高中通用技术 控制系统的设计与实施3教案 苏教版必修2.doc

控制系统的设计与实施教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：第1课时一、教学目标1.了解简单的被控对象的基本特性。2.能确定被控量、控制量画出控制系统的方框图。3.形成初步的控制系统设计的方案。4.能根据开环控制系统的设计方法制作一个控制装置；学会调试运行提出改进方案。二、教学重点1.运用控制系统设计分析方法确定控制系统各部件形成初步的设计方案。2.确定被控量和控制量并能画出控制系统的方框图。三、教学难点被控量和控制量的确定。四、教学方法讲授、讨论、小组合作。五、设计思想1.教材分析本节课内容为本单元的第四节是前几节知识的总结与应用。可通过教师的引导和实例结合学生生活经验探究控制系统设计与实施的含义归纳总结控制系统设计与实施的方法。通过设计实践活动让学生感受和领悟引导学生思考实现合理的控制设计要考虑的因素。2.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。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、改造亲身体会控制系统的实施方法体验成就感。教学策略：提出一个生活中时常会遇到的问题在学习和阅读了相关内容后针对这一问题的设计要求进行具体设计并制作成模型在学生自己设计和制作的过程中达到突破难点实现教学目标的目的。（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）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段增加课堂气氛帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。（4）老师起到引导的作用把课堂交给学生。让学生进行设计。六、教学准备电吹风等实物课件、方框图。七、教学过程引入：（一）问题的提出程同学家的住房面积比较小卫生间和客厅紧密相连家里来客人时使用卫生间厕所马桶时所发出的声音和气味常常使人很尴尬。程同学想如果在马桶内安装一个抽气机将马桶内的气体直接抽到水箱内的水中通过水的过滤消除臭气。这样由于马桶内的空气流向发生变化如厕时马桶内发出的声音也可得到控制。要实现这个想法抽气机的控制系统部分如何设计呢？新课：（二）控制系统设计的一般思路：1.要设计好一个控制系统需要：（1）明确这个系统要达到的目的是什么？（2）所要控制的对象是什么？（3)被控对象有哪些重要特征？被控量和控制量分别是什么？被控对象的特征往往难以直接得到通常是通过了解被控对象的输入与输出之间的关系来分析它的基本特性从而确定控制器的运算方式。（4)外界的主要干扰因素有哪些？一个控制系统中可能同时存在若干个干扰因素需要分清主次找出对系统影响最大的干扰因素。（5)选择怎样的设计方案既能达到目的又经济、又易于实现。为达到实现控制的目的应采用易于实现的控制方式降低控制成本、减少对环境的负面影响等。（6）选择控制系统的设备和元件。注意在选择元器件时要优先考虑标准件的使用。2.在以上问题都确定后再考虑：（1）要根据实际设计对控制精度的要求以及条件的可行性来确定是用开环控制系统还是闭环控制系统来实现所要最终达到的目的。（2）画出控制方框流程图。（3）画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计）和实施图纸撰写设计说明书等。（三）开环控制系统的设计案例分析◇案例分析1（教师引导）：电吹风控制系统的设计（先介绍一下电吹风的工作原理）。阅读书中“开环系统的设计”从“电吹风控制系统的设计”体会开环控制系统设计的一般过程。设计要求：电吹风能根据不同档位输出不同种类的风。设计分析：被控对象——电吹风；被控量——风的速度和温度；控制量——电机的电压；干扰因素——房间温度、电源电压的波动；设定电吹风的档位（输入）电机、风扇、电热丝风的速度和温度（输出）工作过程：这个开环控制系统设计的案例用以说明开环控制系统设计的过程与方法体现控制系统设计的一般思路。◇案例分析2（分组讨论）：电风扇风速控制设计。1.电风扇风速控制这个系统要达到的目的是什么？2.控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？3.需要哪些零部件组成控制系统？被控量的控制量分别是什么？4.外界的干扰因素是什么？影响的程度有多大？5.怎样做到经济实用？设计更安全？6.你认为该控制系统各部件的设计还与什么有关?控制过程设计分析设计要求（被控对象）方案构思（被控量）（控制量）（输入量）（输出量）（主要元件）（工作原理）（装置结构）（装