2、反馈名师教学设计1

闭环控制系统的工作过程教学设计

山西省晋城市泽州县第一中学校

冯利梅

【课题】

«闭环控制系统的干扰与反馈»第二课时

闭环控制系统的工作过程

【教学内容】

1.闭环控制系统的工作过程

2.闭环控制系统和开环控制系统的比较

【对应的课程标准】

1.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。

2.了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图。

【教材分析】

本节课是苏教版

«技术与设计2»第四章«控制与设计»第三节«闭环控制系统的干扰与反馈»第二课时的内容。本节内容包括闭环控制系统的工作过程及闭环控制系统和开环控制系统的比较。

反馈是本节的重点，也是难点。克服干扰因素是闭环控制的优点。干扰因素对控制系统的影响情况是决定控制系统采用开环控制还是闭环控制的重要因素。干扰因素与反馈都是控制系统设计的重要基础知识。

在介绍控制系统的工作过程时，采用水位控制和炉温控制这两个简单又典型的实例。使学生能比较好地理解闭环控制的工作过程。从比较好控制的工作过程还可以引出以下结论：1、从控制系统的方框图来看，闭环控制系统包括了信号从输入端到输出端的“前向通道”，和从输出端到输入端的反馈通道，信号传递形成了“闭合回路”。这也是闭合控制名称的直接由来。2、闭环控制的工作过程就是误差从产生到消除的过程，因此，闭环控制又被称为误差控制。3、对闭环控制系统来说，只要输出量有误差，它就会进行控制，而不管这种误差产生的原因。这正是闭环控制的特点和优点。4、当误差是由输入指令改变而引起时，控制系统的输出量将随指令的改变而改变；当误差因干扰而产生时，控制系统将使输出量恢复到未受干扰时的平衡状态。

在开环控制系统与闭环控制系统的比较中要说明的是：尽管闭环控制在抗干扰方面有独特的价值，但是不是说在如何情况下闭环控制都比开环控制好。在选择控制方案时，需要从多方面进行权衡，课采用开环时，就不一定用闭环。开环控制至今在很多场合仍在使用。特别是对控制精度要求不高，干扰影响不大时，采用开环控制常常不仅能满足控制要求，而且能大大节省开支。

【学情分析】

学生已经学习了«技术与设计1»与«技术与设计2»中的前面3个单元关于结构、流程及系统的知识，已经形成了比较完整和系统的知识体系，学生有了很好的学习控制系统的基础。但是学生对于控制系统的理解只是表面的认识，并不知道其中内在的工作机理。他们对认知内容是零散不系统的，有待提升和归纳。提高学生认知主要从以下几个方面：一是系统分析方法的运用，就是用系统的方法分析、建构控制部分；二是控制过程思维的培养，只有有了对控制有过程的思想，才能用多个各自能独立，又有效配合，组成一个有机整体，起控制作用的功能。

学生通过上一课时的学习，理解了什么是干扰因素和反馈。对于闭环控制系统有了一定的学习基础，但是对于闭环控制系统中反馈环节的作用还不熟悉，对于闭环控制系统的工作过程不熟悉，需要通过对典型案例的分析来掌握。

【教学目标】

知识与技能：

1.

通过分析典型案例，熟悉闭环控制系统的工作过程 2.了解开环控制系统与闭环控制系统的联系与区别

过程与方法：

1.通过探究、分析、总结、讨论的方法，让学生获得相关理论知识；

2.通过练习巩固本节课的知识

情感态度价值观：

学生通过本节课的学习，提升其分析与总结能力，并能将本节课的知识内容运用到以后进行设计的活动中去。

【教学重点难点】

教学重点：

1.通过分析典型案例，熟悉闭环控制系统的工作过程。

2.了解开环控制系统与闭环控制系统的联系与区别。

教学难点： 通过分析典型案例，熟悉闭环控制系统的工作过程

。

【教学思路】

本节的重点和难点是闭环控制系统的工作过程。教材所选的案例是典型的闭环控制系统的案例，对于理解闭环控制系统的工作过程时本节合适的。可以选择其中一个案例做详细分析，另一个案例由学生陈述。学生陈述的内容应该包括：系统的名称，系统的控制目的，系统的输出量是什么，用什么装置来测量输出量，误差信号是怎样得到的，系统是如何根据误差信号进行控制的，控制结果是怎样的。在学会陈述的基础上，教师对以上内容作出完整的表达。因为这是对闭环控制完整的理解，必须严格要求。课的最后在做练习巩固。

在闭环控制系统工作过程的教学中，要对控制系统的组成和各种元件的作用作进一步的补充，让学生加深对控制系统的组成和方框图的认识。

【教学媒体准备】 多媒体、课件

【教学方法】讲授法、探究法、讨论法、任务驱动法、逆推分析法

【课时安排】1课时

【教学过程】

直接引入：继续学习第三节

Ppt展示教学目标

复习提问：什么是闭环控制系统？闭环控制系统的核心是什么？

生答：我们把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。

闭环控制系统的核心就是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。

过渡：那么闭环控制的工作过程是怎样的呢？

学生阅读课本：闭环控制总体的工作过程部分。

PPT展示：闭环控制系统的工作过程：由于干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值，系统的检测反馈装置能及时测出被控量的值并迅速反馈到输入端与给定值比较，得出偏差值，偏差信号进入控制器。

控制器根据偏差信号通过执行器进行相应的调节，使被控量接近给定值，达

到精确控制的目的。

一个闭环控制系统，能够克服干扰，使被控量控制在给定值附近。

师：下面通过两个案例来熟悉闭环控制的工作过程。

案例一：供水水箱的水位自动控制

学生讨论：1、水位的自动调节过程

2、干扰因素是什么？

3、控制量是什么？控制量还可以有其它选择吗？为什么？

学生阅读课本案例二10分钟，小组讨论以下内容

案例2在；加热炉的温度自动控制

学生讨论：1、系统的名称？系统的控制目的？

2、可能存在哪些干扰因素？

3、系统的输出量是什么？用什么装置来测量输出量？误差信号是怎样得到的？系统是如何克服干扰使炉温稳定在给定范围内的？

4、系统是如何根据误差信号进行控制的？控制结果是怎样的？

教师小结：炉温的调节过程

闭环控制的基本工作过程（略）

二、闭环与开环的比较

师提示：从系统组成、输入端输出端量纲、工作过程、抗干扰能力、控制

精确度、用途、成本、设计难度等方面来比较。

拓展：有检测装置的是否都是闭环控制系统？

在对比分析中发现新知识，了解所学知识在生活中的应用。

列表比较（略）

教师强调：尽管闭环控制在抗干扰方面有独特的价值，但是不是说在如何情况下闭环控制都比开环控制好。在选择控制方案时，需要从多方面进行权衡，课采用开环时，就不一定用闭环。开环控制至今在很多场合仍在使用。特别是对控制精度要求不高，干扰影响不大时，采用开环控制常常不仅能满足控制要求，而且能大大节省开支。

小结：小结本节课的知识点，评价同学的优秀表现，特别是表现突出的小组，鼓励后面的小组。

练习：练习册上97页12题

99页15题

【教学反思】

课堂需要学生的参与、表现，教师要对学生的表现进行及时并且恰当的评价，才能提高学生的积极性，培养学生的信心，课堂气氛才会好。教师要有激情，才能更好的活跃课堂气氛，调动学生兴趣。这两点都是我应该继续努力的。