闭环与开环控制系统的比较.pdf

闭环控制系统的干扰与反馈

对比开环系统进行对比教学

一、教学内容分析：

本节是在学生对控制系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的

干扰与反馈的辨证关系，干扰因素和反馈是闭环控制系统中的两个重要的核心概

念，闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。本节内容是

学生理解控制系统的重点和难点，也是控制系统的具体应用重要章节。反馈方法、

功能模拟方法和黑箱方法是控制论的主要方法。为以后学习的控制系统的设计等

内容奠定了理论基础。

本节教材内容计划教学时间：2课时。第一课时主要讨论闭环控制系统的干

扰因素和反馈等知识点，并作分析；第二课时主要讨论简单闭环控制系统的工作

过程以及控制论的主要方法等。

二、教学目标：

1、知识与技能：

（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。

（2）熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。

（3）熟悉简单闭环控制系统的工作过程。

（4）了解功能模拟方法和黑箱方法在控制系统中的应用。

2、过程与方法：

引导分析生活中常见控制系统，通过探究、小组讨论、问题教学法等方法使

学生懂得反馈在闭环控制系统中的作用，了解反馈方法、功能模拟方法和黑箱方

法在控制系统中的应用；结合案例分析简单控制系统运行的主要干扰因素及克服

方法。

3、情感态度价值观：

通过学习，联系生活，能具体问题，具体分析，能在生活中应用反馈原理，

调节自身的心理、学习与生活。培养学生的观察能力，体验学习乐趣。

三、教学重难点：

1、重点：干扰因素、反馈与闭环系统的工作原理。

2、难点：理解反馈的含义，知道闭环控制系统中反馈环节的作用。

四、教学过程：

第一课时

复习引入：

师：简单回顾控制系统的分类和组成。

提示：（1）控制系统的分类是什么？控制系统有哪几部分组成？

（2）开环和闭环控制系统的最大区别是什么？

学生活动1：回忆、回答。

教师活动2：评价（必要时进行纠正、补充）

引入：飞机在起飞和降落时，空中小姐总是再三提醒乘客关闭手机等电子产

品，这是为什么呢？请同学们先阅读教材“闭环控制系统的干扰与反馈”

p108—110的内容，然后进行回答。（引入课题）

第三节闭环控制系统的干扰与反馈

新课教学：

（一）、什么是干扰因素

1、干扰因素的概念：

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。

小组试验：房间的光照度的干扰因素

主要器材：小灯泡、滑动变阻器、学生电源、光照度检测器、小纸箱、数据

采集主机、光照度传感器等。

试验内容：

（1）、按下图通过调节滑动变阻器，使小灯泡从暗到亮的变化过程中，对

试验测量某点的光照度是否会产生影响，其光照度如何变化？

（2）、当小灯泡亮度保持不变时，用纸箱慢慢地盖住灯泡和光照度器时，

对试验测量的该点的光照度是否会产生影响，其光照度如何变化？

（3）、进一步猜想，当小灯泡不变亮时，同条件下，白天与黑夜对测量该

处的光照度是否会产生影响？

思考：以上小试验中主要有哪些干扰因素？这是由于环境造成还是人为因素

所致？

学生自己动手做试验探究后进行小结

师总结：在控制系统中，干扰因素一定有，可能有一个，也可能有若干个；

产生的原因既有环境造成的，也有人为原因所致。

小组讨论：结合案例分析：“电视机”，生活中还有哪些例子也能说明确实

存在着干扰？

师：根据学生讨论的结果，引导学生小结干扰因素的特点。

2、干扰因素的特点：

（1）干扰因素不止一个。如自行车速度控制的干扰因素除逆风外，还可能

有路面状况（斜坡、粗糙度）。

（2）干扰因素都是作用在控制对象上，其作用是破坏控制系统的平衡——

使被控量偏离平衡值。

（3）干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中。（声控灯开环控制，

除输入的声音外，其他声音就是其干扰因素；空调房的温度控制属于闭环控制，

室外环境温度的变化就是它的干扰因素。）

师：既然这