《控制系統的設計與實施》教學設計

2.教案

【新課教學】

1、控制系統設計的一般思路

選擇開環還是閉環：依據控制精度與條件。

被控對象特性的獲取方法：往往難以直接得到，從輸入與輸出之間的關系，

若干個干擾因素的分析：找了影響最大的。

簡單系統的控制：

執行器與檢測器的選擇：

設計圖樣等：

開環控制系統的設計

電風扇，電吹風的設計：

電風扇控制系統的設計：被控對象是電風扇，被控制量是電風扇輸出的風速，控制量是電機的轉速。設計的目的有：一是有定時關閉電風扇。二是有不同的風速。三是又定時，又有不同的風速。

案例分析：電吹風控制系統的設計（要先介紹一下電吹風的工作原理）

與學生一起分析，這個系統要達到的目的是什么？控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？被控量的控制量分別是什么？外界的干擾因素是什么？經濟實用？安全教育與設計。

可以選擇熨斗，電加熱棒，電褥子等進行分析，這些設備，學生有一些使用的經驗，拿出來加以分析，還可以增加學生的安全意識。

2、 閉環控制系統的設計

    對于簡單的閉環控制系統有如下的要求：

①     必須是穩定的。一是工作時要穩定，二是干擾出現時要穩定，這個穩定是通過調節而出現的穩定。

②     控制精度要符合要求系統的輸出值與給定值要變化，而且在變化的范圍內。

③有較好的抗干擾性能。

④ 幾項要求有時產生矛盾，要平衡有側重點的解決。

案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統的設計。

設計目的與節水：

設計項目：

設計要求：

設計分析：

被控量，控制量，干擾量。分析設計思路。

繪制方框圖：

知識與技能：

    讓學生了解在設計的一般思路，應注意目的，控制量與被控量干擾因素。選擇輸入與輸出的關系檢測，執行器，檢測器的選擇。

讓學生自行畫出與設計方框圖。

綜合實踐：近幾年的冬天，總一些報道說，太陽能熱水器出現凍壞的住戶，請利用控制系統的知識，分析一下原因，并提出修改設計方案。

【課外拓展】

　　為了加深學生對知識的記憶、理解，鼓勵學生全面的、辨證的分析問題。對生活中的一些個系統進行分析，思考，并能收集一些設備的工作原理，只有在掌握了大量的系統的工作原理，占有大量的資料的前提下，對系統進行分析，畫出方框圖，才能對其設計有一定的了解。

來源：控制系統的設計與實施