資源簡介

(共30張PPT)
小試驗1：閉上眼睛寫“控制系統”四個字
輸入量：
老師的指令
輸出量：
所寫的字
“閉上眼睛寫字”的控制過程方框圖
手
大腦
輸入
筆
輸出
執行器
控制器
輸入量
被控對象
輸出量
一、控制系統
自行車傳動系統由哪些部件構成？
腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪等
腳踩的力
（輸入）
腳蹬、曲柄、鏈輪
中軸、鏈條、飛輪
自行車行駛的速度（輸出）
一、控制系統
電風扇的風速控制是通過改變電機的轉速來實現的。給電風扇設定風速擋位，電機就以一定的轉速帶動扇葉轉動，輸出預定的風速。風速擋位是該控制系統的輸入，扇葉轉動的風速是該控制系統的輸出，一個擋位對應著一個風速。
一、控制系統
電風扇風速的檔位
電機、扇葉
風速
輸入
輸出
任何一種控制的實現，都要通過若干個環節，這些環節的有機組合就構成了一個系統，稱為控制系統。
控制系統的輸出與輸入之間有一定的對應關系。
馬上行動（P102)：請指出下列控制系統中的輸入、輸出分別是什么？
控制系統 輸入 輸出
電風扇風速控制
電飯煲
脫粒機
紅外線自動水龍頭
調速器或擋位
風扇的轉速
電源的電信號
鍋內的溫度
電源的電信號
脫粒的量
人手的紅外信號
水龍頭的出水量
開環控制系統
在游泳池注水控制系統中，如果進水管單位時間的水流量一定，那么游泳池水位的高度與進水的時間是一一對應的。我們就可以通過設定注水時間，使游泳池的水位達到希望的高度。將注水的時間值（假設為2小時）設定到定時器中，開啟進水閥注水，一旦時間到達，定時器就會通知進水閥門關閉，停止向游泳池注水。
分析：
游泳池的水位只受設定的注水的時間控制，這里，作為輸入的設定的注水時間可以計算，稱為輸入量；作為輸出的游泳池的水位可以用水面高度這樣的量來計算，稱為輸出量。
設定注水的時間
定時器
進水閥門
游泳池
游泳池的水位
輸入
輸出
水流量
定義：
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
開環控制系統
P103 案例分析
紅外裝置是否檢測到人體熱輻射發出的信號
控
制
電
路
電
機
自
動
門
門的開啟或關閉
轉動
輸入
輸出
電動機
聲音傳感控制器
輸入量
門
輸出量
可以識別、
記憶
的芯片
門的開、關
聲音：
“芝麻芝麻，
開門吧”
“芝麻開門”聲控開門系統的控制方框圖
請寫出“芝麻開門”聲控開門系統的控制方框圖，有興趣的同學課后可以制作模型，把神話變成現實。
請畫出下列開環系統的方框圖
1、電視搖控器的控制系統
2、樓道聲控燈的控制系統
3、電動車的防盜報警系統
按開機
按扭
控制
電路
顯像及音
頻視頻
電視機
電視
節目
影像
設定
聲音
分貝
控制
電路
燈泡
計時器
燈光
時間
外力
強度
控制
電路
音響裝置
計時器
警報器
警報聲
聲音
生活中還有哪些開環控制系統？要求學生應用一般開環控制系統方框圖畫出以下控制系統的控制方框圖。
公共汽車車門控制系統。
紅綠燈定時控制系統。
防盜報警系統。
火災報警系統。
音樂噴泉控制系統。
鬧鐘定時控制系統。
自動烘手機
二、閉環控制系統
課本（P112）水箱的水位自動控制示意圖
×
給定水位
比較器
控制器
進水閥門
水箱
檢測裝置
水箱水位
水流量
﹢
﹣
閉環控制系統就是把系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統。
給定量
比較器
控制器
執行器
被控對象
檢測裝置
被控量
×
控制量
﹢
﹣
簡單閉環控制系統的方框圖如下：
案例分析：空調器溫度控制系統
炎炎夏日，人們采取各種消暑措施消暑，空調是第一選擇。那么，空調器是如何控制溫度的呢？它的工作過程又如何呢？
如設定溫度為25oC，室內溫度如果高于25oC，那么空調通過比較，控制電路發出信號促使壓縮機進行工作；當溫度達到設定溫度時，控制電路發出信號，壓縮機停止工作，風扇照常工作。因此，空調溫度控制系統中有從輸出端返回到輸入端的信息反饋，它是閉環控制系統。
問題：根據空調器的工作過程，試畫出其溫度控制系統的方框圖。
空調器溫度控制系統方框圖如下：
×
設定溫度
比較器
控制電路
壓縮機
空調器
檢測裝置
輸出溫度
空氣溫度
﹢
﹣
馬上行動（P106）：判斷下列控制系統是否屬于閉環控制系統，畫出方框圖。
請完成P106的“馬上行動”
1、家用縫紉機的縫紉速度控制系統（屬于開環控制系統）
腳踏
力度
腳蹬、曲柄、鏈輪
中軸、鏈條
縫紉
速度
2、電冰箱的溫度控制系統（屬于閉環控制系統）
溫度計
溫度
設定
溫度
控制
器
制冷
裝置
溫度值
檢測裝置
比較器
設定
聲音
分貝
控制
電路
燈泡
計時器
燈光
時間
3、走道路燈的聲光控制系統（開環）
4、交通路口紅綠燈自動控制系統（閉環）
設定
車流
量
控制
器
紅綠燈
計時器
紅綠燈
顯示
時間
檢測裝置
練習
根據開環電子控制系統和閉環控制系統的區別進行分析、判斷，在你認為正確的表格中打 “ ”
開環電子控制系統 閉環電子控制系統
電子表
電取暖系統
空調
程序控制洗衣機
可調亮度的臺燈
智能洗衣機
電熱水器
1.家用壓力鍋的壓力控制是開環控制系統。通過高壓鍋蓋上的安全閥和排氣孔實現壓力控制。安全閥上有一個重錘，一般情況下，它壓在高壓鍋的排氣孔上。當鍋內的溫度升高時，鍋內壓力增大，由于壓力的用作，重錘被抬起，蒸汽不停地從排氣孔中排出。使高壓鍋內的壓力下降到安全值范圍內。
P107 練習
P107 練習
2.增設定時檢測溫度和濕度的裝置，與給定的溫度和濕度值比較，當出現偏差時，相應調節溫度和濕度。
P107 練習
3.當壓力過高時，蒸汽把橫桿連同重錘頂起來，使鍋爐內的蒸汽通過排氣孔排出，使壓力降到限定值。
橫桿的作用：橫桿使重錘的位置可以調節，調節重錘左端的舉例從而改變限制的壓力值。
閱讀（P107）：希羅的自動門
補充資料：力學大師——希羅
希羅是一位與阿基米德齊名的大科學家，他在數學和力學上所作出的工獻也完全可以與阿基米德媲美，可惜他的許多著作湮沒在歷史長河之中。
從零星的記載中，我們知道他研究過斜面、滑輪、輪軸等機械，并得出“省力必遲緩”的結論，就是說“舉力越小，時間越長”，這個規律被稱為“力的黃金定則”，與經典物理學家中“可以省力，但不能省功”的功的原理是一致的。相傳他發明創制了虹吸管、蒸汽動機、硬幣操縱機、救火器等。他所創立的控制系統包括機械控制、氣動控制、液壓控制等。
小游戲
在黑板上有兩張大臉，“四官俱全”，沒有鼻子。請一位同學上來“填”鼻子，一次，睜著眼睛畫，另一次閉著眼睛畫。
1、閉著眼睛畫：
人腦控制手畫鼻子：人腦——手——鼻子
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：
2、睜著眼睛畫：
人腦控制手畫鼻子，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細的控制手去畫好鼻子。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。
人腦——手——畫鼻子 |
|———眼睛—————|

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