（二）教学重点与难点

1．教学重点[通用技术网]

学习控制系统设计制作的流程，设计、制作控制系统。

2．教学难点

控制系统设计中，控制量、执行机构、控制器的选择。

3．学习分析

本节课程是综合性实践性课程，安排是否恰当、准备是否充分，对教学效果影响很大。[通用技术网]

升旗控制系统设计制作看似简单，但实际上对于学生来说还是有难度的。建议分组进行设计制作，提前布置任务，做好充分准备。

首先要引导学生分析被控对象和被控量。升旗控制系统的被控对象很清楚，就是国旗；被控量是国旗在旗杆上的位置；控制目标是让国旗的位置到达旗杆顶端。

要引导学生开阔思路，不要局限在教材提供的设计方案里。可以指导部分学生设计制作闭环控制设计系统。让学生们讨论开环控制系统和闭环控制系统，对升旗的控制各有什么优缺点。

指导学生学会调试运行控制系统，能够对各种不同的设计方案进行客观评价，充分借鉴他人的优点，对自己的设计方案进行改进。学生能依据控制系统方框图进行简单的闭环控制系统设计与模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。

三、教学建议

（一）教学策略

在设计、制作实践中学习、理解控制系统的各项知识。

（二）教学过程

通过以下制作实践，来完成教学活动

1．定时升降国旗闭环控制装置的设计与制作

（1）控制要求：每天早上7：00准时正向启动，将国旗升上旗杆，同时唱国歌，国旗上到旗杆顶部自动停止，同时国歌停止。

（2）控制系统设计：控制对象是国旗，被控量国旗的位置，被控量的控制值是到达旗杆的顶端。

首先确定升旗的执行机构采用电动机。电动机通过绳轮带动绳子，系在绳子上的国旗随绳子移动上升。

控制装置采用行程开关。由于电动机的功率小可以用行程开关直接控制，如果控制功率较大的电动机，需要通过继电器。

检测装置用固定在绳子上适当位置上的触发块。当国旗升到旗杆顶端时，触发块触动行程开关，电动机停止运转。

定时器控制整个控制装置的电源。

这个控制系统控制的是升旗过程中国旗的位置，对升旗的时间没有进行控制。要达到升旗时间与国歌播放时间同步，可以通过调整绳轮直径或调整电动机的转速改变升旗速度，来调整升旗时间。

（3）控制系统框图：见图4.22。

图4.22 定时升旗控制系统框图

（4）电路原理图：见图4.23。

图4.23 定时升旗控制系统电路图

（5）元器件选择（尺寸型号供参考）：

1）电源开关（K₁）：普通电源开关（25V，1A）。

2）行程开关（K₂）：（12V，1A）。

3）定时开关（K₃）：电子式定时开关。

4）执行装置（M）：直流电动机一只（3V，1W）。

5）其他：音乐播放器1个；旗杆1根（30cm）；底板1块（24cm×12cm×1cm）；滑

轮3个，1个直径3mm，2个直径16mm；皮带1条；触发行程开关用触发块1个。

（6）自动升降旗控制装置工作过程：如图4.23所示，用定时器K₃作为控制器，电动机作为执行器，用行程开关控制电动机停止。

工作原理：初态国旗在底部，行程形状处在接通位置，定时器K₃调在7：00，将电源开关K₁闭合进入工作状态，早上7：00定时器K₃闭合，电动机转动，升国旗，通过播放器放国歌，当国旗升到顶端时，触发块触动行程开关K₂，电动机停止转动，播放器停止放国歌。

（7）安装调试：安装各个构件，把各元器件、零件安装到各自的位置上，用螺钉固定，把旗子和触发块固定到皮带上。用电线把各元器件连接起来。检查接线无误后准备通电调试。

调整上滑轮和电动机和位置，使皮带的张紧力符合要求，滑轮转动时，既不打滑又不影响电动机的转速。调整触发块的位置，使得国旗升到顶端时触发块正好触动行程开关K₂。

用手动开关代替电子定时开关的通和断，检查升旗是否能正常工作；升旗所需的时间与播放国歌的时间是否一致，不一致的要通过改变传动比、改变电动机转速来进行调整，直至两个时间同步。一切正常后设定电子定时开关的启动时间，试一下定时升旗装置的工作全过程（图4.24）。

图4.24 闭环控制定时升旗控制装置