三、闭环电子控制系统的设计和应用-教学设计(表格式)

教学设计 课程基本信息 课题 闭环电子控制系统的设计和应用（第一课时） 教学目标 1.通过对简单闭环电子控制系统的设计和应用，体验较为复杂的电子控制系统的构成和各部分的工作过程。 2. 能应用功能电路设计闭环电子控制系统，并进行安装、调试和改进。 教学内容 教学重点： 1. 通过对案例的精心设计，让学生感悟闭环电子控制系统的特征，并通过任务的递进，让学生体验系统的设计、调试和优化的过程。 2. 设计与安装、调试与改进电子控制系统，通过对问题的思考、需求的分析、可行的应用性设计等，切实提升学生的技术核心素养。 教学难点： 1.闭环电子控制的设计中，对被控对象和被控量的确定。 2.引导学生实现控制电路的设计，有效地组织学生进行电路的搭建、调试并实现优化。 教学过程 引课：课堂回顾———分析定时水位控制系统（学生上堂课的课后作业） 任务一：通过对学生作业（定时水位控制系统的设计）的分析，复习开环电子控制系统的基本知识 走入情境：小乐家房顶配置了水塔水箱供水系统，每次往水塔加水和停止加水都需要人工操作阀门开闭，既麻烦又容易遗忘。于是，小乐打算设计一套水塔水箱水位定时控制系统。请你帮小乐一起设计。 （1）画出定时水位控制系统的方框图。 （2）电子控制电路（定时抽水）的设计。 电路分析，指出可能会出现的问题，如何优化？ 新课：闭环电子控制系统 承接引课内容，引导给出闭环电子控制系统的特征：闭环电子控制系统是在开环电子控制基础上增加反馈环节而成的。它具有较高的控制精度，能实现自动控制。 问题：再次提出定时水位控制系统可能出现的问题，该如何优化？ 任务一：设计水箱定位加水控制系统 走入情境：小乐家房顶配置了水塔水箱供水系统，小乐设计一套水塔水箱水位定时控制系统。但是，每次设定时间完成注水的时候。水位结果与自己的期望相差甚远，请你帮小乐一起优化设计水塔水箱水位控制系统。 （一）设计分析： （1）根据对设计要求的分析，被控量是水箱中水位的高度，被控对象是水箱中的水。 （2）由于对水箱中的水位的高度变化有严格的要求，即要求水箱中储存的水不能超过某一水位（上限水位），所以实现这一控制需要采用闭环电子控制系统。 （二）方案构思： （1）画出闭环电子控制系统的方框图。 运用形态分析法选择控制（处理）部分的控制电路、输出部分的执行器、检测部分的传感器。 方案呈现： （四）技术试验：记录试验结果并总结 马上行动：深度优化后的方案进行电路安装并技术试验。引导学生利用面包板搭建控制电路，安装并调试。 1.面包板搭建控制电路。 2.安装控制系统。 3.进行试验。 问题：电路如何实现控制？可能会出现什么问题？该如何优化？ 任务二：优化水箱定位加水控制系统 走入情境：小乐家房顶配置了水塔水箱供水系统，小乐设计一套闭环水塔水箱水位控制系统。但是，由于反馈，控制精度高。在干扰因素的作用下继电器频繁的吸合、释放，水泵电机频繁启停，硬件设备周期性损坏，请你帮小乐一起深度优化设计水塔水箱水位控制系统。 设计分析： 1.从水位单点控制转为上、下限区间控制。 2.考虑到技术试验的可操作性，检测装置换金属探头。 方案构思：保持态控制电路的设计 （三）方案呈现： 引导分析电路工作原理 方案对比（筛选）： 方案一： 方案二： 方案控制类型控制处理控制特点方案一闭环单点控制能有效抗干扰，容易损坏硬件方案二闭环区域（上、下限）控制能有效抗干扰，精度高 课堂小结： 1.开、闭环电子控制系统 2.闭环电子控制系统的设计（设计的核心：控制电路的设计） （1）设计分析 （2）方案构思 （3）方案呈现 （4）方案对比（筛选） 3.闭环电子控制系统的应用： 技术试验：（面包板电路搭建，控制系统的安装、调试） 课后作业： 1 ... ...