35控制设计概述.PPT

通用技术 IGeneral Technology I 1 正确理解通用技术 2 技术对社会的影响 3 从典型事例看设计 4 趣味制作与学技术 3 从典型事例看设计 Understanding design through typical cases 3.1 简说设计 3.2 结构设计与模型制作 3.3 流程设计与方案选择 3.4 系统设计与方案优化 3.5 控制设计与实验探究 3.5 控制设计与实验探究 3.5.1几种自动控制装置 3.5.2自动控制示例 3.5.3 实验：认识传感器的作用 自动控制装置：双金属片传感器 自动控制装置：压力传感器 自动控制装置：自恢复保险丝 自动控制示例：温度控制 自动控制示例：温度控制 自动控制示例：温度控制 大系统控制论的研究对象 关于大系统的问题是多方面的、复杂的。大系统控制论主要从控制论观点研究大系统的控制问题。包括控制控制原理、控制方法、控制技术等。这里，控制的概念是广义的，包含调节、管理、操作、指挥与决策等内容。 各种不同领域的大系统，例如工程技术、社会经济、生态环境、人体控制等，在控制和信息过程方面存在共同规律。大系统控制论致力于研究这种共性。确切地说，大系统控制论主要研究对象是：各种大系统控制过程的共同规律和方法。 大系统控制论的研究方法 “物-物”控制论系统 “人-物”控制论系统 “人-人”控制论系统 3.5.3 (选做) 实验：认识传感器的作用 用给定的材料制作能承重最大的桥梁模型，用力传感器测量桥梁构件横向或竖向承重问题。 画出力传感器工作原理图。 使用数字化力传感器，组件测量装置。 在具体的活动中，不一定使用真实的器材，可用计算机画图工具完成测量或控制装置图，也可用计算机模拟技术完成测量和控制设计。 可能的话，可用真实装置或模拟装置探究桥梁模型各部件与桥梁承重的关系。 示例：面条桥制作(比赛)控制设计 示例：教学系统控制论 基于一般系统论的教学系统设计采用负反馈的方式对教学过程各个环节进行修正，对偏离预定目标的现象加以限制或排除。混沌理论指出混沌是信息之源，在教学过程中，一个意外的小小扰动可能被放大，打破原有系统的稳定，使系统通过自组织达到新的稳定态。这就是非线性正反馈效应的结果——涨落放大为巨涨落。 基于广义系统论的教学系统设计对教学过程中出现的小小扰动（或称为干扰因素）不是采用完全负反馈形式将其限制或排除，而是将合理成分加以认真对待，通过非线性正反馈效应将其放大，打破原有系统稳定，使系统向非稳定态发展，再通过自组织达到新的稳定态。在学习者认知能力培养上，利用正反馈使学习者认知结构以稳定-不稳定-新的稳定循环发展，形成螺旋式上升的认知途径。 如何理解控制设计是一种通用技术? 答：许多问题解决都涉及控制设计，说明这种技术较为宽泛、体现基础性和通用性，应用广泛，学生学习这种技术思想对其发展具有广泛迁移价值。 * 广东第二师范学院 彭哲方 双金属片是用两种具有不同热膨胀系数的金属片制成，当温差变大时，膨胀系数大的金属一面会向膨胀系数小的金属一面弯曲…… 自恢复保险丝是用具有正温度系数的高分子材料添加导电粒子制成。如图4，当电路通过正常工作电流时，元件产生的热量和散发的热量能达到平衡，材料不会升温；当超过额定电流通过时，元件产生热量不能及时散发，导致材料温度上升，电阻明显上升，限制大电流通过，起到过流保护作用。具有正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。 大系统控制论 的科学方法 启发方法 人机方法 拟人方法 灰箱方法 集成方法 分解方法 控制器 测量装置 执行机构 被控制 对象 （物） 负荷 反馈 控制 干扰 扰动 输入 输出 控制论系统中，若控制者是“物”（各种控制装置或控制设备）、包括控制器、调节器、测量装置、执行机构、控制计算机等。被控制对象也是“物”（指各种生产机器或设备，交通运输设备；生活住宿设施等），则称之为“物-物”控制论系统，或称“机-机”控制论系统。 思维器官 感觉器官 效应器官 被控制 对象 （物） 负荷 反馈 控制 干扰 扰动 输入 输出 控制论系统中，若控制者是人（指各种操作人员、驾驶员、管理人员、调度人员、指挥人员等），被控制对象为各种机器、设备，则称之为“人-物”控制论系统，或称“人-机”控制论系统。 思维器官 感觉器官 效应器官 负荷 反 馈 控 制 干扰 输 入 输 出 感觉器官 效应器官 思维器官 干扰 负荷 被控制对象 （人） 控制者 （人） 控制论系统中，若控制者是“人”或“人群”，被控制对象也是“人”或“人群”，则称之为“人-人”控制论系统，或称“多人-多人”控制论系统，“人群-人群”控制论系统。这类控制系统再社会经济领域是普片存在的。 *