資源簡介

第二節　控制系統的工作過程與方式
考試內容
考試要求
考試屬性
簡單開環控制系統的基本組成和工作過程
a
必考＋加試
閉環控制系統的基本組成
b
必考＋加試
簡單的閉環控制系統的方框圖
c
必考＋加試
控制器和執行器的作用
c
必考＋加試
1.簡單開環控制系統的基本組成和工作過程
(1)概念：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響的控制系統。
(2)特征：系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。
(3)方框圖：
輸入量→→→輸出量
基本組成
含義
輸入量
控制系統的給定量
控制器
對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件
執行器
直接對被控對象進行控制的裝置或元件
控制量
執行器的輸出信號
被控對象
控制系統中所要控制的裝置或生產過程
輸出量
控制系統所要控制的量
2.閉環控制系統的基本組成、簡單的閉環控制系統方框圖
(1)概念：系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統。
(2)基本組成：與開環控制系統相比，閉環控制系統多了檢測裝置、比較器、反饋回路。
3.控制器和執行器的作用、反饋的含義
(1)控制器：對輸入信號(偏差值)進行運算處理，并發出控制命令。
(2)執行器：根據指令對被控對象直接控制。
(3)控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置，返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。
一、 簡單開環控制系統與簡單的閉環控制系統的組成與區別
區別：1.輸出量不對系統的控制產生任何影響；
輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響。
2.閉環控制系統多了檢測裝置、比較器、反饋回路。
3.輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞；
輸入量到輸出量之間的信號傳遞的路徑是閉合的。
【典例】　汽車安全氣囊控制系統的工作過程是：傳感器檢測到汽車碰撞信號，經診斷模塊判定和處理后，觸發氣體發生器給氣囊充氣。關于該控制系統下列說法正確的是(　　)
A.有檢測裝置是閉環，控制器是氣體發生器
B.該控制系統是開環，被控對象是氣囊
C.安全氣囊控制系統是開環，執行器是診斷模塊
D.控制系統是閉環，被控量是充氣
解析　安全氣囊控制系統輸出量不對系統的控制產生任何影響的。氣囊直接受執行器氣體發生器控制是被控對象。故答案選B。
答案　B
[方法總結]　判斷控制系統是開環還是閉環主要是看是否有反饋。不用認為有檢測裝置就是閉環而要分析檢測裝置是否檢測的是輸出量即是否參與了反饋。控制系統各個裝置和輸入量、輸出量、控制量的判斷，根據裝置的功能，三個量的定義即可。
變式訓練1　如圖所示的金屬探測門，當有人攜帶金屬制品通過時，探測門即發出聲音報警。該報警控制系統的控制手段和控制方式屬于(　　)
A.手動控制、開環控制 B.自動控制、開環控制
C.自動控制、閉環控制 D.手動控制、閉環控制
解析　全程無人參與，為自動控制；該控制系統無反饋，屬開環控制。故答案是B。
答案　B
變式訓練2　如圖所示是一款太陽能飯盒，每個飯盒都有獨立的溫度控制系統，當飯煮熟后，自動進入保溫狀態，該飯盒保溫控制系統的控制手段和控制方式屬于(　　)
A.手動控制、開環控制 B.自動控制、閉環控制
C.自動控制、開環控制 D.手動控制、閉環控制
解析　保溫過程無需人工干預是自動控制。保溫必然是溫度下降促使系統重新加熱即有反饋所以是閉環。在分析控制系統時輸出量如果出現“穩定”、“保持”、“恒溫”等關鍵詞必定是閉環控制。故答案是B。
答案　B
變式訓練3　如圖是儲氣罐氣壓控制系統原理圖，當檢測裝置檢測到儲氣罐中的氣壓低于設定值時，控制器控制壓縮機運轉，使儲氣罐的氣壓升高到設定值。該控制系統的方框圖是(　　)
解析　因為有反饋，儲氣罐氣壓控制系統能使儲氣罐的壓力穩定在設定值。執行器是壓縮機，被控對象是儲氣罐，設定量是設定氣壓，被控量是實際氣壓。故答案是C。
答案　C
變式訓練4　倒車雷達是汽車的安全輔助裝置。工作原理是：雷達探頭發出超聲波，一旦超聲波碰上障礙物后便會反射回來，此時系統便會計算雷達探頭與障礙物之間的距離，然后根據距離的遠近，蜂鳴器發出不同頻率的警報聲。從而幫助駕駛員更好地判斷該停車的位置，關于該報警控制系統，以下說法中正確的是(　　)
A.輸出量是超聲波信號 B.被控對象是汽車
C.控制器是雷達探頭 D.此控制系統為開環控制系統
解析　該控制系統輸出量警報聲，該系統無反饋所以是開環控制。輸入量是雷達探頭發出超聲波，被控對象是蜂鳴器。故答案是D。
答案　D
變式訓練5　(2016·10浙江學考)如圖所示的空氣壓縮機，當儲氣罐內的壓縮空氣排放到一定程度時，壓力開關自動接通電源，電機帶動氣泵運轉，向儲氣罐補充壓縮空氣，使儲氣罐內的氣壓保持在設定范圍內。下列關于該壓縮機的氣壓控制系統分析中，正確的是(　　)
A.控制方式屬于開環控制 B.輸入量是電能
C.控制量是氣泵輸出的空氣流量 D.輸出量是儲氣罐內的壓縮空氣
解析　本題考查控制系統的工作過程與方式。該控制系統控制的目的是在控制儲氣罐內的氣壓，檢測裝置也在檢測儲氣罐內的氣壓，所以是閉環控制系統，A項錯誤；輸入量是設定氣壓，B項錯誤；控制量是執行器的輸出信號，執行器是氣泵，氣泵的輸出信號是空氣流量，C項正確；輸出量是儲氣罐內的實際氣壓，D項錯誤。故答案是C。
答案　C
變式訓練6　某核電站運行時，高壓循環水經過反應堆被加熱到300～400 ℃，這些高壓循環水再把蒸汽發生器中的水加熱成蒸汽用于發電。為了保證系統的正常運行，需要控制循環水的溫度，其控制過程為(原理如圖所示)：熱電偶測出循環水的溫度，該溫度被傳送到控制機構與設定的溫度進行比較，根據偏差值通過驅動機構調節控制棒，控制反應堆的發熱功率，使水溫達到預設的值。
請完成下列各題，在有“(　　)”處填上相應的內容。
(1)根據原理圖你認為這是開環還是閉環控制？
(2)請在下面的括號內填上相應的名稱。
A.被控量(　　)　　　　　　B.控制器(　　)
C.被控對象(　　) D.執行器(　　)
E.檢測裝置(　　) F.輸入量(　　)
解析　該控制系統有反饋是閉環。被控量是系統控制的量為水溫。控制器是接收溫差進行處理并發出指令的裝置是控制機構，檢測裝置是檢測輸出量并將其返回到輸入端所以是熱電偶，執行器是直接對被控對象控制的裝置是反應堆，設定水溫是事先設定是輸入量。
答案　(1)是閉環。(2)A.水溫　B.控制機構
C.水　D.反應堆　E.熱電偶　F.設定溫度
如圖是一個自動控制的水龍頭，當人手靠近時水流出，手拿開時水停止流出，出水時間超過1分鐘就會自動關閉。請回答1～2題。
1.該水龍頭控制系統屬于(　　)
A.閉環控制
B.開環控制
C.人工與自動相結合
D.水龍頭的開啟是開環控制，關閉是閉環控制
解析　無人參與控制是自動控制，控制過程中信號是單向傳遞的是開環。故答案選B。
答案　B
2.下圖可以作為該控制系統執行器的是(　　)
解析　該系統的控制過程是人手的熱輻射信號被紅外線傳感器接收輸入到控制電路經處理發出指令給電磁閥門，閥門開啟有水流出從分析可知電磁閥門是執行器(接收控制器的指令，執行任務)。故答案是A。
答案　A
3.汽車自適應前照燈系統AFS是目前國際上在車燈照明上的新技術之一，它的研發對汽車夜晚行車安全起到了很大的作用。其工作原理為：傳感器將檢測到的車速信號和方向盤轉角信號傳遞給ecu，ecu根據傳感器檢測到的信號，控制馬達的轉動，使前照燈轉過相應的角度。下列關于該控制系統說法不正確的是(　　)
A.該控制系統為開環控制系統
B.輸入量為車速信號和方向盤轉角信號
C.控制量為前照燈轉動的角度
D.被控對象為前照燈
解析　該系統無反饋是開環控制，前照燈轉動的角度是輸出量，控制量是執行器的輸出是馬達的轉動量。故答案選C。
答案　C
4.如圖所示是塔式起重機，為了起重機的運行安全，設計有各種安全保障裝置。為了防止吊鉤碰撞小車及起重臂，設計了吊鉤的防撞控制系統，其工作原理是：檢測裝置檢測吊鉤的位置，當吊鉤到達設定位置時斷開上升控制電路，則吊鉤停止上升。關于吊鉤防撞控制系統，下列說法正確的是(　　)
A.控制器是檢測裝置
B.輸出量是吊鉤停止上升
C.執行器是吊鉤
D.被控對象是起重機
解析　該系統是開環控制，系統控制的是吊鉤的運行，所以輸出量是吊鉤停止上升。故答案選B。
答案　B
5.如圖所示為某智能吸塵器，超聲波免碰技術可有效防止碰撞家具或跌落樓梯，V形刷升降功能可跨越毛毯等障礙物及適應不同地面，自動回充技術在完成打掃后自動回到充電器插座上，配高效紫外線殺菌燈。關于該系統，以下說法中正確的是(　　)
A.防纏繞子系統能正反向旋轉是閉環控制
B.前方的家具或者障礙物是防碰撞子系統的輸入量
C.防丟落子系統有檢測裝置是閉環控制
D.該系統的控制器是吸塵器內的馬達
解析　該系統中的子系統無反饋過程是開環，控制器是內部芯片，前方的家具或者障礙物經傳感器輸入系統的是該系統的輸入量，故答案是B。
答案　B
無塔供水設備如圖所示，它具有增壓、穩壓、儲水、供水和自動運行功能。當水泵工作時，向供水管網供水的同時將剩余的水壓入氣壓罐。水室擴大并將罐內氣體壓縮，氣室縮小，罐內壓力隨之升高。當壓力升至所設定最高工作壓力時，水泵停機，罐內被壓縮氣體的壓力將罐內水室儲存之水壓入供水管網。水室縮小，氣室擴大，罐內壓力隨之下降。壓力降至所設定最低工作壓力時，水泵重新啟動，如此周而復始，保持管網一定供水壓力。請回答6～8題。
6.該自動水壓增壓控制的執行器是(　　)
A.閥門 B.增壓泵
C.罐體 D.用戶水龍頭
解析　該系統是閉環控制系統，增壓泵接收控制器的指令直接對被控對象(罐)進行控制，所以是執行器。故答案選B。
答案　B
7.該閉環控制中的比較器比較的量是(　　)
A.上限水壓與下限水壓
B.輸出水壓與設定水壓
C.輸入水壓與輸出水壓
D.增壓前水壓與增壓后水壓
解析　該系統是閉環控制系統，比較器比較的是被控量和設定量，因此應該是輸出水壓和設定水壓。故答案是B。
答案　B
8.下列對該增壓控制系統的描述，不合理的是(　　)
A.該裝置適用于大面積城區供水增壓
B.由于該裝置實行自動控制，無須專人管理
C.氣壓水罐是密閉壓力容器，水質不易受外界污染
D.氣壓水罐內最低工作壓力是按最不利配水點或消火栓所需水壓的計算而確定
解析　受氣壓水罐容積的限制，該裝置適用于小面積單位供水增壓。故答案是A。
答案　A
1.如圖所示的鏡子，內置紅外測溫裝置可以測試人的體溫，并在鏡面的顯示屏上顯示出體溫的數值。如果測得的體溫過高，還會發出聲音報警。該控制系統輸出量是(　　)
A.人的體溫
B.顯示屏上顯示出體溫數值
C.屏顯數值和報警聲
D.報警聲和人的體溫
解析　系統控制的目的是顯示屏上顯示出體溫的數值，體溫過高，還會發出聲音報警。屏顯數值和報警聲是系統控制的量即輸出量。故答案是C。
答案　C
2.體溫報警系統的控制手段和方式屬于 (　　)
A.自動、開環控制 B.人工、開環控制
C.自動、閉環控制 D.人工、閉環控制
答案　A
如圖所示的是小明購買的一款光線過暗報警器，其工作過程是如果傳感器檢測外界環境的光線，亮度低于設定的亮度，控制電路會發出信號給電子開關，電子開關閉合，喇叭發出報警聲提醒，請完成第3～4題。
3.下列關于該報警器的描述正確的是(　　)
A.控制器是傳感器
B.執行器是控制電路
C.被控對象是喇叭
D.輸出量是電子開關的打開或閉合
解析　電子開關是執行器，電子開關的打開或閉合是執行器的輸出量而非系統輸出量；控制器是控制電路；喇叭直接受電子開關控制是被控對象。故答案是C。
答案　C
4.下列關于該光線過暗報警控制過程，正確的是(　　)
解析　該系統是開環控制系統，輸入量是環境光線亮度，控制電路是控制器，電子開關是執行器，喇叭是被控對象，輸出量是報警聲。故答案選A。
答案　A
如圖所示為電冰箱溫度控制系統，當電冰箱內的溫度上升時，感溫包內的氣體膨脹，使傳動盒向外伸脹，通過連桿使觸點閉合，壓縮機M開始工作，連續制冷，溫度下降，溫度降低到某個值時，觸點斷開，制冷停止，如此反復使電冰箱溫度保持在設定的溫度范圍內。請根據示意圖及其描述，完成第 5～6 題。
5.下列關于電冰箱溫度控制系統說法中正確的是(　　)
A.逆時針轉動調節旋鈕，連桿向右偏移，壓縮機的工作時間將延長
B.彈簧的彈性變差是溫度控制系統的干擾因素
C.感溫包穿孔將會導致冰箱頻繁啟動
D.感溫包被霜覆蓋后，將導致無法正常制冷
解析　B選項將使設定溫度發生變化，不是系統的干擾因素，C、D選項會造成傳動盒不向外伸脹，不能使觸點閉合，壓縮機停止工作，A選項正確。故答案選A。
答案　A
6.下列框圖中正確描述電冰箱溫度控制系統工作方式的是(　　)
解析　該控制系統有反饋是閉環控制系統，感溫包等檢測工作溫度是檢測裝置，被控量及設定值是冰箱工作溫度和設定溫度，系統控制的裝置是壓縮機等，連桿、彈簧是當溫度有偏差時使活動觸點動作是控制器，活動觸點是執行器。故答案選D。
答案　D
7.如下圖所示是某學校大門口的自動車牌識別系統，其工作過程是：攝像頭拍攝到車牌，系統處理器識別出車牌號，與數據庫中的車牌號比對，遇本單位教職工的車便自動抬起橫桿放行，否則不放行。關于該控制系統下列說法正確的是(　　)
A.開環控制，被控對象汽車
B.開環控制，被控對象橫桿
C.閉環控制，被控對象橫桿
D.閉環控制，被控對象汽車
解析　該控制系統無反饋是開環控制系統，系統控制的對象是橫桿。故答案是B。
答案　B
8.如圖所示的掃地機器人，其前端安裝有紅外線間距檢測裝置，可實時檢測與障礙物的距離。馬達轉動帶動機器人行走，方向由萬向輪控制，當快要碰到障礙物時，電腦芯片會產生相應控制信號，調整萬向輪的方向 使其后退并改變方向。關于該方向控制，以下說法不正確的是(　　)
A.被控對象是掃地機器人
B.控制量是馬達轉速
C.執行器是萬向輪
D.輸入量是與障礙物的距離
解析　該系統的執行器是馬達。故答案選C。
答案　C
9.如圖是自動變速扶梯系統控制過程示意圖。無乘客時，扶梯緩慢運行，當乘客進入檢測傳感器的檢測范圍時，控制器接收到傳感器的檢測信號，控制電動機和傳動裝置加速運轉，扶梯正常運行。下列說法不正確的是(　　)
A.該控制系統是開環控制系統
B.執行器是電動機、傳動裝置
C.被控對象是扶梯
D.控制量是扶梯的速度
解析　該系統的被控量是扶梯的速度，控制量是電動機的轉速，故答案選D。
答案　D
10.如圖所示為某學校食堂的飯菜智能結算機，學生只要選好飯菜，將餐盤放在“結算區”，飯菜錢就會自動結算，再刷卡即可扣除相應金額，無需人工操作，整個過程不超過一秒鐘。結算機的奧秘在于：每個餐盤下嵌有芯片，當餐盤放在結算區，智能結算器通過感應芯片，得出相應數值求和，并將該數額顯示在電子屏幕上。關于該結算機控制系統說法正確的是(　　)
A.被控對象為餐盤 B.輸入量為芯片信號
C.控制量為顯示數額 D.執行器為電子屏幕
解析　該系統的控制方式是開環，輸入量是芯片信號，被控對象是電子屏幕，顯示數額是輸出量。故答案選B。
答案　B
11.如圖所示是工業鍋爐利用重錘進行壓力控制的示意圖。重錘掛在橫桿上，桿的支點在最左端，中間是鍋爐的氣閥門。當鍋爐內的蒸汽壓力超過設定值，就會自動打開閥門，釋放一定的氣體；氣體釋放后，氣壓下降，重新關閉閥門。關于該鍋爐壓力控制，以下說法中不正確的是(　　)
A.重錘在橫桿上的位置決定設定氣壓的大小
B.當閥門打開后關閉，鍋爐壓力控制停止工作
C.該控制的控制量是通過閥門的氣流量
D.該控制系統的被控量是鍋爐的氣壓
解析　該控制系統的控制方式為閉環，當閥門打開后關閉表示鍋爐內氣壓與設定氣壓基本相等，鍋爐壓力控制仍在工作。故答案是B。
答案　B
12.為了改善城市的交通管理，有些地方采用了智能化的紅綠燈電子控制系統，通過調整紅綠燈的持續時間來緩解車輛的擁堵。它的工作原理為：在路口停車線前一段距離內埋下一些環形感應器，感應器將車輛在上面通過所產生的數據傳輸給微處理器，微處理器根據交叉路口車輛的多少指揮紅綠燈的自動切換。該控制系統的被控對象是(　　)
A.紅綠燈 B.車輛
C.微處理器 D.環形感應器
解析　該題考查的是系統的控制方式以及系統中各裝置的判斷，系統輸入的是車輛在感應器上通過時產生的數據，經微處理器處理指揮紅綠燈的自動切換，這是開環的控制方式，被控對象是紅綠燈。答案是A。
答案　A
13.如圖是一款名為stopsleep智能指環，會在司機打瞌睡時發出警報。Stopsleep通過內置的皮膚傳感器檢測使用者的皮膚導電率(EDA)并與其正常值比較來判斷其意識是否清晰，一旦發現使用者意識下降或進入睡眠狀態的跡象，內置電子開關就會導通，從而發出振動或聲音警報提醒使用者保持注意力集中。以下分析正確的是(　　)
A.該控制系統的輸入量是EDA，控制量是報警信號
B.該控制系統的被控對象是使用者
C.Stopsleep內含檢測裝置和比較電路，所以屬閉環控制系統
D.該控制系統的執行器是電子開關
解析　該控制系統是開環控制。控制量是執行器電子開關的輸出量，即電子開關是否導通。被控對象是蜂鳴器。故答案是D。
答案　D
14.如圖所示是一款盲人導航眼鏡，俗稱“天使眼”。 這款眼鏡自身不供電，通過數據線與手機相連，借助手機進行計算、供電。 眼鏡中集成了雙目攝像頭模塊，收集外界信息，傳輸至手機進行處理，并將分析結果簡潔提示給盲人用戶，幫助其繞過障礙物，或者識別諸如門、鈔票等物體。關于該控制系統，下列說法中正確的是(　　)
A.控制器是雙目攝像頭
B.控制量是障礙物等外界信息
C.執行器是手機提示軟件
D.被控對象是盲人
解析　該系統是開環控制系統，控制器是手機，手機提示軟件接收手機分析和處理指令是執行器。答案是C。
答案　C
15.如圖所示是一種風阻尼器，用于高層建筑應對臺風。一個幾百噸重的大鐵球通過彈簧和液壓裝置安裝在高層建筑物的中上部，當強風來襲時，該裝置的傳感器探測到建筑物的搖晃程度，通過計算機控制液壓裝置推動大鐵球向反方向運動，從而降低建筑物的搖晃程度。若把大鐵球作為被控對象，下列分析中不正確的是(　　)
A.輸入量是建筑物的搖晃程度
B.控制器是計算機
C.控制量是風力的大小
D.輸出量是大鐵球的運動方向和速度
解析　控制量是執行器的輸出量，液壓裝置是執行器則它的移動的量即為控制量。答案是C。
答案　C
16.如圖是一個溫度控制報警系統示意圖，關于這種溫度控制報警系統控制方框圖，下列說法不正確的是(　　)
A.輸入量是溫度 B.控制器是繼電器
C.被控對象是電鈴 D.輸出量是否有鈴聲
解析　該系統是開環控制系統，輸入是溫度，控制器是金屬絲，執行器是繼電器，被控對象是電鈴，輸出量是否有鈴聲。答案是B。
答案　B
17.如圖所示為數控機床伺服控制系統原理圖，步進驅動器將指令脈沖信號轉換為步進電機所需的信號，步進電機將接收到的信號變換為機械轉角，再經過絲杠帶動機床工作臺移動。下列關于數控機床伺服控制系統分析中，正確的是(　　)
A.控制量是機床工作臺的位移量
B.控制器是步進電機
C.執行器是步進驅動器
D.輸入量是指令脈沖
解析　數控機床伺服控制系統控制方式是開環，指令脈沖信號是控制系統的給定量即輸入量，控制器是步進驅動器，執行器是步進電機，控制量是步進電機的轉動角度。故答案是D。
答案　D
18.如圖所示為某公司生產的兩輪自平衡電動車，它應用“動態穩定”的工作原理，使車輛具備自動平衡的能力。出廠時，電動車被設定好平衡姿態，內置的陀螺儀能判斷車身當前所處的姿態，由中央微處理器計算出適當的指令后，驅動馬達來達到平衡的效果。關于該自動平衡控制系統，以下說法不正確的是(　　)
A.控制器是微處理器
B.被控對象是電動車的姿態
C.執行器是馬達
D.反饋裝置是陀螺儀
解析　該系統是閉環控制系統，由題意可知A、C、D都正確，被控對象是受馬達控制的裝置應是電動車。故答案選B。
答案　B
19.如圖所示是專為兒童研發的電視護眼觀看系統。配備的眼睛跟蹤傳感器可以檢測到人眼與電視之間的距離，當距離太近，電視屏幕就會自動變暗，而越靠后達到合理的距離時電視屏幕自動調節成最適宜的亮度。下列關于該控制系統的說法中正確的是(　　)
A.被控對象是人的眼睛
B.控制量是電視屏幕的亮度
C.輸入量是人眼與電視間的距離信號
D.眼睛跟蹤傳感器起反饋作用
解析　該系統是開環控制系統，被控對象是電視屏幕，電視屏幕的亮度是被控量，眼睛跟蹤傳感器檢測的是輸入量，故答案是C。
答案　C
20.如圖所示為自動感應螺絲刀。工作原理是：當手腕向右輕微轉動螺絲刀時，內置陀螺儀感應螺絲刀狀態，通過微處理器系統控制電機轉動使螺絲刀順轉，螺絲便被擰緊；同理，當手腕向左輕微轉動螺絲刀時，微處理器系統控制電機反轉使螺絲刀逆轉，螺絲便被擰出。關于該自動感應螺絲刀控制系統，以下說法正確的是(　　)
A.此控制系統為閉環控制系統
B.反饋裝置是陀螺儀
C.控制器是電機
D.控制量是電機的轉向
答案　D
21.如圖所示為電加熱開水爐，包括水位控制、溫度控制和顯示控制子系統，當爐內水位低于設定水位時，進水閥門打開，同時啟動加熱，紅色指示燈亮，綠色指示燈熄滅；達到設定水位后，進水閥門關閉，并繼續加熱至100攝氏度后停止加熱，紅色指示燈熄滅，綠色指示燈亮，開水爐進入保溫狀態。關于該控制系統以下說法正確的是(　　)
A.水位控制子系統的被控對象是進水閥門
B.溫度控制子系統的被控對象是電熱絲
C.顯示控制子系統的被控對象是紅色、綠色指示燈
D.此系統包括三個子系統，它們之間相互獨立
解析　水位控制子系統是閉環控制系統，被控對象是水箱或水，溫度控制子系統的被控對象是水，此系統包括三個子系統，它們之間相互作用，相互聯系。顯示控制子系統的被控對象是紅色、綠色指示燈。故答案是C。
答案　C
22.電子手輪常用于CNC機床工作原點設定、主軸電機微調等動作。當手輪旋轉時，編碼器產生與手輪運動相對應的信號，通過PLC的處理和放大控制機床主軸電機旋轉使負載達到相應角度。 關于該控制，下列說法錯誤的是(　　)
→→
A.該控制是開環控制
B.主軸電機旋轉是被控量
C.手輪旋轉是輸入量
D.執行器為主軸電機
答案　B
23.如圖所示是一個用于浴缸水龍頭上的鎖定裝置，使用該水龍頭鎖前，你只需要根據自家浴缸大小調節容量開關旋鈕設定放水量，達到預設值后，內部機械控制機構使水閥關閉，水龍頭就會自動關閉。你無需守在浴缸旁，可以放心地去干別的事情，而不必擔心水會溢出。下列關于水龍頭定水量控制系統的說法中錯誤的是(　　)
A.該控制是自動開環控制系統
B.輸入量是預設水量，輸出量是水龍頭的啟閉狀態
C.執行器是內部機械控制機構
D.被控對象是水龍頭
解析　內部機械控制機構是控制器，故答案是C。
答案　C
24.碼垛指將貨物按照一定的順序與層次整齊地堆疊起來。為了解放工人繁重的碼垛勞動，提高碼垛的效率，在許多行業的生產中已經使用了碼垛機器人。如圖是一種常見的碼垛機器人，主要由操作機、控制柜、氣體發生裝置、真空發生裝置和安全保護裝置等部分組成。碼垛機器人的工作方式：由操控人員在示教器上設定好機器人的作業程序，然后通過機械手爪把從傳送帶上送過來的貨物堆疊到指定的托盤上。下列說法正確的是(　　)
A.該控制系統的控制方式屬于閉環控制
B.該控制系統的控制器和被控對象分別為示教器和機械手爪
C.該控制系統的輸入量和輸出量分別是設定的作業程序和貨物的堆碼位置
D.為了確保裝箱貨物的質量，在進入自動化碼垛之前的傳送帶上還會設置重量復檢機，可以檢測出箱中的貨物是否漏裝、多裝，則傳感器可選計數傳感器
答案　C
25.如圖所示是小通家裝在廚房的天然氣報警設備，它的工作原理是：當氣敏傳感器檢測到廚房的天然氣濃度超過設定值時，滾屏上的狀態顯示異常，報警器開始報警，風扇轉動換氣，直至天然氣濃度下降到設定值，報警器停止報警，風扇停止轉動，滾屏上的狀態顯示正常。
(1)該天然氣報警設備中風扇排氣控制屬于________；廚房中天然氣濃度控制屬于________。(在①開環控制；②閉環控制中選擇一項填在“________”處)
(2)滾屏上顯示的是控制系統的________，滾屏是控制系統的________。(在①輸入量；②輸出量；③控制量；④被控對象；⑤執行器中選擇一項填在“________”處)
(3)在該系統中當滾屏上顯示異常狀態時，風扇轉動，報警器響，這體現了系統的________。(在①整體性；②相關性；③目的性；④動態性；⑤環境適應性中選擇一項填在“________”處)
(4)設計該系統時，一旦天然氣濃度超過設定值時，既要實現風扇子系統的工作，又要實現報警，還要在滾屏上顯示異常，體現了系統分析的________原則。(在①整體性；②科學性；③目的性；④綜合性中選擇一項填在“________”處)
解析　(1)天然氣報警設備中風扇排氣控制系統無反饋是開環，廚房中天然氣濃度控制系統有反饋是閉環；(2)滾屏上顯示的是該系統控制的量即輸出量，滾屏是該系統控制的裝置。(3)當滾屏上顯示異常狀態時，風扇轉動，報警器響體現了系統的目的性；(4)系統有多個目標需實現，應統籌兼顧是系統分析的綜合性原則。
答案　(1)①　②　(2)②　④　(3)③　(4)④
26.李明學習了通用技術后，設計了如圖甲所示能自動控制溫度、濕度的栽培箱。在控制器上設定好濕度范圍后，當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，達到上限濕度時停止加濕，當栽培箱內濕度高于設定值上限時，換氣扇啟動，開始除濕，達到上限濕度時停止除濕。請根據示意圖和描述，完成以下任務。
(1)該系統的濕度控制方式為________(從①開環控制；②閉環控制中選擇一項，將序號填寫在“________ ”上)。
(2)濕度控制系統的執行器為________(在①小水泵；②噴霧頭；③發熱帶；④小水泵、噴霧頭和換氣扇中選擇一項，將序號填寫在“________ ”上)。
(3)當栽培箱內的空氣濕度和外界環境空氣濕度均高于設定濕度的上限值時，則換氣扇會________(在①持續運轉；②間歇性運轉；③運轉一段時間后自動停止；④無法判斷中選擇一項，將序號填寫在“________”上)。
(4)由于水箱的水很快會被用完，李明設計了圖乙所示的水位控制系統，當水位上升到設定值時，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，電磁閥門關閉，停止進水；當水位低于設定值時，感壓包壓力減小，彈簧回拉連接桿，使電觸點閉合，開始進水，如此反復。據此判斷，在水位控制過程中，彈簧________ (從“①始終處于拉伸狀態；②始終處于壓縮狀態；③拉伸和壓縮狀態交替變化”中選填一項，填序號)，將凸輪逆時針旋轉一定角度，則水箱水位會________ (從“①上升；②下降；③保持不變；④無法判斷”選填一項，填序號)。
(5)李明在設計分析時，孤立地從每個子系統分析，未能把電磁閥和濕度控制子系統等部分整合，說明他違背了系統分析的________原則(從“①整體性；②科學性；③綜合性”中選填一項，填序號)。
答案　(1)②　(2)④　(3)①　(4)①　①
(5)①
27.如圖所示是摩拜單車智能機電鎖系統示意圖。該系統包括云端后臺管理系統、車載中央控制單元、無線移動通信模塊、電子控制模塊、機電鎖車裝置等，其工作過程是：車載中央控制單元接收到云端后臺控制系統發送來的解鎖指令時，經過處理后，觸發電子控制開關，開啟機械鎖裝置控制插銷打開，完成單車自動解鎖。單車解鎖以后，觸發電子控制開鎖成功開關，通過車載中央控制單元，不斷上報單車最新定位信息到云端后臺管理系統；當用戶鎖車成功時，觸發電子控制鎖車成功開關，通過車載中央處理器通知云端后臺管理系統鎖車成功，云端后臺管理系統停止計時、計費并向用戶發
送相關信息。根據示意圖及其描述，請回答下列問題。
(1)根據上述描述，分析該智能機電鎖系統的控制過程，在方框圖中“________”處填寫相應的內容。
→→
(2)當遇到刮風下雨或當地附近網絡信號不好時，經常會發生掃碼后等待許久不能及時解鎖的窘境。從系統的特性分析，體現了系統的________(從①目的性；②相關性；③動態性；④環境適應性中選擇一項，將序號填在“________”處)。
(3)設計該系統時需要考慮單車GPS定位準確、顯示及時、抗干擾、便于維護，還要統籌兼顧成本、安裝等要素，這體現了系統分析的________原則(在①綜合性；②科學性；③整體性中選擇一項，將序號填寫在“________”處)。
答案　(1)①解鎖指令　②車載中央控制單元
③電子控制開關　④車鎖的開或關
(2)④　(3)①
課件22張PPT。第二節　控制系統的工作過程與方式1.簡單開環控制系統的基本組成和工作過程 (1)概念：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響的控制系統。
(2)特征：系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。
(3)方框圖： 2.閉環控制系統的基本組成、簡單的閉環控制系統方框圖(1)概念：系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統。
(2)基本組成：與開環控制系統相比，閉環控制系統多了檢測裝置、比較器、反饋回路。 3.控制器和執行器的作用、反饋的含義(1)控制器：對輸入信號(偏差值)進行運算處理，并發出控制命令。
(2)執行器：根據指令對被控對象直接控制。
(3)控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置，返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。 一、 簡單開環控制系統與簡單的閉環控制系統的組成與區別
區別：1.輸出量不對系統的控制產生任何影響；
輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響。
2.閉環控制系統多了檢測裝置、比較器、反饋回路。
3.輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞；
輸入量到輸出量之間的信號傳遞的路徑是閉合的。【典例】　汽車安全氣囊控制系統的工作過程是：傳感器檢測到汽車碰撞信號，經診斷模塊判定和處理后，觸發氣體發生器給氣囊充氣。關于該控制系統下列說法正確的是(　　)A.有檢測裝置是閉環，控制器是氣體發生器
B.該控制系統是開環，被控對象是氣囊
C.安全氣囊控制系統是開環，執行器是診斷模塊
D.控制系統是閉環，被控量是充氣解析　安全氣囊控制系統輸出量不對系統的控制產生任何影響的。氣囊直接受執行器氣體發生器控制是被控對象。故答案選B。
答案　B
[方法總結]　判斷控制系統是開環還是閉環主要是看是否有反饋。不用認為有檢測裝置就是閉環而要分析檢測裝置是否檢測的是輸出量即是否參與了反饋。控制系統各個裝置和輸入量、輸出量、控制量的判斷，根據裝置的功能，三個量的定義即可。變式訓練1　如圖所示的金屬探測門，當有人攜帶金屬制品通過時，探測門即發出聲音報警。該報警控制系統的控制手段和控制方式屬于(　　)A.手動控制、開環控制 B.自動控制、開環控制
C.自動控制、閉環控制 D.手動控制、閉環控制
解析　全程無人參與，為自動控制；該控制系統無反饋，屬開環控制。故答案是B。
答案　B變式訓練2　如圖所示是一款太陽能飯盒，每個飯盒都有獨立的溫度控制系統，當飯煮熟后，自動進入保溫狀態，該飯盒保溫控制系統的控制手段和控制方式屬于(　　)A.手動控制、開環控制 B.自動控制、閉環控制
C.自動控制、開環控制 D.手動控制、閉環控制
解析　保溫過程無需人工干預是自動控制。保溫必然是溫度下降促使系統重新加熱即有反饋所以是閉環。在分析控制系統時輸出量如果出現“穩定”、“保持”、“恒溫”等關鍵詞必定是閉環控制。故答案是B。
答案　B變式訓練3　如圖是儲氣罐氣壓控制系統原理圖，當檢測裝置檢測到儲氣罐中的氣壓低于設定值時，控制器控制壓縮機運轉，使儲氣罐的氣壓升高到設定值。該控制系統的方框圖是(　　)解析　因為有反饋，儲氣罐氣壓控制系統能使儲氣罐的壓力穩定在設定值。執行器是壓縮機，被控對象是儲氣罐，設定量是設定氣壓，被控量是實際氣壓。故答案是C。
答案　C
變式訓練4　倒車雷達是汽車的安全輔助裝置。工作原理是：雷達探頭發出超聲波，一旦超聲波碰上障礙物后便會反射回來，此時系統便會計算雷達探頭與障礙物之間的距離，然后根據距離的遠近，蜂鳴器發出不同頻率的警報聲。從而幫助駕駛員更好地判斷該停車的位置，關于該報警控制系統，以下說法中正確的是(　　)A.輸出量是超聲波信號 B.被控對象是汽車
C.控制器是雷達探頭 D.此控制系統為開環控制系統
解析　該控制系統輸出量警報聲，該系統無反饋所以是開環控制。輸入量是雷達探頭發出超聲波，被控對象是蜂鳴器。故答案是D。
答案　D變式訓練5　(2016·10浙江學考)如圖所示的空氣壓縮機，當儲氣罐內的壓縮空氣排放到一定程度時，壓力開關自動接通電源，電機帶動氣泵運轉，向儲氣罐補充壓縮空氣，使儲氣罐內的氣壓保持在設定范圍內。下列關于該壓縮機的氣壓控制系統分析中，正確的是(　　)A.控制方式屬于開環控制 B.輸入量是電能
C.控制量是氣泵輸出的空氣流量 D.輸出量是儲氣罐內的壓縮空氣
解析　本題考查控制系統的工作過程與方式。該控制系統控制的目的是在控制儲氣罐內的氣壓，檢測裝置也在檢測儲氣罐內的氣壓，所以是閉環控制系統，A項錯誤；輸入量是設定氣壓，B項錯誤；控制量是執行器的輸出信號，執行器是氣泵，氣泵的輸出信號是空氣流量，C項正確；輸出量是儲氣罐內的實際氣壓，D項錯誤。故答案是C。
答案　C變式訓練6　某核電站運行時，高壓循環水經過反應堆被加熱到300～400 ℃，這些高壓循環水再把蒸汽發生器中的水加熱成蒸汽用于發電。為了保證系統的正常運行，需要控制循環水的溫度，其控制過程為(原理如圖所示)：熱電偶測出循環水的溫度，該溫度被傳送到控制機構與設定的溫度進行比較，根據偏差值通過驅動機構調節控制棒，控制反應堆的發熱功率，使水溫達到預設的值。請完成下列各題，在有“(　　)”處填上相應的內容。
(1)根據原理圖你認為這是開環還是閉環控制？
(2)請在下面的括號內填上相應的名稱。
A.被控量(　　)　　　　　　B.控制器(　　)
C.被控對象(　　) D.執行器(　　)
E.檢測裝置(　　) F.輸入量(　　)解析　該控制系統有反饋是閉環。被控量是系統控制的量為水溫。控制器是接收溫差進行處理并發出指令的裝置是控制機構，檢測裝置是檢測輸出量并將其返回到輸入端所以是熱電偶，執行器是直接對被控對象控制的裝置是反應堆，設定水溫是事先設定是輸入量。
答案　(1)是閉環。(2)A.水溫　B.控制機構
C.水　D.反應堆　E.熱電偶　F.設定溫度

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