第四单元-控制与设计

想一想：分析下列事物发展与变化的多种可能性：鲜花：鱼塘：成熟的西瓜：可能被人摘下吃掉，可能被榨成汁做成饮料，也可能烂在西瓜地里。有可能干涸，有可能溢出水来；其中有可能多而肥，也可能少而弱。有可能蔫掉，也可能长时间盛开。结论：事物的发展与变化呈现多样性，发展结果可能是人们预先期望的，也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的，如果人们想达到某一特定目的，就必须借助适当的手段来实现。第四单元控制与设计制作人：宋笑笑教育技术学B0903班0925812033一、控制的手段与应用三、闭环控制系统的干扰与反馈二、控制系统的工作过程与方式四、控制系统的设计与实施控制与设计控制的手段1控制的应用2主要内容：学习目标：1、理解控制的含义2、了解控制的手段3、理解控制在生活和生产中的应用第一节控制的手段与应用一、控制的手段现代社会中控制的例子：学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系统、音乐喷泉系统、后门口自动伸缩门等。家庭：电饭煲微波炉自动伞自动热酒壶冰箱社会：幻彩声控灯交通信号灯程控电话交换机饮水机自动门电梯验钞机音乐喷泉思考：大禹治水过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？古代社会中的例子：案例1：大禹治水事例对象目的手段结果古代治水洪水远离洪水垒坝筑堰，填塞洪水（尧）愈治愈泛、被帝治死疏通河道，泄洪为主（禹）水患大治、传奇英雄现代治水加深加宽过水平面，炸除礁石，建堤防，河道整治，植树造林，保护流域生态环境答案：通过“疏通河道，泄洪为主”手段实现治理好水患的目的。采取不同的控制手段，所获得的结果是不同的，在当时的具体条件下，垒坝筑堰、填塞洪水短期内也许是可行的，但是长远来讲疏通河道，泄洪才能从根本上解决问题。所以，我们必须采取适当合理的控制手段才能使事物向我们期望的目标发展，这就是控制。案例2：木牛流马：《三国演义》第一百二十回“司马懿占北原渭桥诸葛亮造木牛流马”其中描写诸葛亮六出祁山，七擒孟获，威震中原，发明了一种新的运输工具，叫“木牛流马”，解决了几十万大军的粮草运输问题，这种工具比现在的还先进，不用能源，不会造成能源危机。据研究：木牛和流马是汉代独轮手推车的两种改进设计，通过改进使人的负重有所减轻。木牛是一种轮子稍小一些的独轮手推车，载重大，前由人拉、后由人推，运行较慢；流马载重小，轮子稍大一些，由一人推，运行速度很快。诸葛亮所说“木牛流马”应是比喻它们运行的灵便程度和载重量的大小：木牛行动较笨而慢，像牛；流马行动敏捷而快，像马。不是说它们外形像牛像马。目的：帮助军队运送战略物资。案例3：希罗自动门（图片）公元1世纪,希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置(图1)是最早利用气压和液压为动力的自动门。如图所示，祭坛点火使1的空气膨胀，水流入2，利用水的重量使轴3转动,将门打开。祭坛灭火，门即自动关闭。利用气压和液压动力装置，实现自动开门、关门。希罗自动门如何实现自动开关门的？事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能是与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当的手段来实现。1.控制的涵义人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向预期的某一确定方向发展的行为和过程，这就是控制（control）。那么，运用什么手段来实现呢？[马上行动]找出自行车中存在的各种控制现象：自行车在行驶时的方向控制问题，其控制的对象就是自行车，控制的目的是为了改变自行车的前进方向，控制的手段就是骑车人通过双手转动车把，改变前轮的方向并带动后轮改变方向。自行车在行驶时的速度控制问题，其控制的对象就是自行车，控制的目的是为了改变自行车的前进速度，控制的手段就是骑车人通过车闸，改变自行车的速度。控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制和自动控制。3.控制的分类：人工控制：控制的过程必须在人的直接干预和全程干预下才能完成控制任务。关/开门驾驶汽车自动控制：在控制的过程中不需要人的直接干预，使事物的变化准确的按照期望的方向发展。太阳能路灯自动门人工控制案例分析：从手摇扇到空调器，手动——手动控制——自动控制自动控制电扇的风速控制：由人操作电扇风速档位，电机以一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风扇的风速控制过程中是由人直接参与的，属于人工控制。电扇的风速控制：由人操作电扇风速档位，电机以一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。风扇的风速控制过程中是由人直接参与的，属于人工控制。自动控制马上行动：判断人工控制和自动控制的事例。音响的音量控制全自动洗衣机普通水龙头出水的控制电冰箱内温度控制自动取款机篮球运动员投篮过程控制自动烘手机自动感应门的开关控制电梯的上下运行过程控制飞镖的投掷过程控制肥胖人群体形控制声控走廊灯的控制红外自动水龙头出水控制红绿灯的转换过程控制手摇晾衣架的控制光控路灯的控制人工人工自动人工人工人工人工自动自动自动自动自动自动自动自动自动马上行动：把你了解的人工控制和自动控制的事例填写在下面的横线上：数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等。人工控制：____________________________________人工纺纱、普通自来水龙头，旋转按钮打开电灯、驾驶汽车等。自动控制：____________________________________按照执行部件的不同，控制分为：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等.对于自动控制按控制方式分为：开环控制、闭环控制和复合控制。二、控制的应用控制的应用自古就有，并在近代得到迅速发展，在社会生产生活的各个领域都有极其广泛的应用。控制应用到工业生产中，提高了产品的质量和生产效率，减轻了工人的劳动强度，为工人提供了安全保障。1.控制在工业生产中的应用生产流水线纺织机汽车自动装配生产线实现了汽车零件的自动装配、喷漆等，并能对零件的传送速度进行控制，便于生产操作，大大减轻了工人的劳动强度，提高了产品质量和生产效率。2.控制在农业生产中的应用控制应用到农业生产中，提高了劳动效率，减轻了农民的劳动强度，使农民减少在农田里日晒雨淋的时间。联合收割机农田灌溉水车挑水水车抽水机农田灌溉农田灌溉电源控制室水泵农田灌溉折射式微喷射流式微喷锤式微灌温室农田节水灌溉控制，在控制农田灌溉水量、实现水量均匀喷灌的同时减轻了农民的劳动强度。3.控制在日常生活中的应用控制应用到日常生活中，提高了人们的生活质量，人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境，使之满足人们的要求。空调机自动取款机自动控制水龙头……现代网络家电1、远程控制：通过因特网、手机短信和移动/固定电话等网络，主人可以在任何时间、任何地点远程操作家里的微波炉，给独自在家的儿童做一顿美餐；2、无线通讯：主人所发送的控制信号通过家庭网关无线通讯至微波炉，没有繁杂的走线，消除厨房安全隐患；3、菜单下载：从因特网下载烹调菜单，享受最新的美味；4、自动反馈：微波炉的运行状况、机身故障等信息可通过因特网、e－mail、手机短信和电话等网络即时通知用户或售后厂商；5、智能安全管理：远程加、解锁，保护家中儿童；海尔MY2070EGZ网络微波炉无线遥控技术：使安装高度不再受限，操作更加自如智能变速技术：只要你选择智能变速技术，系统便会自动转换功率，从而实现更多的热水出水量，让我们的洗浴更加舒适专利防电墙技术：确保您即使在不安全用电环境下的洗浴安全安全预警技术：时刻监测用电环境，当用户家地线带电，显示屏报故障显示“E4，蜂鸣器发出警示音，提醒用户家中存在用电隐患4.控制在社会生活中的应用控制应用到社会生活中，使整个社会能协调、健康、有序地发展。控制人口增长，提高人口素质各种法律制度交通管理……5.控制在军事、国防中的应用控制应用到军事国防中，提高了国家防备和抵抗侵略的能力，为保卫国家的主权、统一、领土完整和安全提供了必要的条件。“神舟五号”返回地面。导弹、火箭思考:自动控制技术在各行各业的应用，一方面减轻了人的劳动强度，解放了劳动生产力，另一方面也可能造成失业人数增加。对此，你有什么看法？这两个命题并不矛盾。从经济学角度，发展密集型产业，解放劳动力，是社会发展的趋势，而富余的劳动力，则可以通过发展第三产业得以解决。小结：一、控制的手段:1.控制的涵义2.控制的三大要素：3.控制的分类：二、控制的应用练习：机械控制：普通水龙头、浮子——杠杆水位控制、电饭煲等。电子控制：电子计算器、家用电冰箱、自动门、汽车自动变速器的电子控制装置。气动控制：化工生产中常用的气动阀门、公交车车门开关控制。液压控制：建筑工地打桩机、修理汽车用的油压千斤顶。谢谢！