1、 蘇教版通用技術(shù)2（必修 2）知識(shí)點(diǎn)匯編第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)一、常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析三、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)四、經(jīng)典結(jié)構(gòu)的欣賞 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 一、常見的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)P2：（一）結(jié)構(gòu)（ structure） ：是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。1 、自然界：天體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動(dòng)物的結(jié)構(gòu)2、技術(shù)領(lǐng)域：汽車的結(jié)構(gòu)、微機(jī)的結(jié)構(gòu)、電腦主板的結(jié)構(gòu)、數(shù)字控床的結(jié)構(gòu)3、社會(huì)領(lǐng)域：教育管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、文章、詩歌的結(jié)構(gòu)（二）結(jié)構(gòu)與力（普陀中學(xué)整理提供）從力學(xué)角度說，結(jié)構(gòu)是指可承

2、受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形態(tài)和大小改變的力。構(gòu)件的基本受力形式（）： 拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。（三）結(jié)構(gòu)的類型（）、實(shí)體結(jié)構(gòu)（常指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的）受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中，如實(shí)心墻。、框架結(jié)構(gòu)（常指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成的）受力特點(diǎn)：即能承受豎向重力荷載，也能承受水平方向的荷載。如防盜窗戶、畫框、房子的架構(gòu)、建筑時(shí)用到的一些框架等。3、殼體結(jié)構(gòu)（常指層狀的結(jié)構(gòu)）受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。如貝殼、頭盔、汽車飛機(jī)的外殼等。（普陀中學(xué)整理提供）提示： 生活中很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成，稱為組合結(jié)構(gòu), 穩(wěn)定性越差。, 穩(wěn)定性越差。

3、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析P11（一）結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性-、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（）結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。P11結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度（）結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。P162、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小、結(jié)構(gòu)的形狀（）重心位置的高低：重心越低, 穩(wěn)定性越好；重心越高結(jié)構(gòu)重心的垂線要落在支撐面內(nèi)，結(jié)構(gòu)就是穩(wěn)定的。結(jié)構(gòu)的底座：結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小。（普陀中學(xué)整理提供）支撐面越大越穩(wěn)定。如：高塔的共同特點(diǎn)都是上端小而下端大、如攝相機(jī)三

4、角架。結(jié)構(gòu)的形狀：結(jié)構(gòu)的形狀不同穩(wěn)定性也不同。如桁架結(jié)構(gòu)，有些屬于“幾何可變體系”影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素是相互關(guān)聯(lián)的，需要綜合考慮各種因素來討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)，如果重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會(huì)出現(xiàn)傾倒。思考1：走鋼絲的人為什么要拿一根長(zhǎng)竹竿？思考2：部分自行車后輪只有一個(gè)支撐腳，為什么可以平衡？P13思考與強(qiáng)化3：何為桁架？P15（二）結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度思考4：兩根桿子，一根粗，一根細(xì)，但受力時(shí)粗的先斷，可能原因？P171 、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。 P162、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素：P17（）（普陀中學(xué)整理提供）結(jié)構(gòu)的形狀（注意：穩(wěn)定性也有這一點(diǎn)

5、）、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等。結(jié)構(gòu)的形狀：三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一, 它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。常見的構(gòu)件的橫截面形狀：工字形、十字形、長(zhǎng)方形、L 形、圓形、U形結(jié)構(gòu)的連接方式（普陀中學(xué)整理提供）鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如門與門框間的鉸鏈等。剛連接：既不能相對(duì)移動(dòng)也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如榫接、膠接、焊接等，固定鐵床架的連接。3. 結(jié)構(gòu)與功能：結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。如雙人自行車與單行車、多用螺絲刀（普陀中學(xué)整理提供）三、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)P24（普陀中學(xué)整理提供）1 、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素P24-25結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以一種或幾種功能的實(shí)現(xiàn)為基本目標(biāo)

6、，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足使用者的基本需要。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素有：符合使用者對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個(gè)性化需要，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的成本控制要求和一定的使用壽命等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有一些需要考慮的因素，如材料、民俗文化、地域特點(diǎn)等。（簡(jiǎn)單回答：符合設(shè)計(jì)對(duì)象的穩(wěn)定性，強(qiáng)度，安全性，美觀性，個(gè)性化，使用壽命，成本等P25）2、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)案例要求： （普陀中學(xué)整理提供）設(shè)計(jì)項(xiàng)目：設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)草圖如：設(shè)計(jì)相框垃圾桶鞋柜，衣架、筆桶等（參考活動(dòng)手冊(cè)）（普陀中學(xué)整理提供）四、經(jīng)典結(jié)構(gòu)的欣賞P30賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品, 可從技術(shù)與文化兩個(gè)角度進(jìn)行。1

7、）技術(shù)的角度主要有：結(jié)構(gòu)功能、穩(wěn)固耐用、造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料使用的合理性，工藝制造的精湛程度等。2）文化的角度主要有：文化寓意與傳達(dá)，公眾認(rèn)可的美學(xué)原則，反映的時(shí)代、民族、習(xí)俗方面的特征、結(jié)構(gòu)的個(gè)性特征等。如： 蛋形椅、蓋里椅、趙州橋、各種國內(nèi)外現(xiàn)代與古代的建筑等。五、本單元小結(jié)p34（）第二單元流程與設(shè)計(jì)一、生活和生產(chǎn)中的流程二、流程的設(shè)計(jì)三、流程的優(yōu)化一、生產(chǎn)和生活中的流程P38（普陀中學(xué)整理提供）1 、時(shí)序：時(shí)間上的先后順序就是時(shí)序。（ P39第一段文字）時(shí)序體現(xiàn)了具體活動(dòng)內(nèi)容的先后關(guān)系，在這種先后關(guān)系中，有些步驟之間的時(shí)序是不可顛倒的，有些步驟之間的時(shí)序是可以顛倒的。如燒菜時(shí)：

8、先開煤氣灶點(diǎn)火再放油后放菜等。有些時(shí)序可以顛倒，有些則不行，如：安裝風(fēng)扇葉子時(shí)一般是不能顛倒，而燒菜時(shí)先放油、菜，最后放鹽也可以調(diào)整為先放油、鹽，最后放菜等。2、環(huán)節(jié)P40： 完成某個(gè)具體目標(biāo)、組成某項(xiàng)生產(chǎn)或某個(gè)活動(dòng)過程的若干階段或小的過程稱為環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)是一個(gè)相對(duì)的概念，依據(jù)問題性質(zhì)的不同和不同人的理解，環(huán)節(jié)的劃分可能會(huì)有所不同。環(huán)節(jié)中又包含若干可以分解的、目標(biāo)更具體的事項(xiàng)。（普陀中學(xué)整理提供）一般的說，在某項(xiàng)生產(chǎn)或某個(gè)或動(dòng)中，環(huán)節(jié)是不可缺少的。環(huán)節(jié)中包含時(shí)序。3、流程P41： 是一項(xiàng)活動(dòng)或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項(xiàng)或行為進(jìn)行的程序。可以把流程理解為為了一定的目的去做事情的順序。任何流程都反映一定

9、的時(shí)序，體現(xiàn)出一定的環(huán)節(jié)。（普陀中學(xué)整理提供）流程是眾多環(huán)節(jié)的組合體，環(huán)節(jié)是時(shí)序組合體。（） TOC o 1-5 h z 4、流程的表達(dá)P42： （ 技術(shù)與設(shè)計(jì)1 中的產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)過程就是一種流程表示）流程圖有文字表達(dá)、表格表達(dá)、圖示表達(dá)等方式，有些場(chǎng)合還可用模型表達(dá)、動(dòng)畫演示等。用箭頭、用數(shù)字序號(hào)、用時(shí)間等表達(dá)時(shí)序。流程圖的序號(hào)或方框反映了環(huán)節(jié)、工序的具體情況。5、生活與流程P43：科學(xué)合理的流程，可以指導(dǎo)我們正確地做事，提高工作和學(xué)習(xí)的效率，是我們的生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障（例洗衣、煮飯與燒菜的流程安排，碘鹽和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）6、生產(chǎn)與流程P45：運(yùn)

10、用科學(xué)合理的流程可以有效地組織生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等。流程中工序的作業(yè)方式串行和并行 。上一道工序完成之后才能進(jìn)入下一道工序串行。幾項(xiàng)工作同時(shí)進(jìn)行并行，并行投入較大。7、簡(jiǎn)單流程圖的識(shí)讀：識(shí)讀流程圖的要點(diǎn)：找流程的環(huán)節(jié)，明確每個(gè)環(huán)節(jié)的功能和作用；弄清流程中時(shí)序的體現(xiàn)與特征；流程是技術(shù)的核心概念之一。不同的流程，產(chǎn)生的效益往往不同， “理解流程就是質(zhì)量”、 “流程就是效益”等。（普陀中3 學(xué)整理提供）二、流程的設(shè)計(jì)P50：1 、流程設(shè)計(jì)的基本要求： ，如流程設(shè)計(jì)的目標(biāo)常見有：設(shè)計(jì)一個(gè)流程首先應(yīng)明確流程要實(shí)現(xiàn)的具體目標(biāo) ，如流程設(shè)計(jì)的目標(biāo)常見有：對(duì)生活方面的流程

11、設(shè)計(jì)，主要考慮節(jié)省時(shí)間。提高工作效率。提高工作質(zhì)量等目標(biāo)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的流程設(shè)計(jì)，主要考慮提高效率。提高質(zhì)量。保證安全。節(jié)省資源。提高管理水平。提高經(jīng)濟(jì)效益。其他，如環(huán)保等。2、流程設(shè)計(jì)中的基本因素：生產(chǎn)活動(dòng)中的流程設(shè)計(jì)的基本因素主要有材料、工藝、設(shè)備、人員、資金和環(huán)境等。研究?jī)?nèi)在屬性與規(guī)律，就是流程設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的基本因素。3、流程設(shè)計(jì)的步驟：首先要明確設(shè)計(jì)的目標(biāo)和任務(wù)，明確流程所應(yīng)遵循的內(nèi)在變化規(guī)律。其次，要分析現(xiàn)有材料、設(shè)備、資金、人員、工藝和環(huán)境因素。第三，列出流程涉及的主要事項(xiàng)，并進(jìn)行初步的排列。第四，分析各事項(xiàng)（步驟）之間先后順序，合理地安排流程的時(shí)序和環(huán)節(jié)。第五，選擇一種合適的表達(dá)方式

12、畫出流程圖，對(duì)于有嚴(yán)格時(shí)間要求的時(shí)序，要標(biāo)注時(shí)間。三、流程的優(yōu)化P54：1 、流程的優(yōu)化及目的：（普陀中學(xué)整理提供）流程的優(yōu)化：在流程的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，對(duì)流程進(jìn)行不斷的改進(jìn)以期取得最佳效果的過程。流程優(yōu)化的意義或者目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全生產(chǎn)等。2、流程優(yōu)化的內(nèi)容：（提供）工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、技術(shù)優(yōu)化、質(zhì)量?jī)?yōu)化等。在進(jìn)行流程優(yōu)化時(shí)，要綜合平衡，以取得整體優(yōu)化的成效。3、流程優(yōu)化的條件：內(nèi)部條件：對(duì)流程內(nèi)在機(jī)理的深入了解。如對(duì)洗滌原理的了解，就會(huì)在流程中安排兩次漂洗；外部條件：設(shè)備和工藝水平的提高或完善。比如，只有在具備鍛壓設(shè)備時(shí)，

13、才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工；人員技術(shù)水平的提高。（普陀中學(xué)整理提供）四、本單元小結(jié)P60（）第三單元系統(tǒng)與設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 二、系統(tǒng)的分析 三、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)P64：1 、系統(tǒng)的含義：由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機(jī)整體，稱為系統(tǒng)。案例分析：自行車P64-65自行車由車架、車把、鞍座、前叉、腳蹬、鏈輪、鏈條、車輪（輪胎、輻條、車圈、氣門）、車閘、等主要部件組成。2、構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備三個(gè)條件：第一，至少要有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)；第二，要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個(gè)整體；第三，這

14、個(gè)整體具有的功能是各個(gè)要素（部分）的功能中所沒有的。3、系統(tǒng)的類型：（普陀中學(xué)整理提供）（ 1 ）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)；（ 2）實(shí)體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)：人造系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)是自然系統(tǒng)；城市系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是人造系統(tǒng)生物系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)是實(shí)體系統(tǒng)；哲學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)是抽象系統(tǒng)4、系統(tǒng)的基本特性（）（普陀中學(xué)整理1 提供）整體性、相關(guān)性、目的性、動(dòng)態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性。（ 1 ）整體性：是 系統(tǒng)最基本的特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。系統(tǒng)是一個(gè)整體，它不是各個(gè)要素（部分）的簡(jiǎn)單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)下所沒有的。系統(tǒng)的任何一個(gè)要素（部分）發(fā)生變化或出現(xiàn)

15、故障時(shí)，都會(huì)影響其他要素（部分）或整體的功能的發(fā)揮。系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和。（請(qǐng)掌握P69 頁的表格與巴爾扎克的塑像分析、木桶理論）（）（ 2）相關(guān)性P69： 是指組成系統(tǒng)的各要素之間或系統(tǒng)整體與部分之間的相互作用、相互聯(lián)系。碳含量與合金鋼材料的整體性能的相關(guān)性P69梁的跨度與梁的厚度之間的關(guān)系（ 3）目的性：任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實(shí)現(xiàn)一定的功能，這正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，目標(biāo)有多個(gè)，往往用一個(gè)指標(biāo)體系來描述系統(tǒng)的目標(biāo)。鐘表系統(tǒng)的目的性1999 年我國開始的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整（ 4）動(dòng)態(tài)性：任何系統(tǒng)都是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，處在運(yùn)動(dòng)變化和發(fā)展之中。考慮動(dòng)態(tài)性

16、時(shí)要有時(shí)間限制。因?yàn)樗械南到y(tǒng)在歷史的長(zhǎng)河中沒有絕對(duì)的靜止，如石頭會(huì)風(fēng)化等，而在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)系統(tǒng)則可能是靜態(tài)的，我們考慮系統(tǒng)時(shí)應(yīng)以題中的時(shí)間說明為限制，如果沒有說明，則以生活經(jīng)驗(yàn)為限制，不能無限擴(kuò)大，否則就沒意義。（ 5）環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)只有具有對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，才能保持和恢復(fù)系統(tǒng)原有的特性。春捂秋凍電冰箱放合適的位置飛機(jī)在空中適應(yīng)環(huán)境的飛行環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)從整體上進(jìn)行考慮。如電腦主機(jī)在天冷與天熱時(shí)（一般是035oC）能正常工作，說明具有環(huán)境適應(yīng)性。而只是考慮電腦主機(jī)CPU與風(fēng)扇的關(guān)系時(shí)，風(fēng)扇在CPU溫度高時(shí)能自動(dòng)加快轉(zhuǎn)速，這只是它們兩者之間的相關(guān)性。（普陀中學(xué)整理提供）二、系統(tǒng)的分析：1 、

17、系統(tǒng)分析：為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾臁⒎治觥⒈容^、實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進(jìn)方案的過程。系統(tǒng)分析的顯著特點(diǎn)是完整而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決問題。系統(tǒng)分析可以減少?zèng)Q策的失誤。目的：尋求解決問題的最佳決策。2、系統(tǒng)分析的一般步驟：明確問題，設(shè)立目標(biāo)；收集資料，制定方案；分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較；檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策。（結(jié)合田忌賽馬案例）- 注意與技術(shù)與設(shè)計(jì)1中方案構(gòu)思的區(qū)別。3、系統(tǒng)分析的主要原則：（）整體性原則（丁謂修復(fù)皇宮）、科學(xué)性原則（三三進(jìn)九不如二五一十）、 綜合

18、性 （孝襄高速公路）原則。 （學(xué)整理提供）4. 系統(tǒng)優(yōu)化：系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或最小化）。最小的成本最大的利潤(rùn)；最短的工期更多的工程量；最少的能耗更多的產(chǎn)品；單位面積土地更高的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。（案例：農(nóng)業(yè)間作套種，家具利潤(rùn)問題等）5、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素：指對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以認(rèn)為調(diào)節(jié)的因素。優(yōu)化目標(biāo)；目標(biāo)函數(shù)；約束條件（不能人為調(diào)節(jié)）；影響因素（可以人為調(diào)節(jié)）。6、系統(tǒng)最優(yōu)化方法：使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法。數(shù)學(xué)模型最優(yōu)解； 科學(xué)估算、試驗(yàn)滿意解。 結(jié)合案例，分析系統(tǒng)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)。（

19、普陀中學(xué)整理提供）三、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：1 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的、方法與過程：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的與要求：系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。不同行業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著不同的技術(shù)要求。系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用：運(yùn)用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突問題。注重各部分的縱向、橫向聯(lián)系；依據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性，考慮當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化：首先從系統(tǒng)整體考慮優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧，再在此基礎(chǔ)上完善各部分的設(shè)計(jì)。2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟：將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)等3、簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)解決的

20、主要問題和基本的設(shè)計(jì)過程，寫出系統(tǒng)設(shè)計(jì)或系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的書面方案，包括必要的設(shè)計(jì)草圖以及量化數(shù)據(jù)。（案例：手電筒照明供電部分的設(shè)計(jì)）。四、簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)（普陀中學(xué)整理提供）案例分析：手電筒照明供電部分的設(shè)計(jì)P87設(shè)計(jì)要求：可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。設(shè)計(jì)分析：可把手電筒照明供電部分分為照明和供電兩個(gè)子系統(tǒng)。照明子系統(tǒng)的要素是燈泡、導(dǎo)線，供電子系統(tǒng)的要素是電源和開關(guān)。手電筒的功能取決于它的各個(gè)組成要素，電源通過導(dǎo)線的連接驅(qū)動(dòng)燈泡發(fā)光，這些要素缺少任何一個(gè)，手電筒都不能正常工作。選擇合適的元器件，使它們相互匹配，并能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)方案：方案 A（ 1 ）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，畫出電路

21、圖。（ 2）根據(jù)電路圖，選擇元器件，如燈泡、干電池、導(dǎo)線等，并搭接電路。（ 3）通過控制開關(guān)，使燈泡發(fā)光。方案 B TOC o 1-5 h z 選擇元器件為發(fā)光二極管及干電池、金屬筒等，其他步驟參照方案A。方案C設(shè)計(jì)一個(gè)自發(fā)手電筒。方案C不需要使用干電池，所以對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。案例分析：室內(nèi)住宅電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)P89五、本單元小結(jié)P92第四單元控制與設(shè)計(jì)一、控制的手段與應(yīng)用二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式 三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋 四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施一、控制的手段與應(yīng)用控制的手段控制的含義：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制。控制是一個(gè)很虛或很實(shí)的

22、東西。說很實(shí)如燈的控制開關(guān)；說很虛如很多學(xué)生都知道“玩游戲偷菜”等會(huì)有點(diǎn)上癮，對(duì)目前的學(xué)習(xí)不好，但很多人就是控制不好。 TOC o 1-5 h z 案例分析：大禹治水P96理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對(duì)象是什么，控制要達(dá)到什么目的和采取什么控制手段。例如： 人力三輪車轉(zhuǎn)彎過程中的方向控制問題，其控制的對(duì)象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较颍刂频氖侄问侨送ㄟ^雙手轉(zhuǎn)動(dòng)車把，改變前輪方向并帶動(dòng)后輪。控制的手段：控制的實(shí)現(xiàn)需要通過一定的手段。P98從控制過程中人工干預(yù)的情形來分，控制 有人工控制和自動(dòng)控制。人工控制是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進(jìn)行的。人工控制又稱手動(dòng)控制。自動(dòng)控

23、制是指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。按執(zhí)行部件的不同，控制可分為機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制、電子控制等。有時(shí)，控制手段又可以綜合的。 2. 控制的應(yīng)用（普陀中學(xué)整理提供）控制應(yīng)用到生活中，提高了人們的生活質(zhì)量。（空調(diào)對(duì)房間溫度的控制使房間溫度適宜、自動(dòng)取款機(jī)縮短取款時(shí)間、自動(dòng)水龍頭等）生產(chǎn)中往往需要對(duì)溫度、濕度、壓力、速度及加工動(dòng)作等進(jìn)行控制，控制在生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。思考： 搖動(dòng)轆轤，提出井水是什么控制？用氣筒給自行車的輪胎充氣是什么控制？（普陀中學(xué)整理提供）電梯的上下運(yùn)行控制是什么控制？二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式

24、控制系統(tǒng)：任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)一般分為開環(huán)控制系統(tǒng)和 閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。如十字路口的紅綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)、樓宇的防盜報(bào)警控制系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、公園的音樂噴泉自動(dòng)控制系統(tǒng)、電子們鈴、自動(dòng)門、賓館自動(dòng)叫醒服務(wù)等。常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號(hào)線來表示系統(tǒng)信號(hào)傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖：（ ）會(huì)考可能性接近100%（具體各功能框圖說明見下面說明） T

25、OC o 1-5 h z 輸入量 即控制系統(tǒng)給定量，如游泳池進(jìn)水的設(shè)定時(shí)間。一般為設(shè)定量，如打空調(diào)時(shí)預(yù)設(shè)溫度；輸出量（被控量）即控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，如游泳池的水位被控對(duì)象即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池。一般是一個(gè)實(shí)物或空間；執(zhí)行器即直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的裝置或元件，如進(jìn)水閥門。一般是一個(gè)活動(dòng)裝置或設(shè)備；控制器 即對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路；控制量 即執(zhí)行器的輸出信號(hào)或?qū)嶋H執(zhí)行動(dòng)作后一個(gè)量值， 如流過閥門的水量、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過角度、電流流過量、電壓連續(xù)加壓時(shí)間。案例分析1 ： 游泳池水位控制的實(shí)現(xiàn)P103（普陀中學(xué)整理提供）案例分

26、析2： 賓館自動(dòng)門的控制系統(tǒng)P103閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生影響核心 是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：（ ） （普陀中學(xué)整理提供）檢測(cè)裝置測(cè)量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端；是比較器，它將給定量與所檢測(cè)的被控量進(jìn)行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進(jìn)行運(yùn)算處理，并向執(zhí)行器下達(dá)控制指令；執(zhí)行器根據(jù)指令對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個(gè)由檢測(cè)裝置組成的環(huán)節(jié)

27、。檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出量與輸入量差值的作用，一般是各類“傳感器”，做題時(shí)一定要抓住這一點(diǎn)。案例分析1 ：電冰箱的溫度控制系統(tǒng)給定溫度實(shí)際溫度）熟記“干擾”與“反饋”概念并能應(yīng)用給定溫度實(shí)際溫度）熟記“干擾”與“反饋”概念并能應(yīng)用干擾因素在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。有的干擾因素是環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風(fēng)等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機(jī)導(dǎo)航信號(hào)的手機(jī)信號(hào)等。在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè)。控制系統(tǒng)在工作中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。有些情況可以利用干擾因素實(shí)現(xiàn)某種目的。如在軍事演習(xí)中，紅方利用一定頻率的電

28、磁波對(duì)藍(lán)方的信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行干擾，使之不能正常工作。反饋（ 1）什么是反饋控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入并與輸入量進(jìn)行比較的過程，就是反饋。利用反饋來分析和處理被控制對(duì)象， 通過系統(tǒng)的輸出來調(diào)整系統(tǒng)的行為， 使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)用的方法， 稱為反饋方法。（普陀 4 中學(xué)整理提供）如普通電水壺將水加熱至沸騰時(shí)，需要人工關(guān)閉電源，而自動(dòng)電水壺具有擋水沸騰時(shí)自動(dòng)切斷電源的功能， 終究是運(yùn)用反饋方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的結(jié)果。案例分析1 ：音箱與話筒有時(shí)出現(xiàn)的嘯叫聲（2） 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生影響閉

29、環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通 過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。案例分析2：水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)P112被控對(duì)象：水箱被控量 ：水箱中的水位（實(shí)際水位）執(zhí)行器： （ 進(jìn)水）閥門控制器：機(jī)械或電氣控制裝置干擾因素：水箱的出水量，水箱水面蒸發(fā)的水量等檢測(cè)器：浮球或液位傳感器給定水位水流量水箱水箱水位給定水位水流量水箱水箱水位浮球（水位檢測(cè)裝置）案例分析：浮球（水位檢測(cè)裝置）案例分析：加熱爐的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)P113+ 比較器給定溫度微機(jī)控制加熱器爐內(nèi)溫度熱電偶（溫度檢測(cè)裝置）給定溫度微機(jī)控制加熱器爐內(nèi)溫度熱電偶（溫度檢測(cè)裝置）（ 3）閉環(huán)

30、控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng) 一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 適用于 控制精度要求不高而系統(tǒng)本身閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本（ 3）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng) 一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 適用于 控制精度要求不高而系統(tǒng)本身閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高 。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制中廣泛采用的一種方式，度和高可靠性的場(chǎng)合。用于要求高精閉環(huán)控制系統(tǒng)都是自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)不一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)。3. 功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬4. 黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對(duì)系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進(jìn)而

31、推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及 其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法。例如，通過輸入圖像、電或聲音信號(hào)，觀測(cè)、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對(duì)視覺或聽覺信息的傳遞、 變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，就是黑箱方法的運(yùn)用。四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施1. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路設(shè)計(jì)好一個(gè)控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么，所要 控制的對(duì)象是什么， 被控制對(duì)象有哪些重要的特性， 被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設(shè)計(jì)方案既能達(dá)到目的，又能經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)，如何選擇設(shè)備和元件等等。設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度的要求以及條件的可行性而定。能達(dá)到控制目的，采用易于實(shí)現(xiàn)的控制方式，降低控制成本、減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響等，是我們進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮的基本問題。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，還包括畫出必要的設(shè)計(jì)圖紙（控制電路設(shè)計(jì)或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）和實(shí)施圖紙、撰寫說明書等。 （普陀中學(xué)