工作需要整流。
电吹风控制系统的设计
分析干扰因素
案例分析
房间温度
电压波动
高热、低热两档
电动机两端加电容
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
控制系统要达到的目的是什么
被控量是什么；
被控量是谁产生或控制的（执行器）；
……
构思方案：
水位
阀门
浮球
传感器
案例二
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
方框图：
水位
(输出)
进水量
给定水位
(输入)
控制电路
进水
阀门
水箱
传感器
+
_
案例分析
水位
(输出)
进水量
给定水位
(输入)
杠杆
进水
阀门
水箱
浮球
+
_
抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
案例分析
方案选择
达到控制目的
易于实现
降低成本
减少对环境的负面影响
控制系统设计
确定被控量、控制量
分析被控对象的主要特性
分析主要的干扰因素
实施控制系统所需的设备、元件等
……
系统的成本分析
控制系统的调试、运行和评价
控制系统的
方案选择
明确控制的目的
控制系统设计的一般思路
学生总结设计思路，教师补充。
控制系统设计的一般思路
明确控制的目的
确定被控量、控制量
分析被控对象的主要特性
系统的成本分析
控制系统的方案选择
分析主要的干扰因素
实施控制系统所需的设备、元件等
控制系统的调试、运行和评价
设计自动路灯控制系统
介绍电路图
构思方案、画方框图
分析干扰因素、选择方案
10K
3v
课内练习
师生互动
小组讨论
设计放水控制系统
要求：与书本上的例子有所不同,方案越多越好。
手动：大小两种冲水模式
自动：声控自动放水
红外线自动放水
课外作业
控制系统设计
确定被控量、控制量
分析被控对象的主要特性
分析主要的干扰因素
实施控制系统所需的设备、元件等
……
系统的成本分析
控制系统的调试、运行和评价
控制系统的
方案选择
明确控制的目的
控制系统设计的一般思路
复习
第二课时
设计水塔水位控制系统
层层深入，形成多种方案
新课教学
1.手动控制
设计水塔水位控制系统
层层深入，形成多种方案
新课教学
如何解决溢水问题
1.手动控制
用管道把溢出的水再引回去
加警报器
加定时装置
用浮球接触开关断开电路
设计水塔水位控制系统
1.手动控制
2.自动控制：设定水位
层层深入，形成多种方案
如何解决溢水问题
新课教学
设计水塔水位控制系统
1.手动控制
2.自动控制：设定水位
层层深入，形成多种方案
如何解决溢水问题
新课教学
如何解决反复启动问题
设计水塔水位控制系统
1.手动控制
2.自动控制：设定水位
层层深入，形成多种方案
如何解决溢水问题
新课教学
如何解决反复启动问题
3.自动控制：延时
自动控制：设定水位区间
选择方案
视具体情况选择合适的方案
设计升旗控制系统
目的：形成多种控制方案
案例二
方法：
构思方案
仪器演示
发现问题
改进方案
1.手动控制
没有及时停止怎么办？
2.自动控制：限位
自动控制：定时
设计自动浇花控制系统
小组讨论
做一做
师生互动
情景:
花园里有一种非常娇贵的花，喜欢一定湿度的土壤，每天浇水太麻烦，设计自动浇花控制系统。
构思方案、画方框图
选择方案
实际湿度
(输出)
进水量
给定湿度
(输入)
控制电路
水泵
土壤
湿敏电阻
+
_
设计自动浇花控制系统
小组讨论
做一做
师生互动
情景:
花园里有一种非常娇贵的花，喜欢一定湿度的土壤，每天浇水太麻烦，设计自动浇花控制系统。
构思方案、画方框图
选择方案
准备器材
如果没有现成的湿敏电阻，怎么办？
百拼电子世界
拼搭模拟电路
设计自动浇花控制系统
做一做
拼搭模拟电路
30K
湿度
传感器
47K
M
6v
设计自动晾衣控制系统
课外作业
构思方案：下雨时能自动收回晾衣杆。
1
制作模型：
2
电动机带动齿轮拉回晾衣杆
限位开关
雨过天晴，把衣服晒出去
电吹风
抽水马桶
控制系统设计
的一般思路
自动路灯
控制系统
第1课时：
第2课时：
控制系统设计
的一般思路
水塔水位控制
升旗控制
设计自动浇花
控制系统
欢迎指正
ywcm2008@
进水量
给定水位
(输入)
杠杆比较
进水
阀门
水箱
水位
(输出)
浮球
+
_