闭环控制系统的干扰因素
一、教材分析
本节是第四章“控制与设计”第三节“闭环控制系统的干扰与反馈”第一部分内容。本节内容是在学生学习了控制系统的工作过程与方式之后，对闭环控制系统的进一步了解，为下一节控制系统的设计与实施奠定基础，是全书的重点章节。课标要求能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素并做分析。
二、学情分析
通过前面的学习，学生对系统、开环控制和闭环控制有了一定的基础，但是没有针对控制系统中的干扰作具体的分析，相当一部分的学生可能会只愿意停留在表面上，课堂表现为似懂非懂，在教师的引导下可以对简单的控制系统进行分析，但不能有意识的进行不同控制系统之间的综合对比，面对具体的生活实例，为什么采用开环控制或闭环控制还是不知所以，这样这部分学生也就难以形成技术素养。 三、教学目标 1、技能与知识
（1）了解控制中存在干扰，理解干扰的概念。
（2）分析干扰因素的来源，运用基本方法提出克服控制中的干扰的具体方案。
2、过程与方法
（1）引导学生体验简单控制系统中的干扰，促使学生积极参与讨论和分析。
（2）激发出学生对于克服控制中的干扰的创新思维。 3、情感态度与价值观
（1）通过对干扰实验的体验和观察，获得对干扰的感性认识。
（2）学生能在体验干扰的基础上，能进一步讨论控制中的干扰并在交流的过程中形成对拘束的探究欲望。 4、 核心素养目标
通过干扰的知识，形成正确的对系统中干扰的认识，并建立稳定的控制系统认识态度，培养学生的技术意识与创新思维（核心素养）。 四、教学重难点
1、教学重点
（1）了解实际控制系统中会存在干扰影响控制；
（2）让学生能够分析简单控制系统中的干扰，分析克服干扰的具体方法，并结合开环和闭环控制进行对比；
2、教学难点：
（1）干扰因素的分析； （2）克服干扰的具体方法 五、教学方法与思路
通过校园情景问题引入，引导分析干扰因素，再通过试验探究体验，如何解决，总结出克服干扰因素的方法，再次结合生活中的其他案例进行进一步分析干扰因素，提升学生的知识与技能。 六、教学过程
序环教师活动 学生活动 号 节 知经过前面的学习，我们知道所谓控制是人们按照自认真回 识己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望忆、听讲 一 复的目标发展。控制可以分为手动控制和自动控制， 习 自动控制可以分为开环控制和闭环控制。（PPT展示 开环控制与闭环控制的方框图）。 1、 情景导入 说到控制，我们学校一直有个烦恼，什么烦恼呢？大家先看个视频。（播放“水塔溢水”视频），我校坐落在东台山上，由于地势较高，水势较低，多数教学楼水上不去，只好安装抽水机及水塔，同学们日常 生活中也应该感受不是水塔水用完没有及时抽水， 就是抽水太多水从水塔大量溢出浪费水资源，如视观察、思二 新频中的现象。为什么产生这种现象呢？我们现在通考 课 过教具演示，一起来了解一下。 2、试验展示人工抽水 提问： （1）人工抽水是手动控制还是自动控制？ （2）人工抽水有什么不足之处？ 3、试验展示定时抽水 观察、思考 回答 定时自动抽水实物模型 (定时器控制)的控制效 果：设定间隔时间和抽水持续时→启动→过一段时间后开始抽水→抽水持续一段时间后停止抽水，系统方框图如下： 引导问题思考： 观察、思考 讨论回（2）问题产生的原因？ 答 总结： （1） 定时抽水的缺陷？ 指出定时器自动抽水装置存在的缺陷和原因： 有时还不需抽水时却提前抽水了。 原因：1每天的用水量有多有少导致不知多长时二 间后该抽水。2、定时的那段时间有可能没电。 新缺陷2：抽水时有时会抽得过满甚至溢出，而有进 课 还没抽满就停止抽水了。 原因：抽水时进水量不稳定 4、引出干扰的概念： 其实导致定时控制抽水存在这样的缺陷的根本原 因是在控制过程中存在干扰。 （1）什么是干扰？ 缺陷1：会出现有时水用完需抽水时没有抽水，而 在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起 被控量变化的各种因素称为干扰因素。 在定时控制抽水系统中，除了输入（时间信号）， 其他的影响因素，如每天的用水量，抽水时进水量不稳认真听定，电的问题等都是干扰因素。 （2）干扰因素的普遍性 讲 在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有 多个。 干扰因素有可能是环境造成，也有可能是人为造 成。 思考：为了使水不溢出，如何解决？（引出下一试 验） 5、试验展示定时+浮球阀控制抽水 浮球阀的控制通过设置浮球位置的高低来控制水塔 水位的高低。系统方框图如下： 二 新 课 水溢出问题是解决了，但还有问题没解决，如水 抽满了抽水机还在抽水，有可能导致水管爆裂；进 思考 问题引导：
闭环控制系统的干扰因素教案
