2、控制系统的设计与实施案例教案教学设计导入整理

四

控制系统的设计与实施

——小车的自动控制

教材：苏教版通用技术（必修2）

章节：第四单元，控制与设计，四

控制系统的设计与实施

课时：第1课时

一、教学目标

1、知识与技能目标

（1）理解控制的含义。

（2）理解生活中的控制现象，明确其控制对象，控制目的及控制手段。

（3）分析小车的控制过程与结果、体会控制技术应用的广泛性、重要性。理解控制在生产和生活中的应用。

2、过程与方法目标

通过小车自动控制方法的分析体会控制在生活、生产中的应用，以及人在其过程中所起的作用。

3、情感态度和价值观目标

通过学习自动控制技术的方法,使同学们感受对控制技术对人类生活的影响，升华情感。

二、教学重点

自动控制的方法

三、教学难点

理解生活中的自动控制现象，明确其控制对象、控制目的及控制手段。

四、教学方法

讲授法

五、设计思想

1、教材分析

控制与设计主要通过一定的案例让学生感受什么是控制，以及控制的概念和控制的分类，着重介绍手动控制、自动控制，它是学习控制与设计的一个导入与基础。通过对案例的分析，让同学们明白，控制在设计中的重要性。从一开始就让学生对控制产生一种好奇，想学习的念头。为我们的教学打下更好的铺垫。而控制本身就是一个充满新奇和挑战的话题。让学生通过身边的例子，了解控制的涵义，并对控制的一般性分类有一个基本认识，同时感受控制技术与生活、生产的密切关系。

2、学情分析

学生通过对结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计四个相对独立的专题内容的学习，进一步提高了学生的技术素养，使学生掌握了一些技术设计思想和方法，学生的认知能力由浅入深，得到了提高。本节课内容主要是通过小车的自动控制学习，调动学生对控制及其设计的兴趣，引起他们的重视，激发他们的学习热情，初步掌握控制及其设计的思想和方法。

3、教学思路

基于前面对控制概念及理论的学习，在本节的教学中，通过小车的自动控制方法的学习这一更具体化的案例，拓展学生能力，开阔学生视野，达到知识迁移目的。总体教学流程为：情境导入——通过播放跳舞的机器人、推车的机器人、爬墙机器人、打瓶盖的机器人、倒酒的机器人、走迷宫的机器人等案例引入自动控制概念。让同学们亲身感受到控制在日常生活中的重要性；案例分析——具体分析和讲解小车的自动控制方法；总结提升——通过发现简单的自动控制存在的局限性，提出智能控制的方法，为下一节课学习基于传感器的智能控制打基础。

六、教学准备

多媒体课件、小车平台、图形化编程软件等

七、教学过程

1、情境导入

通过播放跳舞的机器人、推车的机器人、爬墙机器人、打瓶盖的机器人、倒酒的机器人、走迷宫的机器人等案例引入自动控制概念。让同学们亲身感受到控制在日常生活中的重要性。

2、小车的自动控制 控制的应用自古就有；并在近代得到了迅速发展；它涉及到社会生产生活的各个领域。

控制应用到生活中；提高了人们的生活质量；人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境；使之能满足人们的需要。

现代社会的自动控制深入到我们生活的方方面面，基于信息技术和微电子技术的智能化的自动控制将会越来越多的影响和改变我们的生活。

3、自动控制是如何实现的？

生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制；控制在生产中得到了极为广泛的应用。

小车自动控制分析：以小车为例，要实现自动控制必修要有两个关键条件：一是硬件系统，包括控制器、运动机构，电力系统等。二是控制程序。

4、控制方法分析

通过对小车基本状态的分析确定控制的方法：小车的基本运动状态有前进、后退、左转、右转、停止五种。

对小车的控制原理是：控制器发布控制指令给马达——马达根据指令动作——传动系统驱动车轮转动驱动小车运动。

所以控制关系是控制器—马达—车轮。

具体在小车平台（智慧天下XLAB-C1）上，左电机接控制器A口，右电机接控制器D口，由于电机的转动方向通过齿轮传动后与车轮的转动保持一致，所以只要控制A、D电机的转动方向就可以唯一确定车轮与车体的移动状态。

电机对车轮、车体的影响如下：

电机状态

A正转

A反转

D正转

D反转

电机对小车运动状态的控制：

小车运动状态

前进

后退

左转

右转

停止

5、程序编写

（1）在XLAB-C1图形化编程软件界面编写一段程序验证小车：前进2秒—停2秒—后退2秒—停2秒—左转2秒—停2秒—右转2秒—停止。

（2）在以上控制程序中加入循环控制命令。

6、拓展—智能控制

展示下节课将要实现的智能控制案例视频，引入基于传感器的智能控制方法，为下一节的学习做准备。

八、教学反思

本课时在学习小车自动控制的基础上理解控制的含义，学习控制在生产和生活中的应用电机状态

A正转D反转

A反转D正转

A正转D正转

A反转D反转

AD停止

车轮状态

右轮正转

右轮反转

左轮正转

左轮反转

对车体的影响

前进

后退

后退

前进

原理。让学生知道控制的应用涉及到社会生产生活的各个领域，提高了人们的生活质量；人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境；使之能满足人们的需要。