《反饋》教學設計--第四單元《控制和設計》第三節
[分析原因]:將兩次畫的過程來分析。畫出其控制框圖,得出它們的控制類別。
1、閉著眼睛畫:
人腦控制手畫眼睛:人腦——手——眼睛;
控制過程中,沒有反饋環節,不能對控制結果加以修正、調節。是個單程的控制流向。這是開環控制。
2、睜著眼睛畫:
人腦控制手畫眼睛,在此過程中,眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦,使得大腦準確精細的控制手去畫好眼睛。控制過程中有反饋環節可以把控制結果反饋給人腦,控制流向形成了閉合回路。這是閉環控制。
[講解]:汽車速度控制
[講解]:反饋方法——利用反饋來分析和處理被控對象,通過系統的輸出來調整系統的行為,使系統沿著預期的目標運行的方法。
[演示]:反饋的工作過程:當人打算要拿桌子上的水杯時,人首先要看到自己的手與杯子之間的距離,然后確定自己手的移動方向,手始向水杯移動。同時人的眼睛不停觀察手與杯子的距離(該距離就是輸入與輸出的差值),而人腦(控制器)的作用就是不停控制手移動,以消除這個差值。直到手拿到杯子為止,整個過程也就結束了。從上面的例子可以看出,由(負)反饋形成的偏差是人準確完成拿杯子動作的關鍵。如果這個差值不能得到的話,整個動作也就沒有辦法完成了。這就是眼睛失明的人不能拿到杯子的緣故。
[馬上行動]:
事例
輸入
檢測裝置
輸出
“穿針引線”
線的位置
眼睛
線與針孔對準
電冰箱
溫控器設定溫度
溫度傳感器
制冷后冰箱內溫度
[教具演示]:水位自動控制系統
接通電源后,電機工作,水泵出水,當水位升到a 點水位傳感器位置時,電機停止工作;當水位由a點降止b點以下時,電機又開始工作,這樣往復,達到了自動控制儲水器中的水位。
[學生討論]:請同學們相互討論一下這個水位自動控制系統的工作過程,試用系統框圖來描述。(引導學生歸納出水塔水位控制系統框圖,著重推導信息反饋與比較環節的框圖表達。)
[教師總結]:簡單的閉環控制系統的方框圖,理解其中的控制器、執行器等環節的作用,熟悉反饋環節的作用。
[閉環控制系統的工作過程]:
閉環控制系統就是系統的輸出端與輸入端之間存在反饋回路,輸出量對控制過程產生影響的控制系統。閉環控制系統是通過反饋環節克服干擾因素而使系統達到穩定。
[核心]:通過反饋來減少被控量(輸出量)的偏差。
[案例分析]:閱讀書上案例
[思考設計]:家用抽水馬桶是一個典型的閉環控制系統的水位控制。(鏈接下節課用水位檢測,控制電路,電磁閥來改進為自動控制,設計閉環控制系統方框圖,并用頭腦風暴法獲更多節水控制創造性設想。)
[思考]:在水箱的水位控制系統中,控制量還可以有其他選擇嗎?為什么?
控制量是進水閥的流量。放水、蒸發是干擾
閉環控制系統的特點:
1)系統輸出量對控制作用有直接影響。
2)有反饋環節,并應用反饋減小誤差。
3)當出現干擾時,可以自動減弱其影響。
[flash課件演示]:加熱爐的溫度自動控制系統:
[實物展示]: 烘箱(飲水機)
溫度自動控制系統。首先用熱電偶來代替溫度計來測量溫度的值,然后對溫度的比較,當小于恒溫箱給定時,就增大加熱裝置的電流;相反當大于恒溫箱給定時,就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。