1、干扰因素教学设计及教案分析

第四章

闭环控制系统的干扰的干扰因素

1、

知识与技能：

（1）理解干扰因素的含义，能找到影响简单控制系统运行的主要干扰因素。

（２）熟悉闭环控制系统工作过程及反馈环节的作用理解反馈的含义。

教学目标

2、

过程与方法：结合冰箱温控器的案例来分析影响简单控制系统运行的主要干扰因素及克服方法。

3、

情感态度与价值观：通过教师在生活中应用反馈原理的实例来培养学生的观察意识触发学生的创新意识，把节能环保意识融入课堂教学中

教学重点

干扰因素；反馈及闭环系统的工作原理

教学难点

主要干扰因素的判定；闭环系统工作原理

教学准备

多媒体课件

教学过程

一

导入新课：

备

注

很多同学都会发现在一些比较高的楼房顶上都有一个蓄水塔。平学生观察,思考和时要往水塔里抽水，如果要人亲自去水塔上开关水阀门是不是很麻烦呢？我们学习了控制的有关知识，知道我们完全可以用一个控制装置比较. 来实现抽水的自动控制。今天老师就带来了两种可以实现自动抽水的实物模型，现在老师来演示给同学看

一、演示并讲解两种自动抽水控制装置的自动控制效果和控制过程：

（1）自动抽水实物模型1(定时器控制)的控制效果：设定间隔时间和抽水持续时→启动→过一段时间后开始抽水→抽水持续一段指出抽水自动定时

时间后停止抽水

（2）自动抽水实物模型2（闭环控制）的控制效果：水塔放水→当水塔水位降低到一定水位，开始抽水→当塔水位上升到一定水位，停止抽水

二

新课

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。

干扰举例：

（1）风对自动车行驶

（2）手机信号对飞机导航的干扰

（3）室外温度对空调温度控制的干扰

（4）手机对显示器的干扰（现场演示）

案例一：逆风中骑自行车。

案例二：飞机飞行。

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

案例三：战士在大风大雨中进行射击练习。

扩展讨论：生活中还有哪些例子说明“闭环控制系统的干扰是存在的，是不可避免的”？

马上行动：对电冰箱这个系统的分析，干扰因素，对干扰因素的控制，

扩展讨论：通过分析，增加对电冰箱的了解，进而了解生活。

案例分析：电视机的工作。

从学生看电视的经历来分析，引导，让学生从电视内容中走出来，关注电视的相关技术与控制。

对于城市的学生可以分析自动扶梯的升降控制，农村的学生可以分析蔬菜大棚的温度控制。

结论：干扰因素有时要控制，有时还要利用。

让学生讨论，生活中的一些个干扰因素，哪些要克服？，哪些可以利用？哪些干扰不能克服，也不能利用？

案例引入：汽车的几种自动控制方式

简单分析汽车的自动控制实际是个闭环控制系统来导入干扰和反馈。

系统存在的缺陷。

学生活动：判断是不是干扰因素

1开电冰箱门

2.电冰箱所在房间温度从20度到30度

3.热茶饭菜放入电冰箱

4.电冰箱外放一瓶冰水

干扰因素可让学生快速阅读书中内容。知道控制系统要稳定工作，需要克服干扰，使被控量稳定。重点是让学生找准干扰因素，才能确定应对方案来使系统稳定工作。

案例分析“电冰箱的温度控制”选用以下三种方法来教学：

1.通过实物图会比较迅速搞懂温控器的控制过程，书中的工作原理图学生不易迅速看懂，在此处纠结会影响学生对反馈的重要性的理解和认识。

2 .有条件还可以把实验室的冰箱搬到课堂，通过视频展台投影讲述以下内容也比较直观。

3.做简单教具通过视频展台演示温控器工作原理。把书中的压感式温控器的两个触点串接在一个直流电机（带动风扇更好）上，用电吹风给感温管加热看电路接通电机转动，会更直观快捷的演示干扰因素对闭环控制系统的影响过程。降温可用冷毛巾敷感温管断开电路。

创新无限，新技术不断涌现。随着电子产品的制造成本下降，现在冰箱大多用的是热敏电阻式温控器了。这使得电冰箱的温度检测、反馈更准确灵敏。引导学生在对系统进行控制设计时注重创新。

案例扩展：电器的节能环保设计

在电冰箱、饮水机、电热水器等加热电器中，自动控温都是用的闭环控制。它们的干扰因素主要是外界的温度影响使被控量发生偏差从而使电器的被控对象开始工作。工作中加热或制冷元件的能效比短期内不会有大的突破。

课堂讨论：

怎样使干扰因素对被控量的影响减小，从而使这些电器的用电量减少提高能效呢？

学生发言，教师总结。

这个环节的加入旨在增强学生的节能环保意识。使他们能在以后的设计中考虑节能，生活里善于寻找节能的小窍门。设计产品时各个方面都要考虑到，也就是一个大的系统要做好。家电产品闭环控制系统控制的很精准，如果节能

学生活动

学生活动

做的不好，市场前景暗淡。

闭环控制系统的工作过程教学以学生试验为主，要求讨论完成P112的思考题，促使学生在试验过程中就关注研究供水系统的工作原理。注意供水系统的控制量是水箱的进水量，具体由阀门来控制的。看看这个系统里还有什么量是可控的

分组讨论P112的思考

学生自行完成P114的马上行动的图表。

课后总结

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

使被控量偏离平衡值。

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。

板书设计：

闭环控制系统的干扰与反馈1 干扰因素

案例分析

作业设计：

教学后记：

习题巩固