閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋教案

1、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋一、教學(xué)目標(biāo)1. 知識(shí)與技能目標(biāo)（1）能結(jié)合案例找出影響簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)運(yùn)行的主要干擾因素，并作分析。（2）熟悉閉環(huán)控系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用。（3）能識(shí)讀和畫(huà)出簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，理解其中的控制器、執(zhí)行器的作用。2. 過(guò)程與方法目標(biāo)（1）通過(guò)課堂小試驗(yàn)親身體驗(yàn)“反饋”的作用。（2）通過(guò)典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的分析，熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及工作過(guò)程。（3）逐步形成理解和分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般方法，學(xué)會(huì)使用逆推法分析問(wèn)題。3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) （1）通過(guò)“神奇”的自動(dòng)控制裝置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系統(tǒng)的興趣與熱情。 （2）通過(guò)對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的探究，形成勇

2、于探索敢于創(chuàng)造優(yōu)良品質(zhì)。二、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋環(huán)節(jié)的作用的體會(huì)，及學(xué)會(huì)用系統(tǒng)框圖來(lái)幫助分析和理解閉環(huán)控制系統(tǒng)。難點(diǎn)：分析閉環(huán)控系統(tǒng)的基本組成及工作過(guò)程三、教學(xué)方法演示法、逆推分析法、游戲法四、教學(xué)資源準(zhǔn)備相關(guān)圖片資料、PPT，水箱flash五、教學(xué)過(guò)程序號(hào)教學(xué)步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一情景導(dǎo)入 一、幻燈片展示問(wèn)題：乘坐飛機(jī)之前哪些話不宜說(shuō)？A隨時(shí)來(lái)電 B旅途愉快C一路平安 D一路順風(fēng)學(xué)生回答，教師總結(jié)飛機(jī)在受到風(fēng)和電磁波干擾的時(shí)候出現(xiàn)的反應(yīng)，引出干擾因素的概念。觀察、思考和比較二干擾因素在日常生活中，干擾是時(shí)常存在的1. 什么是干擾？在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量

3、變化的各種因素稱為干擾因素。2 / 52. 干擾舉例：（1）風(fēng)對(duì)自動(dòng)車行駛（2）手機(jī)信號(hào)對(duì)飛機(jī)導(dǎo)航的干擾（3）室外溫度對(duì)空調(diào)溫度控制的干擾（4）在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)有哪些干擾因素？3. 干擾存在的普遍性在幾乎所有控制系統(tǒng)都存在著干擾因素，干擾不可能被杜絕，但可以被克服。4. 思考生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進(jìn)行利用？三反饋1. 什么是反饋控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋(feedback)明確反饋的概念2. 案例分析：投籃這個(gè)投籃過(guò)程中的人的眼睛相當(dāng)于什么？大腦、手又相當(dāng)于什么？人在投籃時(shí)有沒(méi)有信息的反饋過(guò)程？請(qǐng)分析得出系統(tǒng)控制框圖

4、。思考，歸納：眼睛是檢測(cè)裝置，大腦是控制器，手是執(zhí)行器，被控對(duì)象是籃球3. 體驗(yàn)反饋：課堂小游戲“畫(huà)眼睛”思考：這個(gè)游戲中的人的眼睛相當(dāng)于什么？大腦、手又相當(dāng)于什么？人在“畫(huà)眼睛”時(shí)有沒(méi)有信息的反饋過(guò)程？體驗(yàn)反饋在控制中的作用4. 思考：“十聾九啞”產(chǎn)生的原因？因?yàn)闆](méi)有反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過(guò)反饋來(lái)減少被控量（輸出量）的偏差，我們?cè)賮?lái)分析一下自動(dòng)抽水控制裝置的組成和工作過(guò)程1. 用逆推法引導(dǎo)學(xué)生分析自動(dòng)抽水控制系統(tǒng)的組成提問(wèn)a. 該控制系統(tǒng)的被控對(duì)象是什么？被控量是什么？（被控對(duì)象是水箱，被控量是水箱的水位）b. 水箱水位靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？c. 控制電路怎么知道

5、什么時(shí)侯該開(kāi)始抽水，什么時(shí)侯停止抽水？（通過(guò)傳感器檢測(cè)水位，再反饋給控制電路）2. 自動(dòng)抽水控制系統(tǒng)的工作過(guò)程（1）再次演示自動(dòng)抽水控制裝置自動(dòng)抽水過(guò)程：將水位傳感器定在第一條水位線，通電，水泵往水箱里抽水，水位到達(dá)傳感器位置時(shí)水泵即停止抽水，從排水口排水，水位低于第一水位線時(shí)水泵又開(kāi)始抽水；將水位傳感器定在第二條水位線，重復(fù)上述操作。四閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程（2）提問(wèn)：這個(gè)水箱的工作過(guò)程是怎樣的，請(qǐng)同學(xué)們相互討論一下，試用系統(tǒng)框圖來(lái)描述。3. 案例分析：加熱爐的溫度控制系統(tǒng)提問(wèn)：在加熱爐的溫度控制系統(tǒng)中，可能有哪些干擾因素，系統(tǒng)是如何克服干擾使?fàn)t溫穩(wěn)定在給定的范圍內(nèi)的？其控制量是什么？控制量可以有其他選擇嗎？4. 思考如果請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)溫室的溫度控制系統(tǒng)，你將選擇什么作為控制量？歸納出系統(tǒng)的組成：被控對(duì)象：水箱被控量：水箱的水位執(zhí)行器：水龍頭控制器：控制電路檢測(cè)器：水位檢測(cè)裝置畫(huà)出