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 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 控制器 + - 检测装置(反馈) 阀门 水箱 水位 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。
2
[提问回答]:
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
开环控制系统 闭环控制系统 3
高中通用技术 闭环控制系统的干扰与反馈3教案 苏教版
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