控制系统的设计与实施教学设计

控制系统的设计与实施
定安中学 莫雪
教材分析
本节分别通过开环控制系统和简单的闭环控制系统的设计案例，使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤，通过简单的控制装置设计，强化学生对设计的多方案理解。本节的学习目标分别是从理论和实践两个层面上提出的，要求学生初步掌握控制设计的一般思路，并能初步形成控制系统设计的方案；要求学生对简单的控制系统制作控制装置，对闭环控制系统的方案进行模拟实施，在调试运行装置后提出改进方案。
学习目标
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，并形成控制系统设计的方案。
2、能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置；根据闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，并提出改进方案。
教学重点与难点
重点：设计一个控制系统应明确的问题，对控制系统的基本要求，控制系统设计的思想方法。对控制系统进行调试，写出控制方框图。
难点：设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计思想方法。对控制系统进行调试，写出控制方框图。
课时安排：3节。本节课为最后1课时
材料准备：线路板的组成：由电阻三个，其中一个为可变电阻，两个三极管，三个接口。电池一对，一个光敏传感器，一个热敏传感器，一个蜂鸣器等。
教学过程
1 复习回顾上节课的内容
大家想想：控制系统设计的一般思路？
开环控制系统的设计
日常生活中的照明电路的控制是如何实现的？
开环控制系统方框图如下：
照明电路的控制
闭环控制系统的控制设计
热水器的保温控制系统
闭环控制系统方框图
2 利用所学的知识，设计了几套实现控制的装置，根据设计方案实现控制
3 设计要求：方案A
路灯的自动控制，光线强时不亮，光线弱时灯自动亮。选择恰当的控制实施方案来控制。选择成本较低、容易获取的元件、设备和材料来实施。
设计分析：
白天光线较强，路灯不亮，但当光线不足时，路灯会自动亮，用光敏感应器来实现。我们用蜂鸣器替代灯泡，其控制的方框图为：
设计准备：电池、蜂鸣器、电路板、光敏感应器、小灯泡、导线
日常生活中的路灯就是这样来实施的。
方案B
保温控制的设计与实施
日常生活中热水器是如何实现保温控制的？我们通过下面的控制电路模拟实现温度控制。当给定的温度没达到时指示灯亮，达到了给定温度时灯不亮。通过热敏感应器来实现这一控制，同时要注意通过可变电阻来调整给定量。其控制电路图如下：
方框图如下：
各小组可根据提供的方案实施，也可自己设计方案。
要求：小组讨论，确定方案，写设计思路，画框图。
4 展示实施方案，说说控制实施的原理。
小结
利用光敏开关进行控制走道中的灯控制框图如下：
是开环控制，可应用在楼梯口的路灯，光线不够强时灯自动亮。
利用热敏感应器来作为检测装置进行控制蜂鸣器的控制，其控制的方框图如下：
热敏器可用在保温控制上。电饭煲的保温控制就是根据这个原理来实现的。
5 教学反思
学生根据提供的元件材料，基本上能实现控制系统设计的方案，并画出控制的方框图。通过方案的实施，可以激发学生对方案的设计与实施有浓厚的兴趣。