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課件25張PPT。第四單元　控制與設(shè)計-2--3--4-一二三四一、控制的手段與應(yīng)用
考點1　控制的含義
(1)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。
(2)任何一個控制現(xiàn)象包括三個要素:控制目的、控制手段、控制對象。
考點2　控制的手段和方法
(1)按人工干預(yù)來分:人工控制、自動控制。
(2)按執(zhí)行機構(gòu)來分:機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。-5-一二三四考點3　控制的應(yīng)用
(1)生活:控制應(yīng)用到生活中,提高了人們的生活質(zhì)量,人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境,使之滿足人們的需要。
(2)生產(chǎn):生產(chǎn)中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進(jìn)行控制,控制在生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。
(3)軍事國防:控制在軍事、國防等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。-6-一二三四二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式
考點1　簡單開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程
(1)概念:控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)。
(2)基本組成:控制器、執(zhí)行器、被控對象。
(3)控制系統(tǒng)方框圖(工作過程):
考點2　閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成
(1)概念:系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。
(2)基本組成:與開環(huán)控制系統(tǒng)相比,閉環(huán)控制系統(tǒng)多了檢測裝置、比較器、反饋回路。-7-一二三四考點3　簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖
考點4　控制器和執(zhí)行器的作用
(1)控制器:對輸入信號(偏差值)進(jìn)行運算處理,并發(fā)出控制命令。
(2)執(zhí)行器:根據(jù)指令對被控對象直接控制。-8-一二三四三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋
考點1　反饋的含義
_______:控制系統(tǒng)中,將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置,返回到輸入并與輸入量進(jìn)行比較的過程。?
考點2　簡單控制系統(tǒng)運行的主要干擾因素
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　　　　　　　　。?
有的干擾因素是環(huán)境造成的,如影響自行車行駛速度的自然風(fēng)等;有的干擾因素是人為原因所致,如影響飛機導(dǎo)航信號的手機信號等。
考點3　閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用
通過將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置,返回到輸入并與輸入量進(jìn)行比較,從而減少輸出量的偏差,穩(wěn)定輸出量。反饋 干擾因素 -9-一二三四考點4　閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程
(1)閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心:通過反饋來減少被控制量(輸出量)的偏差。
(2)工作過程:①由于干擾因素的存在,系統(tǒng)的被控量偏離給定值時;②閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)能及時檢測出被控量的值,并迅速反饋到輸入端,與給定值進(jìn)行比較;③控制器根據(jù)比較得到的偏差信號進(jìn)行調(diào)節(jié),從而使系統(tǒng)的被控量接近給定值,達(dá)到精確控制的目的。-10-一二三四四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施
考點　控制系統(tǒng)方案的設(shè)計
在設(shè)計控制系統(tǒng)時往往通過了解被控對象的輸入與輸出之間的關(guān)系確定控制器,而需要控制的量往往確定為被控量,控制量為可控制的并對抑制干擾和保持系統(tǒng)穩(wěn)定有明顯作用的量,對執(zhí)行器、檢測器的選擇要根據(jù)被控量和控制量的需求,還要根據(jù)條件進(jìn)行選擇。-11-【典例1】 (2018·11浙江選考)如圖所示是某水溫控制系統(tǒng)示意圖。蒸氣對容器中的水加熱后變成冷凝水排出。熱電偶對出水的溫度進(jìn)行檢測,并將測得的信號送到PID控制器與設(shè)定的溫度比較,PID控制器根據(jù)偏差值控制電磁閥調(diào)節(jié)蒸氣的流量。下列因素的變化對蒸氣流量的調(diào)節(jié)沒有影響的是(　　)
A.冷凝水的溫度 B.進(jìn)水的溫度
C.熱電偶的性能 D.PID控制器的設(shè)定參數(shù)-12-解析:該控制系統(tǒng)是水溫控制,是閉環(huán)控制系統(tǒng),被控制對象是容器中的水,輸出量是水的實際溫度,輸入量是設(shè)定的水溫,熱電偶是溫度檢測儀,PID是控制器,電磁閥是執(zhí)行器,蒸氣的流量是控制量,冷凝水不會影響輸出量的變化,所以A選項正確。準(zhǔn)確理解“三器三量”:1.有的開環(huán)控制系統(tǒng)中也有檢測裝置,所以有檢測裝置的系統(tǒng)不一定是閉環(huán)控制系統(tǒng);2.一般“恒值”控制都屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.控制過程一般都會在題干中清楚描述出來,一般都會結(jié)合示意圖加以描述,所以做控制系統(tǒng)的大題時要認(rèn)真閱讀題目。4.被控對象往往是溫度、位置、形態(tài)等發(fā)生變化的物體,而被控量往往是某種物理量或狀態(tài)量或動作等;5.閉環(huán)控制系統(tǒng)的抗干擾能力也是有限的,假如對輸出量控制精度要求不高,一般就采用開環(huán)控制系統(tǒng),比較簡單便宜。
答案:A-13-【典例2】 由于絲桿傳動的誤差和滑塊移動時的摩擦,導(dǎo)致滑臺移動的距離存在誤差。為了提高滑臺位置的控制精度,需要對該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,下列措施合理的是(　　)
A.將電機換成高精度電機,控制方式改為開環(huán)控制
B.將傳感器換成高精度傳感器,提高電機轉(zhuǎn)動角度的檢測精度-14-C.將傳感器安裝在絲桿上,檢測絲桿的轉(zhuǎn)動角度
D.在滑臺上安裝傳感器,檢測滑臺的位置
解析:相對于傳感器安裝在電機上,在滑臺上安裝傳感器,檢測滑臺的位置就可以避免由于絲桿傳動的誤差和滑塊移動時的摩擦,導(dǎo)致滑臺移動的距離存在誤差。
答案:D-15-【典例3】 如圖所示是三相異步電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)示意圖。系統(tǒng)通過改變交變電流的頻率來改變電動機的轉(zhuǎn)速。通過觸摸屏設(shè)定電動機的轉(zhuǎn)速,變頻調(diào)速器將50 Hz的交變電流轉(zhuǎn)變成與設(shè)定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)頻率的交變電流,驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動;將在電動機輸出軸上的測速發(fā)電機隨電動機一起轉(zhuǎn)動并發(fā)電;PLC根據(jù)測速發(fā)電機的電流大小,判斷電動機實際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間的差值,向變頻調(diào)速器發(fā)出指令,改變驅(qū)動電流的頻率。下列關(guān)于控制系統(tǒng)的分析中正確的是(　　)-16-A.執(zhí)行器是電動機
B.控制器是變頻調(diào)速器
C.輸出量是測速發(fā)電機的電流信號
D.控制量是變頻調(diào)速器輸出的電流頻率-17-解析:通過觸摸屏設(shè)定電動機的轉(zhuǎn)速是輸入量,電動機是被控對象,PLC是控制器,變頻調(diào)速器是執(zhí)行器,控制量是電流的頻率。
答案:D-18-【典例4】 (2018·4浙江選考)下列關(guān)于控制系統(tǒng)的說法中,正確的是(　　)
A.有檢測傳感器的控制系統(tǒng)就是閉環(huán)控制系統(tǒng)
B.直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件稱為執(zhí)行器
C.控制器發(fā)出的控制信號稱為控制量
D.能引起被控量發(fā)生變化的因素都是干擾因素
解析:有檢測傳感器的控制系統(tǒng)不一定就是閉環(huán)控制系統(tǒng),如倒車?yán)走_(dá)控制系統(tǒng);執(zhí)行器發(fā)出的控制信號才是控制量;能引起被控量發(fā)生變化的因素不一定都是干擾因素,干擾因素是除了輸入量之外一切能引起被控量變化的量;所以只有B才是正確的。
答案:B-19-【典例5】 (2016·10浙江選考)如圖所示的空氣壓縮機,當(dāng)儲氣罐內(nèi)的壓縮空氣排放到一定程度時,壓力開關(guān)自動接通電源,電機帶動氣泵運轉(zhuǎn),向儲氣罐補充壓縮空氣,使儲氣罐內(nèi)的氣壓保持在設(shè)定范圍內(nèi)。下列關(guān)于該壓縮機的氣壓控制系統(tǒng)分析正確的是(　　)
A.控制方式屬于開環(huán)控制
B.輸入量是電能
C.控制量是氣泵輸出的空氣流量
D.輸出量是儲氣罐內(nèi)的壓縮空氣
解析:控制類型是閉環(huán)控制,A項錯誤;輸入量是設(shè)定氣壓,B項錯誤;輸出量是實際氣壓,D項錯誤。
答案:C-20-【典例6】 (2016·10浙江選考)下圖是一款可伸縮的防雨晾衣裝置示意圖。晾衣時按動開關(guān),電機帶動滑輪轉(zhuǎn)動,將晾衣桿連同衣物移到室外,下雨時,傳感器檢測到信號后,電機帶動滑輪反向轉(zhuǎn)動,將晾衣桿和衣物收回室內(nèi)。請根據(jù)示意圖和描述,完成以下任務(wù):-21-(1)該裝置防雨控制的手段屬于　　　　(在“①手動控制;②自動控制”中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處);?
(2)該系統(tǒng)中的傳感器可選用　　　　(在“①熱敏傳感器;②光敏傳感器;③濕敏傳感器”中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處);?
(3)該系統(tǒng)的執(zhí)行器是　　　　(在“①晾衣桿;②電機;③開關(guān)”中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處);?
(4)為了實現(xiàn)傍晚時能將衣物收回室內(nèi),對該系統(tǒng)優(yōu)化的有效措施是　　　　和　　　　(在“①提高傳感器的靈敏度;②增加溫度檢測及對應(yīng)的控制子系統(tǒng);③增加光線檢測及對應(yīng)的控制子系統(tǒng);④增加定時控制子系統(tǒng)”中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處);?-22-(5)下列因素不屬于影響本系統(tǒng)優(yōu)化的因素是　　　　(在“①傳感器的靈敏度;②控制系統(tǒng)的精度和可靠性;③系統(tǒng)的制造和使用成本;④環(huán)境溫度、濕度和光線的變化”中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處)。?
解析:(1)該裝置防雨控制的手段屬于自動控制,因為它不需要人的參與;(2)該系統(tǒng)中的傳感器可選用濕敏傳感器,因為題圖是一款可伸縮的防雨晾衣裝置示意圖;(3)該系統(tǒng)的執(zhí)行器是電機,電機是最常見的執(zhí)行器;(4)為了實現(xiàn)傍晚時能將衣物收回室內(nèi),優(yōu)化該系統(tǒng)的措施是增加光線檢測及對應(yīng)的控制子系統(tǒng)或增加定時控制子系統(tǒng);(5)環(huán)境溫度、濕度和光線是環(huán)境因素,不影響系統(tǒng)的優(yōu)化。
答案:(1)②　(2)③　(3)②　(4)③和④　(5)④-23-211.下圖是一種典型的液位控制系統(tǒng)示意圖。其工作過程為設(shè)定液位,液位變送器將檢測到的液位信號輸送到控制器,控制器根據(jù)液位變送器的信號與設(shè)定的液位進(jìn)行比較,根據(jù)偏差值控制控制閥往儲罐中加液,使得儲罐中的液位達(dá)到要求的液位。根據(jù)該控制系統(tǒng),以下說法不正確的是(　　)-24-21A.控制閥輸出的流量是該控制系統(tǒng)的控制量
B.儲罐中的液位達(dá)到要求的液位時,控制閥關(guān)閉
C.液位變送器是反饋裝置
D.該控制系統(tǒng)中沒有比較器 答案解析-25-212.如圖所示的一個磁懸浮地球儀,其工作原理是地球儀頂端有一個磁鐵,圓環(huán)形塑膠框內(nèi)部頂端有一個金屬線圈,金屬線圈通過電流就會成為電磁鐵。電磁鐵與地球儀頂端磁鐵間的斥力可抵消地球儀所受重力,因此地球儀可漂浮在半空中。地球儀底端也有一個磁鐵,塑膠框內(nèi)部底端有一個霍爾偵測器,偵測地球儀底端磁鐵的磁場變化。便會產(chǎn)生一補償電流。補償電流流到塑膠框頂端金屬線圈時,金屬線圈磁場增加,可將地球儀拉回平衡位置。根據(jù)該控制系統(tǒng),以下說法不正確的是(　　)
A.該控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制
B.被控對象為地球儀
C.控制量為電磁力的大小
D.執(zhí)行器為磁鐵 答案解析考點強化練11　控制與設(shè)計
1.下圖為一款3D涂鴉筆,特殊顏料被加熱到設(shè)定的溫度后從筆尖流出,冷卻后變成具有一定強度的固體。當(dāng)加熱溫度過高時,控制芯片會自動啟動小風(fēng)扇降溫,使顏料的加熱溫度維持在一個恒定范圍。關(guān)于該3D涂鴉筆的溫度控制系統(tǒng),以下說法正確的是(　　)
A.被控對象風(fēng)扇
B.輸入量是設(shè)定的溫度
C.執(zhí)行器是控制芯片
D.輸出量是加熱后的顏料
2.核醫(yī)學(xué)輻射場所監(jiān)控報警系統(tǒng)能檢測場所輻射劑量,超過預(yù)設(shè)值時發(fā)出報警聲。它有一個輻射監(jiān)測探頭,能將場所輻射劑量轉(zhuǎn)換成電流,電流的大小正比于輻射劑量水平,當(dāng)輻射劑量超過劑量儀預(yù)設(shè)的限值時,輸出開關(guān)控制信號,觸發(fā)門電路工作,并驅(qū)動固態(tài)繼電器,使控制信號切換到對應(yīng)通道,然后觸發(fā)MP3播放器發(fā)出報警聲。下列關(guān)于該裝置的說法錯誤的是(　　)
A.該系統(tǒng)的控制方式是閉環(huán)控制
B.被控對象是MP3播放器
C.報警聲是輸出量
D.場所輻射劑量是輸入量
3.下圖是一款概念產(chǎn)品夾在書本上能夠?qū)崟r監(jiān)測孩子頭部與書本的距離,一旦相對距離過近,本產(chǎn)品內(nèi)置電子開關(guān)閉合,即可發(fā)出特殊光線并投射出提示性文字和表情符號用以警告孩子。關(guān)于控制系統(tǒng),以下說法正確的是(　　)
A.監(jiān)測到的距離與設(shè)定的距離相比較過近了,才會發(fā)出警告所以是閉環(huán)控制系統(tǒng)
B.被控對象是提示性文字和表情符號
C.執(zhí)行器是其中的電子開關(guān)
D.控制量是提示性文字和表情符號等警告信號
4.下圖是一款自動感應(yīng)垃圾桶,當(dāng)手伸至一定距離時,垃圾桶上方的紅外線感應(yīng)器將偵測到的信號輸入控制電路,控制電路控制電機轉(zhuǎn)動,電機轉(zhuǎn)動開啟桶蓋。當(dāng)手離開后一段時間,桶蓋自動關(guān)閉。下列對該控制系統(tǒng)的分析不正確的是(　　)
A.輸入量是手紅外信號[來源:Z|xx|k.Com]
B.控制器是控制電路
C.執(zhí)行器是紅外線感應(yīng)器
D.被控對象是垃圾桶蓋
5.下圖為一款磁浮水晶燈,位置傳感器時刻檢測水晶球的高度變化,控制芯片根據(jù)檢測結(jié)果改變底座中的電磁線圈的電流強度,從而改變對水晶球的磁懸浮力大小,使水晶球高度穩(wěn)定在設(shè)定高度。關(guān)于該控制系統(tǒng),以下說法正確的是(　　)
A.被控對象是電磁線圈
B.該控制系統(tǒng)是開環(huán)控制
C.輸出量為電流強度
D.輸入量為水晶球的設(shè)定高度
6.下圖是工業(yè)鍋爐利用重錘進(jìn)行壓力控制的示意圖,重錘掛在橫桿上,桿的支點在最左端,中間是鍋爐的排氣孔。當(dāng)鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力過大,超過設(shè)定值,就會沖開排氣孔上的重錘,釋放一定的氣體;氣體釋放后,氣壓降低,使得重錘又重新落下封閉排氣孔;周而復(fù)始,保持鍋爐內(nèi)的氣壓不超過規(guī)定值。關(guān)于該壓力控制系統(tǒng),以下說法正確的是 (　　)
A.將重錘往橫桿的左端移動一段距離,可以增大鍋爐的蒸汽壓力
B.該控制需要人為調(diào)節(jié)重錘的位置,是一種人工控制
C.該壓力控制系統(tǒng)存在反饋環(huán)節(jié)
D.輸出量是排氣孔是否釋放氣體
7.聲光照明燈特別適用于車房、倉庫、停車場等特殊場所,光線不足時,可以用聲音來控制開啟,并且能夠自動延時關(guān)閉,給人們帶來了方便。該照明燈控制屬于(　　)
A.電子控制、開環(huán)控制
B.電子控制、閉環(huán)控制
C.機械控制、開環(huán)控制
D.機械控制、閉環(huán)控制
8.下圖是智能化室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng),氣敏傳感器檢測空氣中的二氧化碳濃度,模塊化集成芯片根據(jù)二氧化碳濃度值的不同自動調(diào)節(jié)氣閥的開度,從而改變干凈空氣的輸送量。關(guān)于該控制系統(tǒng),以下說法不正確的是(　　)
A.控制器是模塊化集成芯片
B.執(zhí)行器是氣閥
C.被控對象是二氧化碳濃度
D.輸出量是室內(nèi)空氣的二氧化碳實際濃度值
9.在我國的北方地區(qū),大多采用集中供暖的方式提供高溫水汽入戶。下圖是暖氣恒溫控制系統(tǒng)的示意圖,各家庭在采暖季節(jié)需要依據(jù)各戶的要求設(shè)定室內(nèi)溫度,自動恒溫暖氣閥就會利用感溫元件來控制閥門閉合的大小,調(diào)節(jié)合適的熱水流入室內(nèi)散熱器,直到室內(nèi)空氣被加熱到設(shè)定的溫度值時關(guān)閉閥門,熱水就不再流入散熱器,室內(nèi)空氣不再被加熱。待室內(nèi)溫度下降時再次開始加熱過程,由此循環(huán)達(dá)到恒溫的目的。則溫控閥門屬于該控制系統(tǒng)的(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.反饋元件
B.輸入元件
C.執(zhí)行器
D.控制器
10.采用雨滴感應(yīng)式自動雨刷控制系統(tǒng)使駕駛員免除手動操作雨刷的麻煩,雨滴傳感器將檢測出的雨滴大小變成電信號,傳遞給單片機,單片機根據(jù)電信號的強弱控制直流電動機的轉(zhuǎn)速,從而控制雨刷的速度,使得雨刷的速度與雨量的大小相適應(yīng)。關(guān)于這個控制系統(tǒng),下列說法正確的是(　　)
A.被控對象是雨刷
B.控制器是直流電動機
C.執(zhí)行器是雨滴傳感器
D.設(shè)定值是雨刷的速度
11.下圖為某種抽水馬桶水箱的結(jié)構(gòu)示意圖,浮球和連桿用螺紋連接,通過調(diào)節(jié)連桿長度來設(shè)置給定水位,當(dāng)水位上升到給定水位時,浮球帶動連桿裝置關(guān)閉進(jìn)水閥。如果往進(jìn)水閥方向調(diào)節(jié)浮球,縮短連桿長度,那么產(chǎn)生的后果是(　　)
A.降低給定水位高度 [來源:學(xué)。科。網(wǎng)Z。X。X。K]
B.增加給定水位高度
C.不影響給定水位高度
D.降低實際水位高度
12.現(xiàn)有一種通過水泵增壓將水流通過噴頭噴射到空中,呈雨滴狀散落在田間及農(nóng)作物上的農(nóng)田灌溉設(shè)備。通過控制系統(tǒng)可實現(xiàn)噴灌設(shè)備的自動化運行,如利用土壤濕度計和傳感器系統(tǒng),在土壤濕度變低或超過預(yù)定范圍時自動開啟或關(guān)閉噴灌機;根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)出的故障信號,或在一個灌溉程序結(jié)束時發(fā)出信號,使供水設(shè)備自動停機。下列說法不正確的是(　　)
A.該噴灌系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)
B.該噴灌設(shè)備的輸出是土壤濕度計
C.該噴灌系統(tǒng)的控制部分是內(nèi)部的電子電路組成的控制器
D.該噴灌系統(tǒng)通過傳感器和土壤濕度儀構(gòu)成反饋和檢測
13.下圖是儲氣罐氣壓控制系統(tǒng)原理圖,當(dāng)檢測裝置檢測到儲氣罐中的氣壓低于設(shè)定值時,控制器控制壓縮機運轉(zhuǎn),使儲氣罐的氣壓升高到設(shè)定值。該控制系統(tǒng)的方框圖是 (　　)
14.下圖是聲控?zé)粝到y(tǒng)組成示意圖,聲控?zé)暨m用于多種場合,如在公共樓道里安裝聲控?zé)艏确奖?又安全。它與普通的電燈控制電路相比,去掉了手動開關(guān),而增設(shè)了聲傳感器、控制器和電子開關(guān)。其中聲傳感器的靈敏度可調(diào)整,以適應(yīng)不同場合使用的需要。根據(jù)你的理解和認(rèn)識回答下列問題。
(1)畫出控制系統(tǒng)方框圖。
(2)如果聲控?zé)舻母浇]有人,而樓上或隔壁有人高聲說話或以動作發(fā)出聲響,靈敏度高的聲控?zé)粢矔?yīng)聲而亮。為避免這種情況你有什么好辦法?(可在原圖上補畫一些裝置)
[來源:Zxxk.Com]
15.下圖為某土壤濕度自動控制系統(tǒng)示意圖,該系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定好的濕度實現(xiàn)自動灌溉。當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定的濕度時,控制系統(tǒng)的處理單元會發(fā)出指令給電磁閥門讓其開啟噴頭噴水,當(dāng)達(dá)到設(shè)定濕度后,處理單元會發(fā)出指令,關(guān)閉電磁閥門結(jié)束灌溉,從而達(dá)到灌溉的自動化。請根據(jù)示意圖和描述,完成以下任務(wù):
(1)該控制系統(tǒng)的控制手段和控制方式分別屬于　　　　和　　　　(在①手動控制;②自動控制;③開環(huán)控制;④閉環(huán)控制中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處);?
(2)該控制系統(tǒng)的控制器是　　　　(在①處理單元;②電磁閥門;③噴頭中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處);?
(3)該控制系統(tǒng)中的輸出量是　　　　(在①噴水量;②設(shè)定的土壤濕度;③土壤濕度中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處);?
(4)在設(shè)計該控制系統(tǒng)的方案時,既要考慮保持土壤的濕度設(shè)定值范圍內(nèi),又要考慮節(jié)約水資源和能源等因素,做到統(tǒng)籌兼顧,體現(xiàn)了系統(tǒng)分析的　　　　原則(在①整體性;②科學(xué)性;③綜合性中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處)。?
16.(2016·4浙江選考)下圖為車間溫度控制系統(tǒng)示意圖。當(dāng)傳感器檢測到室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值的上限時,控制器發(fā)出信號,接通水泵和風(fēng)機電源,水泵向進(jìn)氣窗輸送冷卻水形成水簾,風(fēng)機將室內(nèi)的空氣排出,室外的空氣通過水簾降溫后進(jìn)入室內(nèi),降低室內(nèi)溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值的下限時,斷開水泵和風(fēng)機電源。請根據(jù)示意圖和描述,完成以下任務(wù):
(1)該系統(tǒng)的控制手段和控制方式分別屬于　　　　和　　　　(在①手動控制;②自動控制;③開環(huán)控制;④閉環(huán)控制中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處)。?
(2)該系統(tǒng)的被控對象是　　　　(在①水簾;②水泵和風(fēng)機;③車間中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處)。?
(3)該系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)選用　　　　(在①流量傳感器;②濕度傳感器;③溫度傳感器中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處)。?
(4)為了提高該系統(tǒng)的降溫效果,有效的優(yōu)化措施是　　　　和　　　　(在①增大進(jìn)氣窗和水簾面積;②降低溫度設(shè)定值;③加大排風(fēng)量;④提高傳感器的靈敏度中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　”處)。?
17.李明學(xué)習(xí)了通用技術(shù)后,設(shè)計了如圖甲所示能自動控制溫度、濕度的栽培箱。在控制器上設(shè)定好濕度范圍后,當(dāng)濕度傳感器檢測到栽培箱空氣濕度低于或等于下限濕度時開始加濕,達(dá)到上限濕度時停止加濕,當(dāng)栽培箱內(nèi)濕度高于設(shè)定值上限時,換氣扇啟動,開始除濕,達(dá)到上限濕度時停止除濕。請根據(jù)示意圖和描述,完成以下任務(wù)。
甲
(1)該系統(tǒng)的濕度控制方式為　　　　(在①開環(huán)控制;②閉環(huán)控制中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”上)。?
(2)濕度控制系統(tǒng)的執(zhí)行器為　　　　(在①小水泵;②噴霧頭;③發(fā)熱帶;④小水泵、噴霧頭和換氣扇中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”上)。?
(3)當(dāng)栽培箱內(nèi)的空氣濕度和外界環(huán)境空氣濕度均高于設(shè)定濕度的上限值時,則換氣扇會　　　　(在①持續(xù)運轉(zhuǎn);②間歇性運轉(zhuǎn);③運轉(zhuǎn)一段時間后自動停止;④無法判斷中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”上)。?
(4)由于水箱的水很快會被用完,李明設(shè)計了圖乙所示的水位控制系統(tǒng),當(dāng)水位上升到設(shè)定值時,感壓包壓力增大,使傳動膜片向外脹,推動連接桿帶動電觸點斷開,電磁閥門關(guān)閉,停止進(jìn)水;當(dāng)水位低于設(shè)定值時,感壓包壓力減小,彈簧回拉連接桿,使電觸點閉合,開始進(jìn)水,如此反復(fù)。據(jù)此判斷,在水位控制過程中,彈簧　　　　(在①始終處于拉伸狀態(tài);②始終處于壓縮狀態(tài);③拉伸和壓縮狀態(tài)交替變化中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”上),將凸輪逆時針旋轉(zhuǎn)一定角度,則水箱水位會　　　　(在“①上升;②下降;③保持不變;④無法判斷”中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”上)。?
乙
(5)李明在設(shè)計分析時,孤立地從每個子系統(tǒng)分析,未能把電磁閥和濕度控制子系統(tǒng)等部分整合,說明他違背了系統(tǒng)分析的　　　　原則(從①整體性;②科學(xué)性;③綜合性中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”上)。?[來源:學(xué)科網(wǎng)]
18.如圖所示的掃地機器人,由單片機、傳感器、驅(qū)動電機、驅(qū)動輪、萬向輪、吸塵器等部件構(gòu)成,它具有自動繞開障礙物的控制功能。其工作過程是機器人測距系統(tǒng)通過傳感器檢測行進(jìn)方向有無障礙物,如果在一定距離中存在障礙物,單片機控制左右驅(qū)動電機速度差來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向繞行。請回答下列各題,填寫“　　　　”處的相應(yīng)內(nèi)容。?
(1)該掃地機器人轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制手段和控制方式分別是　　　　和　　　　(在①手動控制;②自動控制;③開環(huán)控制;④閉環(huán)控制中選擇一項,填寫序號)。?
(2)該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是　　　　(在①吸塵器;②萬向輪;③驅(qū)動電機中選擇一項,填寫序號)。?
(3)掃地機器人測距系統(tǒng)中的傳感器一般是　　　　(在①超聲波傳感器;②紅外線傳感器;③壓力傳感器中選擇一項,填寫序號)。?
(4)若掃地機器人突然無法轉(zhuǎn)向,以下不可能造成的原因是　　　　和　　　　(在①驅(qū)動電機故障;②家用電器發(fā)出的電磁輻射;③萬向輪轉(zhuǎn)動受阻;④集塵室垃圾太多中選擇一項,填寫序號)。?
19.下圖為游泳池水pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖。游泳池水經(jīng)溢流水道收集后,會同補充水一起進(jìn)入循環(huán)水管線,在循環(huán)水泵驅(qū)動下進(jìn)入過濾器徹底過濾,pH檢測儀實時檢測水的pH,該值被送到伺服控制器與設(shè)定pH進(jìn)行比較,伺服控制器根據(jù)偏差值控制加藥計量泵,向循環(huán)水中注入濃度10%的稀鹽酸,將游泳池水的酸堿度控制在國家規(guī)定的范圍。請針對該游泳池水pH值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)回答以下問題:
(1)該游泳池水pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方式屬于　　　　(在①閉環(huán)控制;②開環(huán)控制中選擇一項,將序號填在“　　　　”處)。?
(2)pH檢測儀將檢測到的水的pH送到伺服控制器與設(shè)定值比較的過程稱為　　　　(在①干擾;②反饋;③控制中選擇一項,將序號填在“　　　　”處)。?
(3)該游泳池水pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被控對象是　　　　(在①加藥計量泵;②pH檢測儀;③游泳池中的水中選擇一項,將序號填在“　　　　”處)。?
(4)該游泳池水pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出量是　　　　(在①加藥計量泵投藥量;②游泳池水的pH;③循環(huán)水泵的抽水量中選擇一項,將序號填在“　　　　”處)。?
(5)使用一段時間后,該游泳池水pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍在工作,但將游泳池水pH自動改變到低于國家標(biāo)準(zhǔn),不可能出現(xiàn)故障的部件是　　　　(在①加藥計量泵;②pH檢測儀;③伺服控制器中選擇一項,將序號填在“　　　　”處)。?
20.下圖是一個糧食運貨車自動灌裝運輸?shù)目刂葡到y(tǒng),其工作過程是(1)控制甲:當(dāng)檢測裝置檢測到運貨車進(jìn)入預(yù)定灌裝位置時,綜控臺關(guān)閉驅(qū)動電機使運貨車停止后,打開電磁閥門,運貨車灌裝糧食。(2)控制乙:當(dāng)傳感器檢測到運貨車上所裝載的糧食質(zhì)量達(dá)到設(shè)定值時,綜控臺關(guān)閉電磁閥門后,控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動,運貨車自動駛向卸貨處。請根據(jù)上述說明,完成以下任務(wù)。
(1)運貨車自動灌裝運輸控制中的控制甲屬于　　　　;控制乙屬于　　　　。(在①開環(huán)控制;②閉環(huán)控制中選擇一項,將序號分別填在“　　　　”上)其中控制乙的執(zhí)行器是　　　　、　　　　(在①運貨車;②電機;③電磁閥門;④綜控臺中選擇兩項,分別寫在“　　　　”上)。?
(2)運貨車自動灌裝運輸控制中的控制甲的檢測裝置選用　　　　;控制乙的傳感器選用　　　　。(在①地感線圈;②壓力傳感器;③溫度傳感器;④濕度傳感器中選擇一項,分別寫在“　　　　”上)?
(3)對控制系統(tǒng)分析中發(fā)現(xiàn):當(dāng)運貨車停穩(wěn)后,才能打開閥門;當(dāng)關(guān)閉閥門后,才能夠開啟運貨車電機。這說明在該控制中,要實現(xiàn)正常控制,需要有一個合理的　　　　　　　(在①干擾;②反饋;③延時中選擇一項,寫在“　　　　”上)。系統(tǒng)要實現(xiàn)該功能,需要突出系統(tǒng)的　　　　(在①動態(tài)性;②環(huán)境適應(yīng)性;③相關(guān)性中選擇一項,寫在“　　　　”上)。?
21.下圖為一款“無人駕駛”嬰兒車,嬰兒車內(nèi)置驅(qū)動電機、攝像頭以及各種傳感器和控制芯片。嬰兒車有三種工作模式。在全自動模式下,車與父母距離變化,車會隨著父母一起前進(jìn)、后退或轉(zhuǎn)彎,始終保持在設(shè)定距離內(nèi);在遇到障礙時它還會自動減速停止,一旦嬰兒車離開安全范圍,父母手機就會收到自動提醒信息。請根據(jù)示意圖和描述,完成以下任務(wù):
(1)嬰兒車隨著父母一起前進(jìn)、后退或轉(zhuǎn)彎(跟隨)的控制方式屬于　　　　;遇到障礙自動減速停止的控制方式屬于　　　　。(在①閉環(huán)控制;②開環(huán)控制中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處)?
(2)上述跟隨和減速停止控制二個系統(tǒng)中的被控對象分別是　　　　和　　　　。(在①嬰兒車速度;②嬰兒車;③嬰兒車與父母間的距離;④驅(qū)動電機中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處)?
(3)嬰兒車減速停止的控制過程中系統(tǒng)的輸出量和控制量分別是　　　　和　　　　。(在①嬰兒車速度;②障礙物的阻礙作用;③嬰兒車與父母間的距離;④驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速中選擇合適的選項,將序號填寫在“　　　　”處)?
22.下圖是磁浮列車浮力控制原理示意圖:裝在車輛轉(zhuǎn)向架上的導(dǎo)電磁鐵(懸浮電磁鐵)與導(dǎo)軌上的鐵磁軌道(導(dǎo)磁軌道)相互吸引,磁場浮力使車輛浮起。傳感器實時測量車輛浮起的實際間隙返回給懸浮控制器,比較后精確地控制電磁鐵中的電流,使車體與導(dǎo)軌之間保持10毫米左右的間隙。請根據(jù)上述說明,完成下列任務(wù)(將序號填寫在“　　　　”處)。?
(1)該磁浮列車浮力控制系統(tǒng)的控制方式屬于　　　　控制(在①開環(huán);②閉環(huán)中選擇一項),控制手段屬于　　　　控制(在①人工;②自動中選擇一項)。?
(2)該磁浮控制系統(tǒng)的被控量是　　　　(在①磁場浮力;②電磁鐵中的電流;③車體與導(dǎo)軌實際間隙;④推進(jìn)動力中選擇一項)。?
(3)以下不屬于該磁懸浮控制系統(tǒng)干擾因素的是　　　　(在①乘客數(shù)量;②電磁鐵供電系統(tǒng)的電壓變化;③大雨大風(fēng)天氣;④氣溫變化中選擇一項)。?
(4)磁浮控制系統(tǒng)的懸浮間隙大小、電磁鐵中電流大小、電磁鐵的參數(shù)要求等都需要經(jīng)過嚴(yán)密的計算和反復(fù)的論證分析,體現(xiàn)了系統(tǒng)分析的　　　　原則(在①整體性;②綜合性;③科學(xué)性中選擇一項)。?
(5)為提升磁浮列車運行的安全性,需要對磁浮控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,以下屬于磁浮控制系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件的是　　　　(在①軌道的寬度;②傳感器的靈敏度;③導(dǎo)電磁鐵的性能中選擇一項)。?
參考答案
考點強化練11　控制與設(shè)計
1.B　本題主要考查閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成。題目中要求分析溫度控制系統(tǒng),通過分析其控制目的是維持顏料加熱的溫度恒定,進(jìn)而可以判斷其為閉環(huán)控制。被控對象是顏料,輸出量是顏料的實際溫度,輸入量是設(shè)定的溫度,控制器是控制芯片,執(zhí)行器是小風(fēng)扇。其反饋作用的檢測裝置題中并未具體說明,但不影響分析。
2.A　本題考查的是控制系統(tǒng)的控制方式和組成。此控制系統(tǒng)沒有反饋,是一個開環(huán)控制系統(tǒng),本題選錯誤選項,所以答案是A。
3.C　本題警告控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是電子開關(guān)、被控對象是警告器,注意控制量是執(zhí)行器的輸出所以應(yīng)是電子開關(guān)的開或關(guān),選項A“……與……比較”是誤導(dǎo)。
4.C　執(zhí)行器應(yīng)是電機。
5.D　本題主要考查閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成。該控制系統(tǒng)的目的是維持水晶球高度穩(wěn)定,并通過位置傳感器完成對實際高度的反饋,所以是閉環(huán)控制。輸入量是設(shè)定的高度,輸出量是水晶球的實際高度,檢測裝置是位置傳感器,控制器是控制芯片,執(zhí)行器是電磁線圈,電流強度是控制量。
6.C　7.A
8.C　本題考查的是控制系統(tǒng)的工作過程,智能化室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的被控對象是需要調(diào)節(jié)的室內(nèi)空氣而不是二氧化碳濃度,室內(nèi)的二氧化碳濃度是被控量。
9.C
10.A　被控對象是雨刷;控制器是單片機;執(zhí)行器是直流電動機。
11.B　抽水馬桶水箱水位控制系統(tǒng)的目的是使水位保持一定位置,調(diào)節(jié)連桿長度可以改變給定水位的位置,如果往進(jìn)水閥方向調(diào)節(jié)浮球,縮短連桿長度,使浮球位置向左上方移動,從而提高設(shè)定水位。
12.B　該噴灌設(shè)備的輸出是執(zhí)行命令,即水泵是否開啟。由土壤濕度計時刻做檢測,檢測土壤濕度和設(shè)定值的差別,構(gòu)成反饋,屬于閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。
13.C　儲氣罐氣壓控制系統(tǒng)能使儲氣罐的壓力穩(wěn)定在設(shè)定值。執(zhí)行器是壓縮機,被控對象是儲氣罐,設(shè)定量是設(shè)定氣壓,被控量是實際氣壓。對一個控制系統(tǒng),首先應(yīng)判斷是開環(huán)還是閉環(huán)控制系統(tǒng),閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過反饋使某一個量穩(wěn)定在設(shè)定值。如果是閉環(huán)控制系統(tǒng),接著應(yīng)尋找設(shè)定量,關(guān)鍵詞是穩(wěn)定、恒定,本題中儲氣罐氣壓控制系統(tǒng)這個量就是氣壓,那么設(shè)定量是設(shè)定氣壓,被控量是實際氣壓,檢測裝置是能檢測氣壓的裝置。根據(jù)題意“使儲氣罐的氣壓升高到設(shè)定值”中被控對象是儲氣罐。控制器控制壓縮機運轉(zhuǎn),執(zhí)行器是壓縮機。
14.(1)控制系統(tǒng)方框圖如下圖:
聲音信號→控制電路→常開接點電燈→電燈亮
(2)
15.(1)②　④　(2)①　(3)③　(4)③
16.答案 (1)②　④　(2)③　(3)③　(4)①　③
解析 本題綜合考查控制的手段和方法、控制系統(tǒng)的工作過程與方式、閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用和系統(tǒng)的優(yōu)化。
(1)自動控制是指在無人直接參與的情況下,事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。該系統(tǒng)的控制過程不需要人工任何干預(yù),所以是自動控制;該控制系統(tǒng)能夠根據(jù)傳感器檢測到的室內(nèi)溫度來控制啟動或停止水泵和風(fēng)機電源,存在反饋環(huán)節(jié),所以是閉環(huán)控制。
(2)該控制系統(tǒng)的控制目的是保持車間內(nèi)溫度恒定,所以被控對象是車間。
(3)該系統(tǒng)中的傳感器檢測的是室內(nèi)溫度,故應(yīng)選用溫度傳感器。
(4)要想提高系統(tǒng)的降溫效果,選用冷卻加快和加快室內(nèi)空氣排出,因此增大進(jìn)氣窗和水簾面積以及加大排風(fēng)量可以提高系統(tǒng)降溫效果。
17.(1)②　(2)④　(3)①　(4)①　①　(5)①
18.答案 (1)②　③　(2)③　(3)①　(4)②[來源:學(xué)科網(wǎng)]
解析 (1)(2)(3)原理和過程和教材上的自動門案例一樣。
(4)若掃地機器人突然無法轉(zhuǎn)向,以下不可能造成的原因是家用電器發(fā)出的電磁輻射,集塵室垃圾太多。
19.(1)①　(2)②　(3)③　(4)②　(5)③
20.(1)①　①　②　③　(2)①　②　(3)③　③
21.(1)①　②　(2)②　②　(3)①　④
22.答案 (1)②　②　(2)③　(3)④　(4)③　(5)①
解析 (1)(2)原理和過程和教材上的水箱水位控制案例一樣。
(3)干擾因素一定要是對控制系統(tǒng)的輸出量有影響作用的,氣溫變化磁懸浮列車浮力控制原是沒有作用的。
(4)定量計算應(yīng)該屬于系統(tǒng)分析得科學(xué)性原則。
(5)約束條件是客觀存在,不為人的意志為轉(zhuǎn)移的。

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