資源簡介

控制與設(shè)計專題
一、知識回顧
1、控制：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（control)。例如大禹治水，射手射箭，電冰箱保存食物，利用空調(diào)來降溫或提溫，工廠的生產(chǎn)流水線等。
2、控制的應(yīng)用：控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段，從控制過程中人工干預(yù)的情形分為自動控制和人工控制。
人工控制：控制的過程是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進(jìn)行的。
如：教室里燈的開關(guān)、教室門的開關(guān)、電風(fēng)扇檔位變換、駕駛汽車、拖地板等。
自動控制：控制在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確的按照期望的方向進(jìn)行。
安全方面：自動化消防設(shè)備（如煙霧偵察器、自動報警器）、樓宇對講機(jī)、智能型門鎖等。
生活方面：紅外線自動水龍頭、銀行門口的自動門、聲控家電、全球衛(wèi)星定位（GPS）、刷卡機(jī)、自動取款機(jī)、洗衣機(jī)等。
3、開環(huán)控制：
控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)成為開環(huán)控制系統(tǒng)。
開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖：
【案例分析】
自動門的控制系統(tǒng)、水泵抽水控制系統(tǒng)、公共汽車車門控制系統(tǒng)、紅綠燈定時控制系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、音樂噴泉控制系統(tǒng)、鬧鐘定時控制系統(tǒng)、走道路燈的聲光控制系統(tǒng)、自動烘手機(jī)、電子門鈴、簡易電子琴系統(tǒng)等
4、閉環(huán)控制：　　　　
把系統(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)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖：
工作原理：檢測裝置測量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端；比較器將給定量與所檢測的被控量進(jìn)行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進(jìn)行處理，并向執(zhí)行器下達(dá)控制指令；執(zhí)行器根據(jù)指令對被控對象進(jìn)行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。
【案例分析】
保溫電飯鍋的保溫控制、空調(diào)的溫度控制、電冰箱的溫度控制、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室的溫度控制、氨氣生產(chǎn)的反應(yīng)爐溫控制、汽車的駕駛控制、計算機(jī)的CPU上的風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制、家用縫紉機(jī)的縫紉速度控制系統(tǒng)、交通路口紅綠燈自動控制（根據(jù)車流大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng)、雞蛋孵化溫度控制器
5、干擾因素：除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
反饋：控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程。
6、閉環(huán)與開環(huán)的比較：
（1）從干擾看：開環(huán)控制對干擾沒有自動糾正能力，必須借助人工來糾正；閉環(huán)控制能產(chǎn)生控制作用來減小干擾帶來的偏差。
（2）從反饋看：開環(huán)控制沒有反饋；閉環(huán)控制能通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。
二、跟蹤練習(xí)
1、射擊比賽的射手通過瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使子彈射中靶心，分析這個過程，我們理解一個控制現(xiàn)象應(yīng)該從（ ）入手
A、 對象 B、目的 C、手段 D、對象、目的、手段
2、自動門系統(tǒng)的組成是（ ）
A、門、控制對象、傳感器 B、控制對象、門、控制器、傳感器
C、控制對象、執(zhí)行器、控制器、傳感器 D、門、驅(qū)動器、傳感器、控制對象
人體也是個大的系統(tǒng)，又有好多小的系統(tǒng)，呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)，這些系統(tǒng)包括了人體多種器官。
3、人的眼睛相當(dāng)于控制系統(tǒng)中的（ ）
A、控制器 B、執(zhí)行器 C、被控對象 D、檢測裝置
4、神經(jīng)系統(tǒng)相當(dāng)于控制系統(tǒng)中的（ ）
A、控制器 B、執(zhí)行器 C、被控對象 D、檢測裝置
5、在人體溫度系統(tǒng)中，皮膚相當(dāng)于（ ）
A、控制器B、傳感器 C、執(zhí)行器D、驅(qū)動器
聲光自動控制白熾燈開關(guān)的基本工作原理如下：白天或夜晚光線較亮?xí)r，光控部分將開關(guān)自動關(guān)斷，聲控部分不起作用。當(dāng)光線較暗時，光控部分將開關(guān)自動打 開，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號強(qiáng)度。當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間到，開關(guān) 自動關(guān)斷，等待下一次聲音信號觸發(fā)。這樣，通過對環(huán)境聲光信號的檢測與處理，完成電路通斷的自動開關(guān)控制。
6、在聲控?zé)粝到y(tǒng)中，被控量是（ ）
A、通過電燈的電流 B、電路中的導(dǎo)線和電燈泡
C、供電電網(wǎng)的電壓或頻率 D、樓道里聲音的大小
7、為了方便和省電，樓梯過道上的燈都安裝上了聲光控開關(guān)，聲控開關(guān)和光控開關(guān)的連接方式是（ ）
A、串聯(lián) B、并聯(lián) C、串聯(lián)加并聯(lián) D、都不是
8、請根據(jù)以上分析，畫出聲控?zé)舻目刂品娇驁D。
三、拓展聯(lián)系
能源是人類文明進(jìn)步的基石。幾千年來人類利用能源經(jīng)歷了草木時期、煤炭時期、石油時期和天然氣時期，現(xiàn)在已進(jìn)入核能時期。核能不僅是一種高效經(jīng)濟(jì)的能源，而且也是一種清潔、安全的能源。可用作能源的核反應(yīng)，目前主要有重元素原子核的裂變反應(yīng)和輕元素原子核的聚變反應(yīng)兩大類.重原子核分裂，需要中子來引發(fā)。當(dāng)中子跟重原子核碰撞并被吸收，重原子核就會立即分裂成兩片。裂變反應(yīng)同時釋放出中子和能量。新產(chǎn)生的中子跟其他原子核碰撞，引起新的裂變，這樣可形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。裂變反應(yīng)釋放出的中子速度很高(每秒幾萬公里)稱快中子。快中子不容易引起裂變，要把快中子減慢下來，使它達(dá)到容易引起鈾－235裂變的速度(每秒幾公里)，需要采用慢化劑,即需要對整個核反應(yīng)進(jìn)行控制。
1、其實，這是一個非常復(fù)雜的控制系統(tǒng)，簡單的說，它屬于（ ）控制
①手動控制 ② 自動控制 ③ 開環(huán)控制 ④ 閉環(huán)控制
A、①③ B、①④ C、②③ D、②④
2、今年早些時候，作為我國核電建設(shè)領(lǐng)域一大投資主體的中國核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)公司曾經(jīng)表示，“十一五”期間，將通過國外技術(shù)轉(zhuǎn)讓和自主研發(fā)，掌握第三代核電建造的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)第三代先進(jìn)壓水堆核電站的自主化建造。中國第三代核電自主化依托項目——浙江三門核電站兩臺機(jī)組和山東（ ）核電站兩臺機(jī)組。
A、煙臺 B、青島 C、海陽 D、威海
3、“嫦娥一號”將對月球上的14種資源進(jìn)行探測，其中重要目標(biāo)是地球上所沒有的氦—3資源，氦—3是一種安全高效而又清潔無污染的重要燃料，據(jù)統(tǒng)計，月球上的氦—3可以滿足人類1萬年以上的供電需求，月球土壤中的氦—3含量可達(dá)500萬噸。下列能源與氦—3能量的釋放方式相似的是：（ ）
A、太陽能 B、核能 C、石油 D、地?zé)崮?br/>嫦娥一號是我國的首顆繞月人造衛(wèi)星。以中國古代神話人物嫦娥命名，于2007年10月24日18時05分(UTC＋8時)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空，整個“奔月”過程大概需要8-9天。預(yù)計衛(wèi)星的總重量為2350千克左右，壽命大于1年。該衛(wèi)星的主要探測目標(biāo)是：獲取月球表面的三維立體影像；分析月球表面有用元素的含量和物質(zhì)類型的分布特點；探測月壤厚度和地球至月亮的空間環(huán)境。
4、嫦娥一號衛(wèi)星在運(yùn)行控制的過程中屬于（ ）控制
A、開環(huán) B、閉環(huán) C、開閉環(huán) D、都不是
5、月球上有豐富的資源，你認(rèn)為下列（ ）資源最豐富。
A、煤 B、石油 C、太陽能 D、風(fēng)能
6、月球上是否有水（ ）
A、人類已經(jīng)探明月球上存在水資源 B、人類已經(jīng)探明月球上不存在水資源
C、從未進(jìn)行過探測 D、月球上是否有水資源，仍在探測之中
7、“嫦娥一號”衛(wèi)星奔月總共需時157小時左右，最終成為環(huán)月球衛(wèi)星，在離月球表面200公里高度的極地軌道繞月球飛行，開展拍攝三維影像等工作。選擇極地軌道繞月球飛行的最大好處是：（ ）
A、可最大限度地利用自然光 B、可對月球全表面拍攝和探測
C、可充分利用月球自轉(zhuǎn)的離心力 D、可快速地傳回衛(wèi)星探月信息
8、發(fā)射“嫦娥一號”繞月衛(wèi)星屬于開發(fā)利用宇宙環(huán)境中的：（　　）
A、空間資源 B、太陽能資源 C、風(fēng)能資源 D、礦產(chǎn)資源
鞏固練習(xí)
1、D 2、C 3、D 4、A 5、B 6、A 7、A 8、略
拓展聯(lián)系
1、C 2、C 3、B 4、B 5、C 6、D 7、B 8、A
輸入量
控制器
執(zhí)行器
被控對象
輸出量
控制量
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