技术与设计下册几个知识点

不论何种文化，技术都是异曲同工的词汇。它可以指物质，如机器、硬件或器皿，但它也可以包含更广的架构，如系统、组织方法和技巧。技术它是知识进化的主体，由社会形塑或形塑社会。设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。人类通过劳动改造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。一、技术试验：⑴按应用范围分：农业试验、工业试验、国防试验、科学技术试验等⑵根据试验目的分：性能试验、优化试验、预测试验、信息试验等加图a性能试验：通过改变所给的条件，测量试验对象的状态变化并分析其原因，明确试验对象的性能或性能故障，如对产品的高（低）温试验、振动颠簸试验等。b优化试验：对试验对象进行条件优化或条件组合，如农业中不同品种的对比试验等。c预测试验：通过试验，预测被试对象状态的变化及产生的后果，如可以通过老化试验预测零件老化后的结果。(安全帽的超载试验)d信息试验：通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。技术试验的方法：⑴优选试验法：运用数理统计的方法，选定若干次典型意义的试验，逻辑地推出全部试验所达到的最佳效果，这种试验方法称为优选试验法。如不同品种水稻的对比试验等。⑵模拟试验法：通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法称为模拟试验法。如汽车的碰撞试验，在专用的场所模拟现实中的撞车事故，以考察汽车的性能。采用这种方法试验，可以减小风险，提高效率。另外，模拟试验还可以通过缩小（放大）比例来模拟所设计的现场效果。如水利大坝从论证到、设计到开工建设进行了许多试验，可以将大坝制成等比例的缩小模型，进行水利试验。图⑶虚拟试验法：利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法称为虚拟试验法。如：用计算机模拟“勇气”号火星探测器登陆火星表面的场景效果。图⑷强化试验法：通过扩大和强化试验对象的作用，以提高试验效率的方法称为强化试验法。如：检测产品的抗压性能时可采用强化试验法，选用专用的压力设备，对产品施加一定的压力，来考察产品承受压力的最大限度，这是强化外力对产品作用的试验方法。⑸移植试验法：在相互具有差异的事物之间，将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验，这样的方法就是移植试验法。如：作物的移植、学习方法的借用等。二、陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统三、结构的稳定性：是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的主要因素主要有：重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等当物体受到外力作用时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。影响结构强度的主要因素：结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系.结构的形状:三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。四、“开环控制”与“闭环控制”的区别就在于控制系统中有无反馈环节，所谓闭环控制就是存在反馈环节的控制。这样的系统能够适时地检测控制的输出结果，并将检测到的信息通过反馈环节反映到输入端，调整输入量，达到修正控制误差、提高控制精确度的目的。反馈技术被广泛应用在各种需要精确控制的系统中，尤其是电子控制系统，比如：各种放大电路中的增益控制；环境的温度、湿度、水位、压力的控制；机械结构的位置控制、速度控制等等。因此常常使人觉得：闭环控制是复杂的、精确的、自动的控制方式，而开环控制相对的简单、粗糙和非自动。这种感觉常常造成初学者在分析系统时的误判，需要特别注意。以普通家用压力锅的温度控制过程为例，在密闭状态下，锅内的温度与压力呈对应关系。加热锅体，锅内温度逐步升高，锅内压力也随之升高；当锅内的压力达到设定值时，高压将顶开压在排气阀上的重锤，排出蒸汽，使锅内压力降低，压力的降低又造成温度的降低。由于重锤的重量是恒定，因此当温度达到设定值之后，加热量和排气量将呈动态平衡，锅内压力保持在高于大气压力的一个恒定值上，锅内温度也保持在高于常压水的沸点温度的一个恒定值上（一般为110℃左右），不再继续升高。过程如下图所示：分析这样一个控制问题，首先要界定所考察的系统范围。从整体效果上看，该控制过程的输入量是加热锅体，加热锅体导致的三个结果：锅体升温、锅内升压以及排气孔排气，都是输出量，而输出量并未反馈回来影响输入量，因此它是一个开环控制系统。而更细致的分析，应该把升温过程与恒压/恒温过程分别进行分析。分析时考察的系统范围不同，结论也不同。①压力锅的加热、升温、升压过程把加热炉具与压力锅看成一个系统，压力锅体因外部加热而升温，分析加热的过程。输入量——接通电源或点火，输出量——锅体升温、锅内升压以及排气孔排气。控制过程如下图所示，与用炉火加热普通锅体的过程相同，属于开环自动控制。②压力锅的恒压、恒温控制过程压力锅能够保持锅内压力与温度恒定，主要是依靠了压在排气阀上的重锤的作用，因此还可以分析重锤对锅内压力的控制过程。输入量——重锤的重量，输出量——锅内气体的压力（温度），在输入端重锤重力与锅内压力（反馈量）进行比较，力的差值通过重锤控制排气孔的排气量，该过程属于闭环自动控制过程。类似的自动控制例子还很多，比如：山地梯田中的水位控制，从山头到山脚梯状层叠的平面稻田，水流自上而下逐层灌溉着每一块田地，稻田中水位的高低由田埂上的排水口的高度决定，每一块稻田的水位都可以单独的设定。只要山头入水口的水流供给量保持在一定的范围内，无论蒸发量多或少，都能够确保稻田中基本恒定的水位。几千年来，劳动人民就是依靠这样一种简单的梯田结构，解决了稻田的自动灌溉问题，从控制设计的角度来看，梯田灌溉的水位控制没有使用任何反馈调节的环节，因此也属于开环控制。简单的开环控制，应用得当，通常能够达到理想的自动控制效果。反之，复杂的闭环控制也未必都属于自动控制。汽车的驾驶就是一个常见的实例：汽车沿着道路行驶，必须有人的操控，从控制的角度看，属于人工控制，这时我们是将人与车作为一个整体，看成一个系统。驾驶员通过操控方向盘、油门、刹车等机构，控制车辆行驶的状态；同时，驾驶员还通过视觉，查看车辆与前方道路或障碍物的位置关系信息，根据这一信息不断修正自己的操作，使车辆按照预定的路线轨迹行驶。在这一过程中，驾驶员通过视觉获取的信息就是反馈量，因此属于闭环控制。在教学中，通过深入地剖析一些典型控制案例，注重分析其输入量、输出量、反馈量、干扰因素之间的相互关系，注意区分系统的层次关系，就能够抓住要害，化繁为简，深刻地理解问题的本质。