1、干扰因素教学设计实例

闭环控制系统的干扰与反馈

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：闭环控制系统的干扰与反馈

章

节：第四单元

控制与设计 第三节

闭环控制系统的干扰与反馈

课 时：第1课时

一、教学目标

1.知识与技能：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素。

2.过程与方法：能结合身边的案例找出干扰的因素，并做出分析。

3.情感态度与价值观：培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从物性到理性过渡，能对学习与人生产生干扰影响的因素进行分析。

二、教学重点

能结合案例分析找出影响简单控制系统的干扰因素。

三、教学难点

对干扰系统的全面细致的分析。

四、教学过程

（一）课堂导入

展示图片：

教师提问：平常我们在送走客人获亲朋好友的时候都说一路顺风，那为什么我们在送乘坐飞机的乘客时候却不能这么说呢？（提示根据物理知识进行解释）

学生小组讨论并代表发言

教师总结：飞机在起降阶段速度（地速）比较小，要想使飞机获得足够的升力克服重力而腾空，就需要稍大的空速（相对于气流的速度），那么在地速（相对于地面参考物的速度）相对较小的情况下就需要飞机最好迎风干扰起飞，这样才能达到比较大的空速，已达到足够的升力而起飞。落地亦然。一般的，737型飞机的最大顺风起降限制为5米每秒，也就是说当顺风达到5米每秒时就不能起降了，若下雨（专业说法是“湿跑道”），这个数值就会是3米每秒。如果你祝人家“一路顺风”，那岂不是祝人家不顺利？所以出行时你可以用“一路顺利”来代替“一路顺风”，如果你的朋友是航空界业内人士，你还可以说“航路顺风”，这样会更显专业点。（航路上——起飞以后降落之前当然是顺风好了，可以省油省时间）。类似的事例还有风筝起飞等等。

为此根据以上分析得出飞机起飞是通过分力干扰来实现的。今天我们就一起来研究下干扰与反馈。

【知识复习】

简单回顾控制的分类和组成：

1.控制系统的分类是什么？

2.控制系统有哪几部分组成？

（二）干扰

1.知识讲解

案例分析一：逆风中骑自行车。

脚踩的力

给定量

自行车

行使的速度

被控量

风

逆风、顺风、上坡路……

教师提问：分析逆风中行驶的自行车哪些因素是输入量，哪些是输出量，哪些是影响车子运行的因素。

学生：根据教师的提问来进行小组分析

2.得出结论：什么是干扰因素：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（interference）因素。

3.扩展讨论：生活中还有哪些例子说明“干扰是存在的”？

4.总结结论：在控制系统中，干扰因素一定有，可能有一个，也可能有若干个。

5.马上行动：在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？并简单概括理由：开电冰箱的门；电冰箱所在房间的温度从20摄氏度变到32摄氏度；吧热菜或热饭放入电冰箱中；电冰箱外放一盆冷水；

学生小组讨论，并代表发言。

6.思考：在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？（斜线部分为参考答案）

控制系统

自动扶梯的升降控制系统

利用滑轮组提升重物的控制系统

干扰因素

蔬菜大棚的温度控制

扶梯承载的重力、电机输出电压的波动、齿轮间的摩擦力等。

滑轮组的摩擦力、电机电源的波动等、绳子和滑轮，重物的重力。

外部环境温度的变化、大棚保温材料的保温性能产生变化等、植物排放的二氧化碳，温室效应。

7.案例分析：电视机的工作。电视机出现画面紊乱的现象往往是由于受到外界磁场干扰。比如：近距离摆放的电冰箱、空调器、电风扇、日光灯等等。他们就是电视机正常工作的干扰因素。克服这些干扰的办法就是将家用电器远离电视机放置。 克服干扰的基本办法：

A.消除干扰

在飞机上不能使用通信工具

B.减弱干扰

电器在使用时远离其它电子设备

C.提高控制系统性能

采用闭环控制系统

注意：在进行控制系统设计时，必须对可能存在的干扰进行全面的调查和分析，如果干扰比较经常和严重，对控制目标影响产生严重的后果，就必须考虑抗干扰措施，保证控制系统的正常工作；如果可能存在的干扰不是很严重，对系统正常工作影响不大，就可以忽略。因为任何抗干扰措施的实现，都意味着系统结构的复杂和成本的增加。

对干扰的利用，是指有意对控制系统施加干扰，使控制系统无法达到控制的目标，而不是控制系统本身需要干扰。例如：打狂犬疫苗、军事演习中对敌方信息指挥系统进行电磁波干扰。

（三）课堂总结

通过今天的课堂让我们了解到干扰因素是在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素。

五、教学反思

这节课选择了学生生活当中能接触到的事例为切入点，采用分析案例——合作探究——得出结论——思维扩展等教学策略，提高学生参与程度和热情，教学重点和难点掌握得也比较扎实。