浙江省衢州市仲尼中学高一理科综合《闭环控制中的干扰与反馈》教案

教学重点：1、了解实际控制系统中会存在干扰影响控制；2、让学生能够分析简单控制系统中的干扰，理解克服干扰的基本原则，分析克服干扰的具体方法，并结合开环和闭环控制进行对比；教学难点：1、分析克服干扰的具体方法；2、综合理解开环与闭环的优劣只是相对的，理解干扰不是全有害的。教学过程：引入：复习与回顾【课件演示】简单回顾控制的分类和组成：1、控制系统的分类是什么？2、控制系统有哪几部分组成？【游戏引入】真正的控制系统在运行的过程中还会存在很多的因素影响：控制羽毛球降落游戏：1、在正常条件下降落。2、在有侧风的条件下降落。[来源:Z|xx|k.Com]问题：如果不按正常条件下的降落方式还能正中目标吗？为什么？对比两种情况的异同：受外界影响，控制的行为受到影响。新课教学：一、干扰的概念【涵义】：干扰就是对控制系统的行为造成影响的有害的信号及扰动，即除给定量外，引起被控量量值变化的各种因素。要点：系统行为、被控量量值变化；引起变化的各种因素。二、干扰对控制功能的影响1、现实生活中的干扰的例子A、外界光线对投影效果的干扰（对周围的控制系统的分析，就近对课室投影的干扰分析，学生更有体验）B、轮船行使中的干扰（录像演示波浪对轮船的干扰）C、汽车驾驶的干扰（录像演示干扰的一个方面）（汽车行使中的干扰，比较常见，引导学生引发对交通控制的进一步思考，为后面的内容拓展到社会大环境设下伏笔）2、思考与分析（1）在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系统能不断修正控制效果。（2）举出一些由于干扰而使控制系统受到影响的例子。雨天交通病毒攻击手机干扰飞机三、克服干扰的基本方法如何消除侧风对羽毛球下落的干扰？（呼应前面举的干扰，进一步思考克服干扰的方法）（一）克服的基本方法：1、消除干扰2、减弱干扰3、提高控制系统性能（二）小组讨论分析下列控制中的干扰，请同学们以小组为单位，讨论如何克服该控制系统中的干扰并对对方组的抗干扰方法发表自己的看法：第1、2大组：汽车驾驶第3、4大组：轮船行使（在学生讲解的同时演示教师对问题的解释）汽车驾驶：1、控制系统的克服措施：刹车、转向、鸣喇叭；2、针对干扰源的措施：加强国民交通意识；3、管理措施：交通部门设立道路隔离带、交通法加重对违章的处罚；轮船行使：1、环境因素：选择风平浪静的天气；2、轮船本身设计：改变轮船的长宽比、增加减摇鳍、船艏设计；（三）综合分析：闭环控制系统比开环控制系统具有更好的抗干扰能力，那么是否都应该用闭环控制代替开环控制？是否采用闭环控制主要看对控制系统的要求（如成本、控制要求）如空调和风扇的使用选择四、反馈•1.什么是反馈？•控制系统中，讲输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈（feedback）。•2.反馈方法•利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。事例输入检测装置输出“穿针引线”线的位置人的眼睛线与针孔对准投掷飞镖靶的位置(期望值)眼睛飞镖实际投掷的位置五、闭环控制系统的工作过程•闭环控制系统就是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。•核心：通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。•在加热锅炉的温度控制系统中，可能有干扰因素：加热炉外的环境温度变化、加热器的电压波动等•系统如何克服干扰使炉温稳定在给定范围内？通过热电偶检测炉内的温度值，并与给定的温度值进行比较，将偏差传给控制器进行控制。六、控制系统的分析方法1.功能模型法[来源:学|科|网]以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟原型的功能和行为的方法。2.黑箱方法通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系统内部结构和功能的方法，通过观测黑箱外部的输入信息(外界对黑箱的影响)和输出信息(黑箱对外界的反应)研究和认识其功能、特性、结构、机理。黑箱方法应用的例子输入输出需要了解的情况[来源:学+科+网Z+X+X+K]观察计算机的基本性能运行应用程序计算机的反应计算机的基本性能测定钢材的硬度技术试验钢的性能情况钢的硬度选购电视机图像、声音、外壳清晰度、散热的情况电视好坏板书设计：一、干扰的概念【涵义】：干扰就是对控制系统的行为造成影响的有害的信号及扰动，即除给定量外，引起被控量量值变化的各种因素。要点：系统行为、被控量量值变化；引起变化的各种因素二、克服干扰的基本方法1、消除干扰2、减弱干扰3、提高控制系统性能三、反馈控制系统中，讲输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈四、功能模拟法以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟原型的功能和行为的方法。五、黑箱方法通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系统内部结构和功能的方法，通过观测黑箱外部的输入信息(外界对黑箱的影响)和输出信息(黑箱对外界的反应)研究和认识其功能、特性、结构、机理。练习：[来源:学科网]A：在电冰箱温度控制中不属于干扰因素的是（）A、打开冰箱门B、把食物放到冰箱内C、电压下降2伏D、房间温度变化很大B：干扰对控制系统的影响是（）A、使控制系统的输出量发生变化B、使控制系统的输入量发生变化C、使控制系统的控制量发生变化D、使控制系统的输出量和输入量同时发生变化C：在国际象棋的人机对弈中，计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手的思维与人下棋。这是（）方法的一种具体应用。A、功能模拟法B、黑箱方法C、反馈方法D、控制方法下午13：00—17：00B．实行不定时工作制的员工，在保证完成甲方工作任务情况下，经公司同意,可自行安排工作和休息时间。3．1．2打卡制度3.1.2.1公司实行上、下班指纹录入打卡制度。全体员工都必须自觉遵守工作时间，实行不定时工作制的员工不必打卡。3.1.2.2打卡次数：一日两次，即早上上班打卡一次，下午下班打卡一次。3.1.2.3打卡时间：打卡时间为上班到岗时间和下班离岗时间；3.1.2.4因公外出不能打卡：因公外出不能打卡应填写《外勤登记表》,注明外出日期、事由、外勤起止时间。因公外出需事先申请，如因特殊情况不能事先申请，应在事毕到岗当日完成申请、审批手续，否则按旷工处理。因停电、卡钟（工卡）故障未打卡的员工，上班前、下班后要及时到部门考勤员处填写《未打卡补签申请表》，由直接主管签字证明当日的出勤状况，报部门经理、人力资源部批准后，月底由部门考勤员据此上报考勤。上述情况考勤由各部门或分公司和项目文员协助人力资源部进行管理。3.1.2.5手工考勤制度3.1.2.6手工考勤制申请：由于工作性质，员工无法正常打卡（如外围人员、出差），可由各部门提出人员名单，经主管副总批准后，报人力资源部审批备案。3.1.2.7参与手工考勤的员工，需由其主管部门的部门考勤员(文员)或部门指定人员进行考勤管理，并于每月26日前向人力资源部递交考勤报表。3.1.2.8参与手工考勤的员工如有请假情况发生，应遵守相关请、休假制度，如实填报相关表单。3.1.2.9外派员工在外派工作期间的考勤,需在外派公司打卡记录;如遇中途出差,持出差证明,出差期间的考勤在出差地所在公司打卡记录;3.2加班管理3.2.1定义加班是指员工在节假日或公司规定的休息日仍照常工作的情况。A．现场管理人员和劳务人员的加班应严格控制，各部门应按月工时标准，合理安排工作班次。部门经理要严格审批员工排班表，保证员工有效工时达到要求。凡是达到月工时标准的，应扣减员工本人的存休或工资；对超出月工时标准的，应说明理由，报主管副总和人力资源部审批。B．因员工月薪工资中的补贴已包括延时工作补贴，所以延时工作在4小时（不含）以下的，不再另计加班工资。因工作需要，一般员工延时工作4小时至8小时可申报加班半天，超过8小时可申报加班1天。对主管(含)以上管理人员，一般情况下延时工作不计加班，因特殊情况经总经理以上领导批准的延时工作，可按以上标准计加班。3.2.2.2员工加班应提前申请，事先填写《加班申请表》，因无法确定加班工时的，应在本次加班完成后3个工作日内补填《加班申请表》。《加班申请表》经部门经理同意，主管副总经理审核报总经理批准后有效。《加班申请表》必须事前当月内上报有效，如遇特殊情况，也必须在一周内上报至总经理批准。如未履行上述程序，视为乙方自愿加班。3.2.2.3员工加班，也应按规定打卡，没有打卡记录的加班，公司不予承认；有打卡记录但无公司总经理批准的加班，公司不予承认加班。3.2.2.4原则上，参加公司组织的各种培训、集体活动不计加班。3.2.2.5加班工资的补偿：员工在排班休息日的加班，可以以倒休形式安排补休。原则上，员工加班以倒休形式补休的，公司将根据工作需要统一安排在春节前后补休。加班可按1：1的比例冲抵病、事假。3.2.3加班的申请、审批、确认流程3.2.3.1《加班申请表》在各部门文员处领取，加班统计周期为上月26日至本月25日。3.2.3.2员工加班也要按规定打卡，没有打卡记录的加班，公司不予承认。各部门的考勤员(文员)负责《加班申请表》的保管及加班申报。员工加班应提前申请，事先填写《加班申请表》加班前到部门考勤员(文员)处领取《加班申请表》，《加班申请表》经项目管理中心或部门经理同意，主管副总审核，总经理签字批准后有效。填写并履行完审批手续后交由部门考勤员(文员)保管。3.2.3.3部门考勤员（文员）负责检查、复核确认考勤记录的真实有效性并在每月27日汇总交人力资源部，逾期未交的加班记录公司不予承认。下午13：00—17：00B．实行不定时工作制的员工，在保证完成甲方工作任务情况下，经公司同意,可自行安排工作和休息时间。3．1．2打卡制度3.1.2.1公司实行上、下班指纹录入打卡制度。全体员工都必须自觉遵守工作时间，实行不定时工作制的员工不必打卡。3.1.2.2打卡次数：一日两次，即早上上班打卡一次，下午下班打卡一次。3.1.2.3打卡时间：打卡时间为上班到岗时间和下班离岗时间；3.1.2.4因公外出不能打卡：因公外出不能打卡应填写《外勤登记表》,注明外出日期、事由、外勤起止时间。因公外出需事先申请，如因特殊情况不能事先申请，应在事毕到岗当日完成申请、审批手续，否则按旷工处理。因停电、卡钟（工卡）故障未打卡的员工，上班前、下班后要及时到部门考勤员处填写《未打卡补签申请表》，由直接主管签字证明当日的出勤状况，报部门经理、人力资源部批准后，月底由部门考勤员据此上报考勤。上述情况考勤由各部门或分公司和项目文员协助人力资源部进行管理。3.1.2.5手工考勤制度3.1.2.6手工考勤制申请：由于工作性质，员工无法正常打卡（如外围人员、出差），可由各部门提出人员名单，经主管副总批准后，报人力资源部审批备案。3.1.2.7参与手工考勤的员工，需由其主管部门的部门考勤员(文员)或部门指定人员进行考勤管理，并于每月26日前向人力资源部递交考勤报表。3.1.2.8参与手工考勤的员工如有请假情况发生，应遵守相关请、休假制度，如实填报相关表单。3.1.2.9外派员工在外派工作期间的考勤,需在外派公司打卡记录;如遇中途出差,持出差证明,出差期间的考勤在出差地所在公司打卡记录;3.2加班管理3.2.1定义加班是指员工在节假日或公司规定的休息日仍照常工作的情况。A．现场管理人员和劳务人员的加班应严格控制，各部门应按月工时标准，合理安排工作班次。部门经理要严格审批员工排班表，保证员工有效工时达到要求。凡是达到月工时标准的，应扣减员工本人的存休或工资；对超出月工时标准的，应说明理由，报主管副总和人力资源部审批。B．因员工月薪工资中的补贴已包括延时工作补贴，所以延时工作在4小时（不含）以下的，不再另计加班工资。因工作需要，一般员工延时工作4小时至8小时可申报加班半天，超过8小时可申报加班1天。对主管(含)以上管理人员，一般情况下延时工作不计加班，因特殊情况经总经理以上领导批准的延时工作，可按以上标准计加班。3.2.2.2员工加班应提前申请，事先填写《加班申请表》，因无法确定加班工时的，应在本次加班完成后3个工作日内补