1、干扰因素优质教案设计

闭环控制系统的干扰因素

一、教材分析

本节是第四章“控制与设计”第三节“闭环控制系统的干扰与反馈”第一部分内容。本节内容是在学生学习了控制系统的工作过程与方式之后，对闭环控制系统的进一步了解，为下一节控制系统的设计与实施奠定基础，是全书的重点章节。课标要求能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素并做分析。

二、学情分析

通过前面的学习，学生对系统、开环控制和闭环控制有了一定的基础，但是没有针对控制系统中的干扰作具体的分析，相当一部分的学生可能会只愿意停留在表面上，课堂表现为似懂非懂，在教师的引导下可以对简单的控制系统进行分析，但不能有意识的进行不同控制系统之间的综合对比，面对具体的生活实例，为什么采用开环控制或闭环控制还是不知所以，这样这部分学生也就难以形成技术素养。

三、教学目标

1、技能与知识

（1）了解控制中存在干扰，理解干扰的概念。

（2）分析干扰因素的来源，运用基本方法提出克服控制中的干扰的具体方案。

2、过程与方法

（1）引导学生体验简单控制系统中的干扰，促使学生积极参与讨论和分析。

（2）激发出学生对于克服控制中的干扰的创新思维。

3、情感态度与价值观

（1）通过对干扰实验的体验和观察，获得对干扰的感性认识。

（2）学生能在体验干扰的基础上，能进一步讨论控制中的干扰并在交流的过程中形成对拘束的探究欲望。

4、

核心素养目标 通过干扰的知识，形成正确的对系统中干扰的认识，并建立稳定的控制系统认识态度，培养学生的技术意识与创新思维（核心素养）。

四、教学重难点

1、教学重点

（1）了解实际控制系统中会存在干扰影响控制；

（2）让学生能够分析简单控制系统中的干扰，分析克服干扰的具体方法，并结合开环和闭环控制进行对比；

2、教学难点：

（1）干扰因素的分析；

（2）克服干扰的具体方法

五、教学方法与思路

通过校园情景问题引入，引导分析干扰因素，再通过试验探究体验，如何解决，总结出克服干扰因素的方法，再次结合生活中的其他案例进行进一步分析干扰因素，提升学生的知识与技能。

六、教学过程

序号

环节

教师活动

学生活动

经过前面的学习，我们知道所谓控制是人们按照自己的认真回忆、

知识意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发听讲

一

复习

展。控制可以分为手动控制和自动控制，自动控制可以

制的方框图）。

1、

情景导入

说到控制，我们学校一直有个烦恼，什么烦恼呢？大家先看个视频。（播放“水塔溢水”视频），我校坐落

在东台山上，由于地势较高，水势较低，多数教学楼水上不去，只好安装抽水机及水塔，同学们日常生活中也

分为开环控制和闭环控制。（PPT展示开环控制与闭环控

应该感受不是水塔水用完没有及时抽水，就是抽水太多

水从水塔大量溢出浪费水资源，如视频中的现象。为什观察、思考

二

新课

么产生这种现象呢？我们现在通过教具演示，一起来了

解一下。

2、试验展示人工抽水

提问：

（1）人工抽水是手动控制还是自动控制？

（2）人工抽水有什么不足之处？

3、试验展示定时抽水

定时自动抽水实物模型 (定时器控制)的控制效果：设观察、思考

回答

定间隔时间和抽水持续时→启动→过一段时间后开始抽水→抽水持续一段时间后停止抽水，系统方框图如下：

引导问题思考：

（1）

定时抽水的缺陷？

（2）问题产生的原因？

总结：

指出定时器自动抽水装置存在的缺陷和原因：

缺陷1：会出现有时水用完需抽水时没有抽水，而有

时还不需抽水时却提前抽水了。

该抽水。2、定时的那段时间有可能没电。

观察、思考

讨论回答

原因：1每天的用水量有多有少导致不知多长时间后

二

新课

缺陷2：抽水时有时会抽得过满甚至溢出，而有进还

没抽满就停止抽水了。

原因：抽水时进水量不稳定

4、引出干扰的概念：

在控制过程中存在干扰。

（1）什么是干扰？

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因素。

在定时控制抽水系统中，除了输入（时间信号），其

他的影响因素，如每天的用水量，抽水时进水量不稳定，电

的问题等都是干扰因素。

其实导致定时控制抽水存在这样的缺陷的根本原因是

认真听讲

（2）干扰因素的普遍性

在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有多个。

思考

思考：为了使水不溢出，如何解决？（引出下一试验）

5、试验展示定时+浮球阀控制抽水

浮球阀的控制通过设置浮球位置的高低来控制水塔水位的高低。系统方框图如下：

干扰因素有可能是环境造成，也有可能是人为造成。

问题引导：

水溢出问题是解决了，但还有问题没解决，如水抽满二

新课

了抽水机还在抽水，有可能导致水管爆裂；进水量不稳思考回答

定，有可能在设定的时间里水塔水位还没达到预定水位

抽水机就不工作了，怎么办？（引出下一试验）

6、试验展示传感器水位控制抽水

设置水位传感器的高低位，水塔放水→当水塔水位

降低到低位传感器水位时，开始抽水→当塔水位上升到高位传感器水位，停止抽水。系统工作方框图如下：

认真观察

思考

小结：为了使被控量稳定，在控制系统中必须尽量克服

干扰。除了本控制系统，生活中其他控制系统的干扰情

况呢？

7、案列分析： （1）电冰箱的温度控制系统干扰因素有哪些？

（2）自动扶梯的升降控制系统存在哪些干扰因素？

（3）利用滑轮组提升重物的控制装置存在哪些干扰因

素？

8. 思考

在一般的控制系统中，干扰因素是需要克服的，而在生

二

新课

活中有没有利用干扰因素来实现某种目的的呢？如何进

行利用？

（1）

对小车遥控锁门的干扰

（2）

朝韩军事双方利用大功率电磁波的干扰

（3）

来电闪

9、拓展思考（课后）采用传感器水位控制抽水，为什么

用传感器水位控制抽水比定时控制好，该控制的目的就课后思考

完美解决了吗？

1、

干扰因素的概念

三

小结

2、

干扰因素对控制系统的影响

3、

克服干扰因素的方法

归纳总结

六、教学反思

本节课通过校园情景问题引入，用自制教具还原真实情景，引导分析干扰因素，再通过试验探究体验，如何解决，总结出克服干扰因素的方法，再次结合生活中的其他案例进行进一步分析干扰因素。在整个过程中，通过以问题引导的方式培养学生主动去发现问题，解决问题的能力，起到了良好的效果，作为文科的学生都能积极参与到技术试验活动中。本节课的不足之处在于自制教具及设备的有限，无法让学生小组去体验探究。