1、干扰因素课时教案

闭环控制系统的干扰因素

教

材：（江苏教育出版）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因素

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

作 者：王志华（湖南省双峰县第一中学）

一、教学目标

1. 知识与技能目标

（1）知道什么是控制系统中的干扰因素。

（2）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。

2. 过程与方法目标

（1）通过自主学习理解什么是干扰因素。

（2）通过典型闭环控制系统的分析，理解影响控制系统运行的主要干扰因素。

3. 情感态度与价值观目标

（1）通过质疑提问，合作探究等探究问题的方式，激发探索欲望，形成独立主动思考习惯。

二、教学重点

本节学习重点在于能通过典型案例的分析找出控制系统的主要干扰因素。

三、教学难点

干扰因素的一些特点及抗干扰因素措施。

四、教学方法

讲授、提问、小组讨论等

五、设计思想：

1. 教材分析

本节是“控制与设计”第三节的内容，其内容包括“干扰因素”、“反馈”、“功能模拟方法”和“黑箱方法”。闭环控制系统相对于开环控系统要复杂些，但闭环控制系统因其控制准确，自动化程度高，有良好的控制效果，对学生来说更具吸引力，更容易引起学生的探究欲望。本节学习重点在于通过案例找出控制系统的主要因素。然后延伸出干扰因素的特点。

2. 学情分析

（1）知道什么是开环控制系统，什么闭环控制系统；

（2）熟悉开环控制系统的基本组成及工作过程；

（3）对分析闭环控制系统有一定的难度；

（4）对闭环控制系统的控制效果很好奇。

3. 教学策略

（1）通过现实生活中的典型事物，引导学生思考其控制原理，以及如何克服干扰因素，激发学生的学习兴趣；

（2）通过大量提问，引导学生积极思考，扩展知识深度；

（3）淡化对概念或定义的描述，侧重机理的分析。

六、教学资源准备

教材、PPT等

七、教学过程

序号

教学步骤

教师活动

同学们观察并思考，当游泳池注水控制是定时器控制时，有较大的缺陷，请问是什么缺陷？我们可以如何改进？游泳池定时器注水控制系统是什么系统？它为何效果不好？

一

复习

器自动注水装置存在的缺陷及原因

二、引出干扰的概念：

其实导致定时控制注水存在这样的缺陷的根本原因是在控制过程中存在干扰

1.

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因素。

2.

有的干扰因素是由于（环境）造成的；有的干扰因素

是（人为

）原因所致。

3.

控制系统在工作过程中必须克服（干扰），使被控二

自主学习

量

稳定。 4.

在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的。而在有些

情况下，却可以（利用）干扰因素实现某种目的，如军

事对抗中利用电磁波对敌方信息指挥系统进行干扰。

案例一：逆风中骑自行车

（一）想要保持相应的速度，干扰因素有哪一些？ （二）此系统中干扰因素作用在什么上？ 扩展：干扰因素的特点

三

质疑提问

1.在控制系统中，干扰因素一定有，可能有一个，可能有多个。 2.干扰因素通常作用在被控对象上，作用是破坏系统平衡--被控量偏离平衡值。

思考并回答。

一起思考并回答。

指出定时器自动注水装置存在的缺陷和原因：

缺陷：如果水压有变化或能无法精准的达到想要的水位。

学生活动

观察、思考和比较

一、比较两种自动控制的控制效果，引导学生指出定时者电力系统出问题，就可

马上行动1：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？ （1）开电冰箱门；

属于

（2）电冰箱所有房间的温度从20℃变到32℃；属于 （3）把热菜或热饭放入电冰箱中；

属于

（4）在电冰箱外放一盆冷水。

不属于

马上行动2：在下表中所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？

自动扶梯的升降控制系统 :

扶梯承载的重力、电机输出电压的波动、

齿轮间的摩擦力等。

蔬菜大棚的温度控制：外部环境温度的变化、大棚保温积极思考，找出主要干扰材料的保温性能产生变化、植物排放的二氧化

碳，温室因素。

效应等。

案例二：飞机飞行

为什么不能对坐飞机的人说“一路顺风”？

《空管规则》（86号文）：

第四十三条

航空器应当逆风起飞和着陆。但是，

当跑道长度允许，风速不大于3米／秒时，航空器可以顺风着陆；只有因机场

净空条件或者跑道坡度的限制，机场使用细则内规定许可的航空器，方可顺风起飞。

扩展：

如果干扰比较经常或者严重，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。

提问：根据飞机起飞降落的主要干扰因素，机场应该如何选址，机场跑道应该怎么修建？

有人说：在不久的将来，无人驾驶汽车将完全取代人类

驾驶员，道路上再

也没有危险的、昏昏欲睡的、受伤的

和分心的司机。最近20年，全世界平

均每年因交通事

故死亡的人数超过100万，其中约 90％

的事故是人为

四

合作探究

错误

造成的！ 同学们以小组为单位共同讨论以下问题： 1.人类驾驶汽车安全性的主要干扰因素是什么？

2.无人驾驶汽车安全性的主要干扰因素是什么？ 3.你认为从控制的角度两者谁更安全？ 4.有哪些措施可以提高两者的安全性？

讨论并回答，一个同学补充另一个同学。

学生答：飞机起飞要逆风升力才够大。

思考，回答，分析。

本节课我们一起学习了闭环控制系统中的一个重要概念 “干扰因素”。 1.干扰因素是指在控制系统中，除输入量（给定值）以外，

引起被控量变化的各种因素。 2.在控制系统中，不管是开环控制系统还是闭环控制系五

课堂小结

统，

干扰因素一定有，可能有一个，可能有多个。 3.干扰因素通常作用在被控对象上，作用是破坏系统平衡 --被控量偏离平衡值。 4.如果干扰比较经常或者严重，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。

总结。