第三节 简单控制系统的设计
通用技术 新授课 兖州市第二中学 马广民
【课时标准】
1、了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案
2、能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置；或者能根据简单闭环控制系统的设计方案进行实施或模拟实施，学会调试运行，提出改进方案
【学习目标】
1、知识与技能
了解简单的被控制对象的基本特征，能确定被控量、控制量、画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计方案；根据控制系统的设计方案，制作一个控制装置。
2、过程与方法
经历一个简单控制系统的设计过程。初步掌握简单控制系统的设计方法和步骤
3、情感、态度与价值观
学会运用简单的控制方法解决现实生活中遇到的相关问题；培养认真严谨的态度和“以人为本”的设计理念。
【学习重点、难点】
重点：掌握控制系统的设计方法，有效地将知识与设计实践相结合。
难点：方案的选择及实际问题的解决能力。
【学习过程】
复习回顾:
1、控制的三要素是： 、 、 。
2、控制系统的框图表示：
开环控制系统：
闭环控制系统：
体验设计过程
问题的提出：在很多大型运动场的周边，我们经常可以看到能定时翻转的广告牌，它在占地面积不变的情况吓，可顺序展示多幅广告，大大提高了广告的展示效果，现在我们就来设计一个定时翻转的广告牌。
一、明确设计目的
1、定时翻转的广告牌控制的对象是什么？
2、定时翻转的广告牌系统要达到怎样的控制效果？
3、被控对象有哪些重要特征？被控量和控制量分别是什么？
二、确定设计方案
1、定是翻转广告牌工作的基本原理
①定时翻转的广告牌是如何进行控制的?通过各种途径了解各类翻转广告牌的基本工作原理，列出各种可行方案。
②所设计的定时翻转广告版牌控制系统是选择开环还是闭环，自动还是手动。
的设计相对比较简单，在明确 ，明确 、 和 后，即可考虑具体控制系统的方案。
的信息流在传输过程中有反传比较动作，所以说 在工作中能对的偏差进行自动调整和补偿，提高系统的 和 。
③翻转的广告牌控制系统的工作过程：
2、提出方案
方案1
将需要展示的画面（广告）连在一起，然后卷在两根轴上，当同时转动两根转轴时，画面就可以依次显示。
自动换画灯箱的组成包括照明、机械传动、微电脑控制系统。机械传动系统为微电脑控制驱动下的高性能电机，驱动上下（或左右）卷画轴旋转，从而使画面有规律的往复运动。
方案2
三棱柱的每一面对应一幅画的一部分，当所有三棱柱同时转动时，可将三幅图像顺序显示出来。
想一想：有没有其它方案？
3、确定设计方案
通过比较、权衡，选择方案1中的自动控制系统，并采用开环控制系统。
思考：为什么选择方案1而不选择方案2？
三、选择实现方法
一般来说， 广告牌的翻动采用电动方式有可能使翻动自动进行，实际效果会更好一些。使用电动机可以实现自动翻转。但是在使用电动机的过程中会遇到一些需要需要问题。
①电动机的转速一般都很快，直接使用广告牌的翻转速度肯定很快不利于系统的控制，你认为在使用电动机的过程中的该问题如何解决该问题？
②电动机带动卷轴缓慢转动时，广告画面就会不停地循环更换，当出现一幅完整的画面时，暂停几秒，然后再启动电动机，转换到下一幅,电动机的转动、停止的时间如何来控制？怎样才能当出现一幅完整的画面时，电动机正好停止？
四、原型或模型的制作
定时翻转的广告牌的设计方案基本形成之后，画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计）和实施图纸及安装图。然后通过制作模型来检验广告牌的造型、结构以及零部件的装配关系，并通过对立体形态的真实观察与推敲，对定时翻转广告牌的设计进行调整和修改。
制作定时翻转广告牌模型一般可以分以下几个步骤：
1、首先要按照设计图纸配备材料。在选择材料时应该注意哪些方面?
2、根据材料的特性与现有的工具设备条件选择材料的加工工艺
思考：① 翻转广告牌的哪些零件需要加工？
②在零件的加工过程会使用哪些加工工艺？
3、对材料进行零件加工.
想一想：在制作过程中要注意哪些方面的问题？
4、将加工好的零件组装成部件,再将部件装配成产品
思考：①翻转广告牌的装配会涉及到哪些工艺？
②在安装的过程中应该注意哪些方面?
5、对广告牌进行表面处理
表面涂饰除了起保护作用之外,还使得广告牌的外形更为美观。如果雨搭使用铁皮，在进行表面处理时应该如何去做？
五、评估
制作完成以后，对制作的定时翻转广告牌进行测试，最后对制作定时翻转广告牌的设计设计方案进行优化。设计是否达到了预期的目的，需要从哪几个方面评估？
【学后反思】
通过本节课的学习，你有哪些收获，还有哪些疑惑？
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