高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈3
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苏教版必修2
闭环控制系统的干扰与反馈 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:闭环控制系统的干扰与反馈
章 节:第四单元 控制与
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
第三节 闭环控制系统的干扰与反馈 课 时:第2课时
一、教学目标
1. 理解闭环控制系统的工作过程
2. 理解开环控制系统和闭环控制系统区别
二、教学重点
闭环控制系统的工作过程，绘画简单的闭环控制系统的方框图。
三、教学难点
控制器、执行器等环节的作用，闭环控制系统与开环控制系统的区别。
四、教学方法
讲授、实践、任务驱动。
五、设计思想
本节内容在《控制与设计》一单元中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对闭环控制系统的工作原理
和和过程有深刻的认识，而且对开环控制系统与闭环控制系统的比较有清晰的理解。
六、教学准备
烘箱、画架等
七、教学过程
闭环控制系统工作过程
[介绍]:闭环控制系统就是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响
的控制系统。闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。
[核心]:通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。
[案例分析]:阅读书上案例
[思考设计]:家用抽水马桶是一个典型的闭环控制系统的水位控制。
[思考]:在水箱的水位控制系统中，控制量还可以有其他选择吗,为什么,
(控制量是进水阀的流量。放水、蒸发是干扰。)
闭环控制系统的特点:
(1)系统输出量对控制作用有直接影响。
(2)有反馈环节，并应用反馈减小误差。
(3)当出现干扰时，可以自动减弱其影响。
[flash课件演示]:加热炉的温度自动控制系统:
[实物展示]: 烘箱
温度自动控制系统。首先用热电偶来代替温度计来测量温度的值，然后对温度的比较，当小于恒温箱
给定时，就增大加热装置的电流;相反当大于恒温箱给定时，就减小电流。这样恒温箱就能保持给定的温
度。
加热炉的温度自动控制系统的结构图:
1
给定量 水位 阀门 水箱 控制器
+
-
检测装置(反馈)
小结:
闭环控制系统的特点是，控制精度较高，系统能够实时监控输出端，及时调整输入端，在生产和生活
中应用广泛，主要用于各种自动化控制。
课堂实践:演示抽水马桶水位自动控制系统
目标:
抽水马桶水位自动控制系统，在家庭生活中有着广泛的应用。通过剖析抽水马桶水位自动控制系统的
工作过程，使学生了解闭环控制系统的工作原理。
步骤:
1.准备或组装一套抽水马桶水位自动控制系统。
2.打开总开关、注水，注意观测浮球的位置变化和控制阀门的状态。
3.当注水停止时，观测浮球的位置和控制阀门的状态。
4.打开放水开关，水位下降，再次观测浮球的位置变化和阀门的状态。
记录分析:
1.当水位较低时，浮球位置较低，控制阀门处于导通的状态，注水开始。
2.当水位上升到一定水位时，浮球也上浮，使控制阀门处于关闭的状态。
3.当水位再次下降时，浮球下降，控制阀门处于导通的状态，重新开始注水。
结论:
1.当没有水时(水位低时)，浮球较低，控制阀门打开，注水。
2.随着水位的上升，浮球上升，注水开始减小。
3.当水位到达一定位置时，浮球控制阀门关闭，停止注水。
4.当水全部冲走后，水位再次降低，控制阀门打开，重新开始注水。
方框图:
水位自动控制系统:
给定量 水位 阀门 水箱 控制器 +
-
检测装置(反馈)
闭环与开环控制系统的比较
[介绍]:
闭环控制:反馈控制， 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被量产生的影响。精度高、结构复杂，设
计、分析麻烦。
开环控制:没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。在精度要求不高或扰
动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。
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[提问回答]:
开环控制系统 闭环控制系统
能否自动调整和补偿
控制精度
结构
适用场合
[讨论]:
红绿灯定时控制(开)，车流量控制(闭)。
检测输出(闭)，否则(开)例如自动门检测。
人工控制，自动控制，开环控制，闭环控制之间区别联系 。
[补充]:起增强输入信号作用——正反馈。
起减弱输入信号作用——负反馈。正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来越大。只有负反馈控制
系统才能完成自动控制的任务。
负反馈控制系统最大的特点:检测偏差，纠正偏差。
[作业]演示电开水器动画，并说明控制方式
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