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必修二《控制及其設(shè)計(jì)》學(xué)考復(fù)習(xí)
必修二學(xué)考第四單元復(fù)習(xí)
控制及其設(shè)計(jì)
技術(shù)與設(shè)計(jì)1,2
通用技術(shù)
一、控制的手段和應(yīng)用
1.控制的含義
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.構(gòu)成控制的三要素
控制的對象是什么、控制要達(dá)到什么目的和采取什么控制手段。
考點(diǎn)梳理
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3.對構(gòu)成控制的三要素的理解
三要素 對象 目的 手段
含義 被控制的事物 人們的意愿或期望的方向 控制實(shí)施的方式和方法
4.控制的手段
(1)按控制過程中人工干預(yù)的情形分:
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。
自動(dòng)控制:在無人直接參與的情況下,使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。
(2)按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同分:機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制、電子控制等
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5.控制的應(yīng)用
(1)控制在生活中的應(yīng)用
控制應(yīng)用到生活中,提高了人們的生活質(zhì)量,人們能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境,使之能滿足人們的需要。
(2)控制在生產(chǎn)中的應(yīng)用
生產(chǎn)中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動(dòng)作等進(jìn)行控制。
(3)控制在軍事、航天等領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。
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二、控制系統(tǒng)的基本概念
1.控制系統(tǒng)的含義
任何一種控制的實(shí)現(xiàn),都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié)共同實(shí)現(xiàn),這些環(huán)節(jié)所涉及的裝置就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng),稱為控制系統(tǒng)。
2.控制系統(tǒng)的輸入與輸出
(1)輸入量:控制系統(tǒng)的啟動(dòng)信號。
(2)輸出量:控制系統(tǒng)所要控制的信號,即控制的目的。
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3.控制系統(tǒng)的分類
開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)
4.控制系統(tǒng)的方框圖
在控制系統(tǒng)中,為了分析的方便,常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié),用單向
信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向,這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖。
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三、開環(huán)控制系統(tǒng)
1.開環(huán)控制系統(tǒng)的含義
控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制沒有任何影響,這種控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。
2.開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖
輸入量 控制器 執(zhí)行器 被控對象 輸出量
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3.開環(huán)控制系統(tǒng)各部分的作用
(1)被控對象:控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程。
(2)控制器:對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出命令的裝置或元件。
(3)執(zhí)行器:直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件。
(4)控制量:執(zhí)行器的輸出信號。
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四、閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.閉環(huán)控制系統(tǒng)的含義
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)。
2.閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖

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3.閉環(huán)控制系統(tǒng)各部分的作用
(1)給定量:即輸入量。
(2)被控量:即輸出量。
(3)檢測裝置:檢測出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端。
(4)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。
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疑難突破——　開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的判斷
1.開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的判斷方法
根據(jù)定義判斷 輸出量對控制系統(tǒng)的工作不產(chǎn)生影響的是開環(huán)控制系統(tǒng),輸出量影響控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的是閉環(huán)控制系統(tǒng)
根據(jù)信號傳遞特征判斷 開環(huán)控制系統(tǒng)信號單向傳遞,閉環(huán)控制系統(tǒng)信號雙向傳遞
根據(jù)反饋的有無判斷 開環(huán)控制系統(tǒng)不存在反饋,閉環(huán)控制系統(tǒng)存在反饋
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2.說明
判斷反饋是否存在要抓住三點(diǎn):
(1)是否有檢測裝置;
(2)是否檢測輸出量;
(3)是否與給定值比較。由于開環(huán)控制系統(tǒng)中有時(shí)也會(huì)有檢測某一信號的裝置,因此判斷的關(guān)鍵在于找準(zhǔn)系統(tǒng)的輸出量,判斷檢測裝置是否檢測輸出量。
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疑難突破——簡單控制系統(tǒng)的工作過程分析
控制 系統(tǒng) 控制 類型 案例分析
開環(huán)控 制系統(tǒng) 開關(guān)類 公交車車門的開關(guān)控制
開關(guān)信號 電磁閥 氣動(dòng)活塞 車門 開關(guān)
司機(jī)操作開關(guān)裝置,發(fā)出開關(guān)信號,控制電磁閥的啟閉,通過電磁閥決定壓縮空氣的流向,由壓縮空氣推動(dòng)活塞,從而帶動(dòng)車門的開啟與關(guān)閉
定時(shí)類 泳池定時(shí)注水系統(tǒng)
設(shè)定注水時(shí)間 定時(shí)器 進(jìn)水閥 泳池 泳池的水位
使用者將注水的時(shí)間值設(shè)定到定時(shí)器中,開啟進(jìn)水閥注水,一旦時(shí)
間到達(dá),定時(shí)器就會(huì)控制注水閥關(guān)閉,停止向泳池注水
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開環(huán)控 制系統(tǒng) 檢測報(bào) 警類 車輛超速檢測系統(tǒng)
汽車的速度 測速雷達(dá) 電腦 攝像頭 超速汽車信息
測速雷達(dá)測量車速,經(jīng)判斷超速后,電腦控制攝像頭將超速車輛的信息記錄下來
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閉環(huán)控 制系統(tǒng) 恒定輸 出類 電冰箱恒溫控制系統(tǒng)
感溫元件測出冰箱內(nèi)的實(shí)際溫度,與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較,若冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定值,溫度控制器將啟動(dòng)壓縮機(jī)給電冰箱制冷,使冰箱內(nèi)的溫度降低,直至與設(shè)定值一致
動(dòng)態(tài)跟 蹤類 風(fēng)力發(fā)電機(jī)跟蹤風(fēng)向的控制系統(tǒng)
風(fēng)向測定裝置將檢測到的風(fēng)向信號送給比較器與設(shè)定值比較,迎風(fēng)控制裝置根據(jù)風(fēng)向角度偏差信號控制偏航電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),調(diào)整風(fēng)輪角度,使風(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向
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1.如圖所示是一款測量耳溫的溫度計(jì)。它有一個(gè)聲光警報(bào)裝置,當(dāng)測得的溫度高于37.5℃時(shí),就會(huì)發(fā)出嘟嘟聲并閃爍。這個(gè)溫度報(bào)警控制系統(tǒng)的控制手段和方式屬于 (　　)

A.機(jī)械控制、開環(huán)控制　　
B.電子控制、開環(huán)控制
C.機(jī)械控制、閉環(huán)控制　　
D.電子控制、閉環(huán)控制
B
單元檢測
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2.如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的自動(dòng)干手器原理示意圖,當(dāng)手靠近傳感器時(shí),傳感器將感應(yīng)信號發(fā)送給控制器,控制器控制繼電器閉合,電吹風(fēng)開始工作。若將電吹風(fēng)看做被控對象,則執(zhí)行器是 (　　)
A.傳感器　 B.控制器
C.繼電器 D.插頭
C
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3.如圖所示為一款高鐵站自動(dòng)取票機(jī)，用戶點(diǎn)擊屏幕上“互聯(lián)網(wǎng)取票”菜單命令并將身份證置于讀取器位置后，電腦(單片機(jī))接收到信息，打印車票并驅(qū)動(dòng)相關(guān)電機(jī)及機(jī)械裝置，將車票從取票口送出。關(guān)于自動(dòng)取票機(jī)的控制，下列說法正確的是(　　)
A．該控制是閉環(huán)控制
B．被控對象是車票
C．輸出量是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)
D．執(zhí)行器是電腦(單片機(jī))
B
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4.為提高城區(qū)道路通行率，某些城區(qū)道路試用了行人“請求式信號燈”。其工作原理是：行人按下行人過街按鈕后，請求信號立即傳遞到信號控制器，信號控制器根據(jù)機(jī)動(dòng)車通行的實(shí)況，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后發(fā)出指令，使行人信號燈由紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈。關(guān)于請求式信號燈控制系統(tǒng)，以下分析不正確的是
(　　)
A．控制方式為開環(huán)控制
B．控制量是按下行人過街按鈕
C．“請求式信號燈”使行人過馬路安全高效，體現(xiàn)了系統(tǒng)的目的性
D．設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)既要保證行人安全通過，又要減少對車輛通行的影響，體現(xiàn)了系統(tǒng)分析的綜合性原則
B
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5.電子手輪常用于CNC機(jī)床工作原點(diǎn)設(shè)定、主軸電機(jī)微調(diào)等動(dòng)作。當(dāng)手輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器產(chǎn)生與手輪運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)的信號，通過PLC的處理和放大控制機(jī)床主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)使負(fù)載達(dá)到相應(yīng)角度。關(guān)于該控制，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．該控制是開環(huán)控制
B．主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)是被控量
C．手輪旋轉(zhuǎn)是輸入量
D．執(zhí)行器為主軸電機(jī)
B
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6.如圖所示是居民樓的儲(chǔ)水供水控制系統(tǒng)原理圖，當(dāng)檢測裝置檢測到水塔中的水位低于設(shè)定水位時(shí)，控制器控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，使水塔的水位升高到設(shè)定水位。該控制系統(tǒng)的方框圖是(　　)
C
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7.在孵化箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，衛(wèi)同學(xué)想增加一個(gè)高溫報(bào)警子系統(tǒng)，當(dāng)孵化箱溫度控制出故障時(shí)，若內(nèi)部溫度過高，則發(fā)出報(bào)警聲。要設(shè)計(jì)該報(bào)警子系統(tǒng)，下列構(gòu)思不可行的是(　　)
A．執(zhí)行器可選用電子開關(guān)
B．揚(yáng)聲器可以用作被控對象
C．控制器可以采用帶有溫度傳感器的控制電路
D．因?yàn)橐獧z測溫度，所以要通過閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
D
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8.3月3日，紹興本土企業(yè)捐贈(zèng)的通過式測溫門在紹興市人民醫(yī)院安裝到位。當(dāng)受檢人員通過測溫門感應(yīng)區(qū)域時(shí)，紅外裝置檢測到人體的紅外線信號通過比較器與設(shè)定的紅外線信號強(qiáng)度進(jìn)行比較，超過設(shè)定值時(shí)，控制電路發(fā)出指令，繼電器吸合，紅色信號燈閃爍的同時(shí)報(bào)警器報(bào)警。下列關(guān)于該通過式測溫門報(bào)警控制系統(tǒng)的分析中說法正確的是(　　)
A．輸入量為紅外線信號強(qiáng)度設(shè)定值
B．紅外線傳感器檢測到的是輸出量
C．比較器比較的是輸入量和輸出量
D．紅色信號燈和報(bào)警器都是被控對象
D
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9.如圖為吊車設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)離危險(xiǎn)控制系統(tǒng)。吊車上的感應(yīng)器一旦感應(yīng)到重物的存在，微電腦就會(huì)自動(dòng)打開激光頭照射，在重物的下方地面上照射出一個(gè)紅色區(qū)域，提醒過往的人不要進(jìn)入，被照射區(qū)域的大小也能遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)整。下列關(guān)于該控制系統(tǒng)的說法中，正確的是(　　)
A．被控對象是吊車
B．執(zhí)行器是激光頭
C．輸入量是檢測到人是否靠近
D．輸出量是激光頭照射出紅色區(qū)域
D
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10.如圖所示的恒溫控制系統(tǒng)，由熱電偶/熱電阻采集溫度信號，經(jīng)過變送器的處理后被A/D轉(zhuǎn)換器識(shí)別，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號。PLC對溫度信號進(jìn)行處理后，通過模擬量模塊輸出電流信號，電流信號可以通過調(diào)壓器來控制電源的開度，從而控制電源的輸出功率。加熱器根據(jù)電源輸出功率調(diào)節(jié)加熱強(qiáng)度，從而達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的效果。溫度設(shè)定值可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)整。從控制系統(tǒng)角度分析，下列關(guān)于恒溫控制系統(tǒng)的說法中不正確的是(　　)
A．溫度傳感器參與了系統(tǒng)的反饋過程
B．該系統(tǒng)的執(zhí)行器是調(diào)壓器和固體加熱器
C．室外溫度的變化是溫度控制系統(tǒng)的干擾因素
D．控制器是計(jì)算機(jī)和PLC
D
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11.如圖所示是人行道噴水警示控制系統(tǒng)示意圖，在紅燈時(shí)段微波傳感器檢測到行人越過邊界時(shí)，控制器啟動(dòng)水泵使噴頭噴出水霧，以警示行人。關(guān)于該控制系統(tǒng)，以下說法中正確的是(　　)
A．被控對象是人行道
B．控制方式屬于閉環(huán)控制
C．太陽光是該控制系統(tǒng)的干擾因素
D．執(zhí)行器是水泵
D
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12.如圖所示為一款賓館用的感應(yīng)式液壓自動(dòng)餐爐。當(dāng)傳感器檢測到人靠近時(shí)，液壓裝置會(huì)自動(dòng)打開爐蓋，方便客人查看或夾取食物，客人離開幾秒鐘后，爐蓋自動(dòng)關(guān)閉，以保持食物的溫度與衛(wèi)生。以下關(guān)于該爐蓋開合控制系統(tǒng)的分析中正確的是(　　)
A．控制方式屬于閉環(huán)控制
B．傳感器可以選用熱敏傳感器
C．執(zhí)行器是液壓裝置
D．多人同時(shí)靠近為其干擾因素
C
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13.小明正在設(shè)計(jì)一個(gè)簡易教室粉塵凈化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的傳感器檢測教室內(nèi)粉塵濃度，當(dāng)粉塵濃度高于一定值時(shí)，進(jìn)氣扇和排氣扇自動(dòng)開啟，吹入干凈空氣的同時(shí)排出含粉塵空氣，降低室內(nèi)粉塵濃度。關(guān)于該控制系統(tǒng)，下列設(shè)計(jì)分析不正確的是(　　)
A．可以采用光敏傳感器檢測粉塵濃度
B．可以采用電磁繼電器的觸點(diǎn)作為風(fēng)扇自動(dòng)開關(guān)
C．被控對象是進(jìn)氣扇和排氣扇
D．外界環(huán)境的粉塵濃度是該控制系統(tǒng)的干擾因素
C
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14.如圖所示是自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(簡稱ACC)。信息感知單元為電子控制單元(EDU)提供車輛行駛狀況、操作狀況和路況信號，EDU根據(jù)這些信號與駕駛員設(shè)定的安全車距及巡航速度通過運(yùn)算確定主車的行駛方案(即選擇保持安全車距還是選擇定速巡航的行駛方案)，并指令執(zhí)行單元操作車輛的油門和剎車，使車輛按照駕駛員設(shè)定的要求行駛。下列關(guān)于對該控制系統(tǒng)的分析中不正確的是(　　)
A．ACC的輸出量是車輛的行駛速度及車距
B．在前方突然變道的車輛是干擾因素
C．ACC系統(tǒng)的控制器是電子控制單元(ECU)
D．噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量是ACC系統(tǒng)的控制量
B
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15.如圖為一款果實(shí)采摘機(jī)器人，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)油壓泵，其中的一臺(tái)是用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，另一臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)車輛行走，機(jī)器人內(nèi)置的一套智能應(yīng)用系統(tǒng)用以區(qū)分水果或者蔬菜成熟度，當(dāng)采集系統(tǒng)傳感過來的參數(shù)與預(yù)設(shè)的瓜果成熟參數(shù)匹配時(shí)，智能應(yīng)用系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械臂及切割刀完成采摘。以下關(guān)于該控制系統(tǒng)說法正確的是(　　)
A．此控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)
B．采集系統(tǒng)傳感參數(shù)與預(yù)設(shè)參數(shù)比較的過程屬于反饋
C．被控量是伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)
D．預(yù)設(shè)的瓜果成熟參數(shù)不屬于該控制系統(tǒng)的干擾因素
D

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