高中通用技术 控制系统的设计与实施5教案 苏教版必修2

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1、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2～3课时一、教学目标1.知识与技能理解控制系统设计的一般思路。2.过程与方法（1）能根据控制系统设计分析方法确定控制系统各部件并画出方框图，形成初步的设计方案；（2）能根据设计方案初步选择控制系统所用元器件；（3）能综合运用设计的一般原则等知识指导实施与评价过程。3.情感态度与价值观形成运用设计的一般过程和设计的一般原则分析问题解决问题，培养具体问题具体分析的正确情感和态度。二、

2、教学重点理解控制系统设计的一般思路；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。三、教学难点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；综合运用设计的一般原则等知识指导实施与评价过程。四、教学方法讲授、讨论、小组合作。五、设计思想在本节教学中，将采用教师引导启发和学生合作学习相结合的教学模式。以任务驱动的方式，引导学生运用所学知识进行控制系统的设计。六、教学资源电热箱控制系统设计所需部分元器件，评价表格等。七、教学过程环节教师活动学生活动及预期效果设计思路提出问题1.引入消毒碗柜利用红外线高温消毒的特点，将洗净的碗、筷、杯、盘放

3、入其中加热、烘干，达到预定的时间之后便自动断电。认识消毒碗柜热消毒原理。进行对比，让学生对后面提出的电热箱设计有初步的认识。2.提出问题设计项目：电热恒温箱设计要求：（1）箱内温度恒定在60度左右；（2）能自动控制；（3）安全、节能、低成本。提出具体设计项目，明确设计目标。设计分析1.设计的总体思路设计的一般过程：发现问题与明确问题——制定设计方案——制作模型或原型——测试、评估、优化——编写使用说明书。2.控制系统设计分析（1）控制系统的结构：呈现开环及闭环控制系统的框图,分析控制系统固有特性和内在规律。（2）确定控制系统各部件A.确定控制对象：电热箱B.确定执行器

4、：加热器（执行器由被控量来选择，若被控量是温度，执行器可以是加热器（加热）或压缩机（制冷），若被控量是流量，执行器就是阀门。对于运动，通常采用电动机（直线运动）等。）C.确定控制器控制器的选择与控制量、被控量、执行器都有关系控制量：热量根据焦尔定律：Q＝0.24I2Rt＝0.24(U2/R)t控制手段：①通过调压器改变电压来调整;②通过可控硅或晶闸管改变电流调整;③改变加热器电阻的方法调整温度；④可以通过开关时通时断控制时间来调整。3、控制方式（1）干扰因素分析A.电源电压的稳定性B.电热箱箱体与环境的对流速度(密封性、环境温度)重温设计的一般过程。明确控制系统设计的

5、特殊性。把握控制系统设计分析的一般思路：确定执行器、控制器、检测装置（闭环）等。运用所学控制理论，理解控制系统各变量之间的内在规律，以此确定控制系统各部件。师生交互。强调设计的一般过程是进行设计应遵循的科学步骤。将控制系统设计方法转化为执行器、控制器、检测装置（闭环）等的选择。使问题简化、具体、明了。助于学生的理解。掌握控制系统的内在规律。（2）控制方式的选择：闭环控制系统（选择原则：被控量是否存在量上的误差）（3）检测装置的确定由被控量来选择，温度传感器方案构思1.绘制控制系统框图分组确定这一控制系统的设计方案，画出方框图。2.电热箱元器件的选择展示多种元器件，由学

6、生选择。组成控制系统，画出电路图，并连接实物。如果有多种设计方案，需要进行比较与权衡。动手操作。比较、权衡，内化知识，提升能力。通过动手动脑，将知识内化，提高学生物化能力。为制作、安装、运行、评论等准备。系统实施设计项目的实施实施包括：箱体的制作、安装与调试、运行和评价等步骤。讨论：1.系统实施和评价的依据是什么？（设计的一般原则。具体内容：美观、创新、实用、经济、道德、技术规范、持续发展。）2.在本恒温箱实施过程中，你认为主要要考虑设哪些因素？3.一同学在箱体的正面安装一电源指灯以指示电源的通断，安装温度计以指示箱内的温度。这考虑人机关系的哪方面关系？（信息交互——

7、以人为本思想方法）4.一同学为了减少电热箱与环境的对流速度，在实施过程中制作了内外两层箱体。他是基于什么问题考虑？分组：根据设计方案，进行组装、调试，填写评价表。进一步明确设计的一般过程和本控制系统实施的任务。思考、发散、运用知识解决教师提出的问题。采用问题的方法以点带面，引导学生以设计的一般原则指导设计、实施、评价等整个过程，以期抛砖引玉。形成技术思想方法，如以人为本、系统的分析方法等并以此运用于设计和实施中。总结评价1.控制系统的设计遵循设计的一般过程，但有其特殊性。2.控制系统的设计思路是：明确控制目的——了解被控对象的基本特性——分析被控量和