通用技术 I General Technology I 1 正确理解通用技术 2 技术对社会的影响 3 从典型事例看设计 4 趣味制作与学技术 广东第二师范学院 彭哲方
3 从典型事例看设计 Understanding design through typical cases 3.1 简说设计 3.2 结构设计与模型制作 3.3 流程设计与方案选择 3.4 系统设计与方案优化 3.5 控制设计与实验探究
3.5.1 几种自动控制装置 自动控制示例 实验：认识传感器的作用
自动控制装置：双金属片传感器 双金属片是用两种具有不同热膨胀系数的金属片制成， 当温差变大时，膨胀系数大的金属一面会向膨胀系数小的金 属一面弯曲 ……
自动控制装置：压力传感器
自动控制装置：自恢复保险丝 自恢复保险丝是用具有正温度系数的高分子材料添加导电粒 子制成。如图 4 ，当电路通过正常工作电流时，元件产生的热 量和散发的热量能达到平衡，材料不会升温；当超过额定电流 通过时，元件产生热量不能及时散发，导致材料温度上升，电 阻明显上升，限制大电流通过，起到过流保护作用。具有正温 度系数热敏电阻，简称 PTC 热敏电阻。
自动控制示例： 温度控制
大系统控制论的研究对象 关于大系统的问题是多方面的、复杂的。大系统 控制论主要从控制论观点研究大系统的控制问题。 包括控制控制原理、控制方法、控制技术等。这 里，控制的概念是广义的，包含调节、管理、操 作、指挥与决策等内容。 各种不同领域的大系统，例如工程技术、社会经 济、生态环境、人体控制等，在控制和信息过程 方面存在共同规律。大系统控制论致力于研究这 种共性。确切地说，大系统控制论主要研究对象 是：各种大系统控制过程的共同规律和方法。
大系统控制论的研究方法 大系统控制论 的科学方法
“ 物 - 物 ” 控制论系统 控制器 测量装置 执行机构 被控制 对象 （物） 负荷 反馈 控制 干扰 扰动 输入 输出 控制论系统中，若控制者是 “ 物 ” （各种控制装置或控制设备）、包括控制器、调节 器、测量装置、执行机构、控制计算机等。被控制对象也是 “ 物 ” （指各种生产机器 或设备，交通运输设备；生活住宿设施等），则称之为 “ 物 - 物 ” 控制论系统，或称 “ 机 - 机 ” 控制论系统。
“ 人 - 物 ” 控制论系统 思维器官 感觉器官 效应器官 被控制 对象 （物） 负荷 反馈 控制 干扰 扰动 输入 输出 控制论系统中，若控制者是人（指各种操作人员、驾驶员、管理人员、调度人员、 指挥人员等），被控制对象为各种机器、设备，则称之为 “ 人 - 物 ” 控制论系统，或 称 “ 人 - 机 ” 控制论系统。
“ 人 - 人 ” 控制论系统 思维器官 感觉器官 效应器官 负荷 反馈反馈 控制控制 干扰 输入输入 输出输出 感觉器官 效应器官 思维器官 干扰 负荷 被控制对象 （人） 控制者 （人） 控制论系统中，若控制者是 “ 人 ” 或 “ 人群 ” ，被控制对象也是 “ 人 ” 或 “ 人群 ” ，则 称之为 “ 人 - 人 ” 控制论系统，或称 “ 多人 - 多人 ” 控制论系统， “ 人群 - 人群 ” 控制论系统。 这类控制系统再社会经济领域是普片存在的。
3.5.3 ( 选做 ) 实验：认识传感器的作用 用给定的材料制作能承重最大的桥梁模型，用力 传感器测量桥梁构件横向或竖向承重问题。 画出力传感器工作原理图。 使用数字化力传感器，组件测量装置。 在具体的活动中，不一定使用真实的器材，可用 计算机画图工具完成测量或控制装置图，也可用 计算机模拟技术完成测量和控制设计。 可能的话，可用真实装置或模拟装置探究桥梁模 型各部件与桥梁承重的关系。
示例：面条桥制作 ( 比赛 ) 控制设计
示例：教学系统控制论 基于一般系统论的教学系统设计采用负反馈的方式对教学 过程各个环节进行修正，对偏离预定目标的现象加以限制 或排除。混沌理论指出混沌是信息之源，在教学过程中， 一个意外的小小扰动可能被放大，打破原有系统的稳定， 使系统通过自组织达到新的稳定态。这就是非线性正反馈 效应的结果 —— 涨落放大为巨涨落。 基于广义系统论的教学系统设计对教学过程中出现的小小 扰动（或称为干扰因素）不是采用完全负反馈形式将其限 制或排除，而是将合理成分加以认真对待，通过非线性正 反馈效应将其放大，打破原有系统稳定，使系统向非稳定 态发展，再通过自组织达到新的稳定态。在学习者认知能 力培养上，利用正反馈使学习者认知结构以稳定 - 不稳定 - 新的稳定循环发展，形成螺旋式上升的认知途径。
如何理解控制设计是一种通用技术 ? 答：许多问题解决都涉及控制设计，说明这 种技术较为宽泛、体现基础性和通用性， 应用广泛，学生学习这种技术思想对其发 展具有广泛迁移价值。