2、反馈教学实录与评析

通用技术公开课教学设计

课

题：闭环控制系统的干扰与反馈

时

间：本周五上午第2节

地

点：高二（7）班

授课人：华文明

一、三维目标

知识与技能

1、什么是干扰

2、不同控制系统克服干扰的优劣

过程与方法

1、通过自己的生活经验和简单的干扰因素与反馈信息的实验，体验和观察，增加对干扰与反馈信息的感性认识；

2、在体验干扰的基础上，如何得到反馈信息，进一步认识控制中的干扰因素与反馈信息；

情感态度与价值观

1、认识到生活中很多问题的处理会存在干扰

2、形成正确认别干扰的观念

二、教学重点

（1）了解实际生活中，控制系统中存在影响控制的干扰因素与如何得到反馈信息；

（2）分析简单控制系统中的干扰与反馈，理解克服干扰的基本原则，分析克服干扰的具体方法。

三、教学难点：

（1）分析克服干扰的具体方法；如何得到反馈信息；

（2）如何利用有利的干扰的因素为我们服务。

四、教学准备

多媒教室、蜡烛、打火机、火柴棒 风扇

五、课时安排：1课时

六、教学过程

（一）复习引入

•

什么是控制系统？

•

什么是开环控制系统？

•

什么是闭环控制系统？

（二）进行新课

1、干扰因素

在日常生活中，干扰是时常存在的。例如，

人在逆风中骑自行车，逆风对自行车的速度构成干扰，要保持车速不变，人就需要用力蹬车，以克服这一干扰；

风↓

应保持的速度

---→

自行车 ---→

行车速度

在飞机飞行过程中，手机信号对导航信号构成干扰，直接影响飞行安全，所以乘客必须关闭手机。

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。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。

在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。

控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。

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。

如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。但在生产生活中，我们需要以慎重、严谨的态度对待干扰因素的利用。

2、反馈

什么是反馈

控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。

案例分析

立定投篮的过程

利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电源，而自动电水壶具有当水沸腾时自动切断电源的功能，这就是运用反馈方法实现自动控制的结果。

闭环控制系统的工作过程

从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。

由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值时，闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。所以，一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。

案例分析

加热炉的温度自动控制系统

闭环控制系统与开环控制系统的比较

开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿。也就是说，由于某种干扰信号的作用使输出信号出现非正常状态时，系统本身没有自动纠正的能力，要进行纠正，必须借助于人工。所以，开环控制系统的控制精确度（或称控制精度）相对比较低。但如果控制系统中各组成元件的特性比较稳定，而且外界的干扰相对较小，则开环控制系统也可以保证一定的精度。开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。

闭环控制系统的优点是控制精度高，不论何种原因造成系统的输出量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。与开环控制系统相比，闭环控制系统的设计比较麻烦，结构也相对复杂，构成控制系统的成三较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种控制方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。

本课小结：

教学反思：