（四）控制与设计   

１．内容标准

（1）理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。

例　事物的发展有多种可能性，人们根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了控制。

（2）分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。

例１　控制设计是对系统的信息流程、反馈机制进行分析和设计，使系统的运行达到最佳状态。

例２　开关控制灯的亮与灭（手动、开环控制）。

例３　电冰箱冷藏室温度的控制（自动，闭环控制）。

（3）能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。

例　画出家用空调控制系统的方框图。

（4）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。

例１　飞机飞行导航系统的干扰因素的分析，如电磁波等。

例２  恒温箱的恒温控制中，影响温度的干扰因素分析，如环境温度等。

（5）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。

（6）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。

２．活动建议

（1）观察家用抽水马桶水箱水位的自动控制工作过程。动手试验，将一个人工水位控制系统改进为自动水位控制系统，画出它们的方框图并说明它的工作原理。

（2）收集并分析日常生活中控制系统的案例，对该控制系统的组成、对象的基本特性、控制的工作过程、控制效果等进行讨论，并加以说明和描述。例如：

△热水器出水温度的控制、锅炉的蒸汽汽包的水位控制（给水、蒸发）、潜水艇潜水深度的控制等。

△都江堰水利工程的经典控制系统（鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道和宝瓶口进水口三大部分科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题）。

（3）选择一种控制设计的对象，进行控制设计，绘出简单的设计图纸（或程序设计框图），在设计说明书中写出该控制设计的特点，尝试运行（或模拟运行）设计方案，对该控制系统进行评价，对所出现的偏差进行分析。建议使用计算机辅助设计（CAD）。

以下所列的设计项目可供参考：

△升国旗的定时控制装置的设计与制作。

△自动计时装置的设计与制作。

△宾馆自动门的设计与制作。

△恒温箱的温度控制设计。

△自行车轮胎充气压力的控制设计。

△沼气燃料系统的压力控制的模拟设计。

△蔬菜大棚的恒温控制的设计。

△流速控制系统的模拟设计（如依据土壤的湿度来控制灌溉过程中水的流量或流速）。

△道路的十字路口的红绿灯翻转时间随汽车流量而变化的控制设计。

（4）在控制系统的设计中，出于安全或其他因素的考虑，往往需要进行系统的切换。比如连续生产过程中当一套控制系统出现故障时，为了不影响正常工作就需要切换到另一套备用的控制系统进行工作；再如，宾馆为节约能源，先使用太阳能装置供应热水，当太阳能装置的热量不足时，要能自动切换到锅炉提供的热水供应系统。查找有关资料，研究这类控制系统切换方案的实现。