第四单元 控制系统的基本组成与工作过程
第二节 控制系统的基本组成与工作过程
教学目标：
1、 建立控制实施的工作过程（针对开环控制和闭环控制）的经验或体验。
2、 清楚一般控制系统的组成要素，熟悉简单控制系统的工作过程。
3、 掌握控制过程的一般描述方法。
4、 感觉、体验控制设计的一般思想方法和技术方法。
重难点：
1、 区别开、闭环信息流的传递方式。
2、 控制过程分析。
课时安排：
2课时。
知识提纲：
1、 控制系统组成：传感器、控制器、执行器、被控对象。
2、 控制系统分类：开环控制系统、闭环控制系统。
3、 控制系统框图：各环节、输入量、输出量。
教学思路：
1、 组成结构。
2、 开环分析。
3、 闭环分析。
4、 两环比较。
5、 习题巩固。
教学过程：
新课导入：
[师] 同学们好，上节课我们学习了第一节，从控制效果的角度对控制系统做了大概的了解。有些自动控制系统能扮演人的角色，完成一些功能。
同学们可能在电视里看过，或是亲身经历过，在一些高级的饭店，或是其它一些场合，有专门的服务员在门口替人开门：当客人靠近时，把门打开，客人通过后，再把门关上。有些饭店为了节省成本，不请专门负责开门的服务员，怎么办？那就装个自动门，这个自动门具有与这个服务员一样的作用：没人时，门关闭，有人靠近时，自动打开让人通过，一段时间后自动关闭。这个门是怎样实现这个功能的呢？或者说，自动门的工作过程是怎样的呢？这个知识我们这节课就要学到。今天我们来学习第二节：控制系统的基本组成与工作过程。
新课教学：
[师] 自动门系统由四个子系统组成：传感器、控制器、执行器（电动机）、被控对象（门）。
[师] 当有人到达门前某一距离时，传感器感知，发出“有人”的信号，控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给执行器（电动机），电动机根据传来的开门信号转动，门（被控对象）被打开，控制器保持开门信号延时设定的时间后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。与人类比，传感器相当于眼睛，判断有没有人要通过；控制器相当于人脑，根据眼睛传来的信号下达指令；执行器相当于人手，把门打开。上述的系统组成与工作过程，可用下图表示（演示课件）。
[师] 下面我们再来比较一组控制，请同学们阅读案例4－2 水箱水位控制，然后回答问题。
[师] 这二种控制实现的功能一样吗？
[生] ------
[师] 它们的组成分别是？
[生] ------
[师] 下面请一位同学来分析人工控制的工作过程。
[生] ------
[师] 再请一位同学分析自动控制的工作过程。
[生] ------
[师] 两种控制的对比如下表（演示课件）：
[师] 水箱水位控制系统的图形描述框图如下（演示课件）：
[师] 比较两个框图，会发现有不同之处，在哪？
[生] 结构不一样，一个有回路，一个没有。
[师] 在案例4－1中，信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动；而案例4－2中则不然，除上述过程外，还要将输出信息反传给输入端（比较环节），存在信息逆向流动。这就是说，案例4－2比4－1多了一个信息传递过程。
[师] 案例4－2中，信息流经一个闭合环路，这类系统称为闭环控制系统。闭环控制系统中，将输出信息反传给比较环节的做法称为“反馈”，而案例4－1中，没有反馈，也就不存在闭环，称这为开环控制系统。
[师] 下面我们分别来看看开环控制和闭环控制的简单例子（演示课件）。
[师] 闭环控制系统与开环控制系统是两类不同的系统。从构成形式上看，二者的不同表现为有反馈和无反馈；从本质上讲，二者的不同在于信息的传递方式不同。
[师] 请同学们判断下列控制系统属于开环控制系统还是闭环控制系统（演示课件）。
[师] 你们所了解的控制系统还有哪些？它们又分别属于哪一类？
[生] ------
[师] 好了，今天我们就学习这些，简单总结一下，主要是控制系统的组成和分类，并会区分闭环控制和开环控制。