徐道安：

四、控制与设计

控制已经深入到人们生活和工作的方方面面，如自行车速度控制、红外线自动出水龙头装置、银行的自动取款机、交通路口红绿灯自动控制等等，这个主题主要是四个方面的内容：

一是理解控制。什么是控制？

人们按照自己的意愿改变条件，使事物向着期望的目标发展，就形成了控制。要让学生理解什么是人工控制、什么是自动控制；如自行车的方向控制就是人工控制。必须在人的直接干预下才能完成控制任务的控制系统属于手动控制（人工控制）；如空调，不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统称为自动控制。

二是控制系统的几个重要概念：

控制系统——

开环控制——

闭环控制——

控制系统的方框图

反馈、干扰

要让学生懂得什么是控制系统。

一个控制过程的实现，往往要经过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，所以我们把它看作是一个控制系统。电风扇可以看作是一个控制系统。而且是个开环控制系统：控制系统的输出量不对输入量产生影响，称之为开环控制系统。

闭环控制系统：控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统，称为闭环控制系统。如空调。

开环控制系统与闭环控制系统的区别是有没有反馈。没有反馈的控制系统为开环控制，有反馈的控制系统为闭环控制。这个区别从方框图可以明显看出。

控制系统中的干扰因素

除了输入量以外，引起控制系统输出量变化的各种因素称为干扰因素。控制系统必须克服干扰因素，才能处于稳定的工作状态。

控制系统的设计中，干扰因素的分析重要。

三是简单控制系统的设计

根据各地条件，可以指导学生进行一个开环控制系统或简单的闭环控制系统的设计，要求学生完成从方案设计到制作的整个过程，并进行测试和评价。

如简单的水位控制系统的设计、自动门控制、声控灯的设计。

段青：

了解了《技术与设计2》模块的整体内容，我们再看：

如何把握《技术与设计2》模块中这四个主题内容之间的联系呢？

本模块所包含的这四块内容，是技术领域中具有典型意义的主题。

其典型意义在于，首先，它们既有专业技术的内涵，又有通用技术的特性，也就是说，这些四个技术设计的主题，就像工具一样，可以应用在不同的技术行业的设计之中。其次，是它们所体现出的技术设计的思想和方法，不仅是解决技术问题的钥匙，还可以向其它社会、生活领域迁移，对人一生的发展都会产生积极、重要的影响。

“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”各主题之间既相互独立，又相互联系。

“结构与设计”是向简单装置内部的结构设计，“流程与设计”是反映生产或工程的工艺流程设计，“系统与设计”则研究对象各部分之间的相互依存、相互制约的复杂的系统设计，“控制与设计”研究与生产过程相关联的、为了达到一定的控制目的控制系统的设计。可见，这四个主题从不同角度、不同方面针对设计对象的内在规律，设计、表达、实现的目标。

教学中，我们将“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”独立呈现，但是在设计活动中，这四个内容并不是截然分离的，一个项目的设计可能既涉及到结构问题又有流程问题，或者既涉及到控制问题又有结构问题。但是不同的设计活动总会有不同的侧重点。

本模块的四个教学内容自成体系，又相互联系。在教学中教师也可根据自己的教学理解，改变教学顺序。

徐道安：

这四个主题即独立又相互关联。老师们在教学中需要将四个主题之间的关系有机的结合到教学内容中去。

例如，分析一个水箱水位控制系统，首先他是一个控制系统，我们又要看到它具有系统的一般特性，他具有力的结构，如果从时间维度看，无疑具有流程的特征。

以自行车为例，结构、流程、系统、控制四个主题统一在自行车系统中。自行车具有系统的一般特性，他有一定的结构，同时里面有方向控制、速度控制两个控制系统，

四个主题中你中有我，我中有你。

段青：

一个控制系统的工作过程，通过控制器实现对某个参数的控制。在控制系统中必定要有执行机构、传感机构，这些部分的实现，往往涉及到结构设计。如，某水箱水位控制系统中，传感机构是浮球，浮球的设计属于结构部分设计。这样的例子很多，我们一起看两段课例视频片段：

这两片段的课例视频中看出，本课侧重于讲开环控制系统的工作过程，但要实现“音乐卡”“自动升降话筒”的功能，这些产品首先要对控制部分进行设计，

姜腾：此外，还需要对产品的结构部分进行设计，如话筒的支撑部分、音乐卡的折叠部分，涉及到结构的设计。

周仁忠：是的，只有这两方面设计完善了，产品才能实现应有的功能。