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第四章 控制與設計
第一節 了解控制
1、理解控制的涵義及應用，能區分控制系統的類型。
2、通過合作探究，游戲體驗，明確不同類型控制系統的特點及異同。
3、感受控制技術與生產生活的密切聯系，激發學習控制的熱情。
學習目標
思考：我們聽到過的“控制”有哪些？
如：自動控制、控制情緒、自我控制的能力、控制溫度、控制人口增長、控制病情等。
控制是普遍存在的。
為什么需要控制
事物的發展與變化具有多樣性。
例如: 下雨
下雪
事物發展的結果可能是人們預先期望的，也可能是與預期的目標不相符，甚至是不希望得到的。如果人們想達到某一特定的目的，就必須運用適當的手段來實現。
控制是根據自己的目的，通過一定的手段使事物沿著某一確定方向發展的行為和過程。
一、控制的含義
大禹治水
案例分析
大禹是中國古代的傳奇英雄人物，他所處的年代洪水泛濫而久治不息。他的父親鯀受堯的命令而治水，采用壘壩筑堰、填塞洪水的方法，結果愈治愈泛，水患益盛，最終被舜帝治罪而死。鯀死后，水患并未止息。大禹子承父業，接受舜的命令進行治水。大禹治水，一改其父“以填塞而阻水”的方法，以疏通河道、泄洪為主，經過13年的努力，終于“洪波安息”、“水患大治”。
思考：大禹治水的過程中，通過什么手段實現了什么樣的目的？
大禹治水
控制事例 控制的對象 控制的目的 控制的手段
大禹治水
電風扇扇葉轉速快慢的控制
人力三輪車轉彎中的方向控制
洪水
安息洪波、大治水患
疏通河道，泄洪為主
電風扇扇葉
調節速度
換擋
人力三輪車
改變三輪車行駛的方向
雙手轉動車把
馬上行動
控制的實現需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有手動控制和自動控制。
二、控制的手段
1、手動控制
概念：控制系統必須在人的直接干預下才能完成控制任務。
特點：有人直接干預。
電梯
木 門
風 扇
遙控模型
開車
2、自動控制
概念：在控制的過程中不需要人的干預，就可按期望規律或預定程序進行的控制系統。
特點：不需要人的直接干預。
手搖扇
電風扇
空調器
手搖扇子產生風
電機帶動葉片轉動時產生風
自動調溫
手動
手動控制
自動控制
自動門
太陽能路燈
自動扶梯
自動洗車
自動喂水模型
試一試：分析下列控制現象是自動控制還是人工控制：
（1）搖動轱轆，提取井水；
（2）用氣筒給自行車的輪胎充氣；
（3）電梯的上下運行控制；
（4）農用灌溉抽水機抽水的控制。
三、開環與閉環控制系統
輸入量：
老師的指令
輸出量：
所寫的字
思考：與睜著眼睛相比，那個更好啊？
小試驗：
閉上眼睛寫“控制系統”四個字
1、閉上眼睛寫字的控制過程方框圖
手
大腦
輸入
筆
輸出
控制過程中，沒有反饋環節，不能對控制結果加以修正、調節，是個單程的控制流向，這種控制，稱為開環控制。
分析原因：
人腦控制手寫字，在此過程中，眼睛可以把手的位置及時反饋給大腦，使得大腦準確精細地控制手去寫好字。控制過程中有反饋環節可以把控制結果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這種控制稱為閉環控制。
2、睜開眼睛寫字的控制過程方框圖
手
大腦
輸入
筆
輸出
眼睛
1.閉環控制系統：能將控制結果反饋回來與希望值進行比較，并根據它們的誤差及時調整控制作用的系統。
反饋環節：系統中將控制結果反饋回來的部分。
閉環控制系統又叫反饋控制系統
反饋環節是閉環控制系統的重要特征。
總結：
2.開環控制系統：控制過程不將結果反饋回來影響控制作用的系統。
1、自行車剎車裝置的作用是制動，當需要減速或制動時，給握把施加一定的力，通過杠桿系統，將剎車片壓緊（或輪軸），使車輪減速或制動．思考：
這個控制系統屬于（　 ）
Ａ自動控制　 Ｂ手動控制　
Ｃ機械控制　 Ｄ氣動控制　
Ｅ開環控制系統　Ｆ閉環控制系統
B.C.E
當堂檢測
2、成語和俗語是千百年來人們生活智慧的結晶,其中不少蘊含著有關技術與設計的道理．下列與設計過程中的“結構”“流程”“系統”和“控制”依次對應的是( )
①見風使舵 ②銅墻鐵壁
③磨刀不誤砍柴工 ④牽一發而動全身
A．②③①④ B．②③④①
C．③②①④ D．③②④①
B

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