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考點9——閉環控制與設計
1. 如圖所示為某機器控制系統的工作流程圖，分別由電動機控制子系統、機械臂控制子系統組成。在電動機控制子系統中，兩個檢測元件檢測伺服電機的轉角和速度，輸送給伺服控制器與工程師設定的值進行比較，伺服控制器根據比較的差值發出控制信號，驅動裝置將信號轉變成相應的電流驅動伺服電機。在機械臂控制子系統中，伺服電機驅動機械臂，達到對機械臂的位置和運動精確控制的目標。下列關于電動機子系統的分析中正確的是（ ）
A．電動機子系統是閉環控制子系統
B．伺服電機是執行器
C．驅動裝置是控制器
D．被控對象是機械臂
2. 如圖所示為學校的智能溫開水臺，可為學生提供100℃的開水和溫開水，只要在對應觸碰式開關上一碰，對應溫度的水就從水龍頭里出來，再碰一下就停止出水。該智能溫水控制子系統設有溫度設定按鈕，能夠經過按鈕任意設定飲水機的加熱溫度，當水溫低于設定溫度時，電開水器開始加熱，當水溫達到設定溫度時，電開水器停止工作。同時還具有防干燒保護控制系統，水量低于設定值時禁止電開水器加熱。下列關于智能溫開水臺控制系統的分析中不正確的是（ ）
A．出水控制屬于人工控制
B．微電腦是智能溫開水臺控制系統的控制器
C．防干燒保護控制子系統被控對象是電磁閥
D．溫水控制系統的輸入量是設定溫度
3. ．電冰箱是由箱體、制冷系統、控制系統等部分組成，如圖 a 所示為某電冰箱的溫度控制系統組成示意圖，虛線框部分是溫度控制器（簡稱溫控器），圖 b 是溫控器的實物圖。當冷藏室內的溫度上升時，感溫包內的氣體膨脹，推動傳動膜盒向左移動，將連桿頂向左邊，兩觸點接觸閉合，壓縮機電機 M 接通電源，開始制冷后，溫度持續下降；當溫度降低到某個值時，觸點斷開，壓縮機電機M 停止工作，制冷停止。如此反復使電冰箱溫度始終保持在設定的溫度范圍內。 以下關于電冰箱的溫度控制系統描述中，正確的是（ ）
圖 a 圖 b
A．該溫度控制系統需要電源才能工作，屬于電子控制系統
B．冷藏室是系統的被控對象
C．感溫包檢測到的溫度是系統的輸入量
D．旋轉溫度調節旋鈕，使彈簧拉力變小，可以調高冷藏室的溫度
4. 如圖所示為飛機俯仰姿態控制系統示意圖，當受到外界干擾，飛機產生向下偏離時，陀螺儀的電位計偏轉，產生一個偏差電壓，經放大器放大后，以位移信號傳輸給舵機，舵機使升降舵向上轉動一個角度，使飛機抬頭，直至飛機恢復到給定的俯仰角。關于該控制系統，下列說法中正確的是（ ）
A．輸入量是飛機的俯仰角 B．控制器是放大器
C．控制量是升降舵的轉動 D．被控對象是升降舵
5. 如圖所示為某高層建筑壓差控制系統，主要由壓差測控器、氣壓采集管、風閥控制箱、帶電動執行器的旁通閥及氣管末端面板組成。主要用于輔助正壓送風系統對高層建筑防煙樓梯間、走道等進行余壓值監測與控制。工作原理：當發生火災時，煙感報警器會第一時間通知消防監控系統，監控系統根據報警數據打開相應樓層的送風口，啟動壓差測控系統，壓差測控器開始工作。壓差測控器檢測樓梯間（高壓區）與走道（低壓區）之間的壓力差。當壓差達到設定泄壓范圍時，壓差測控器將通過風閥控制箱開啟旁通閥的開始泄壓。當壓差降至壓差測控器設定的復位范圍時，系統將關閉旁通閥，正壓送風系統也將恢復正常送風方向對相應空間進行加壓。下列關于壓差控制系統的分析中不正確的是（ ）
A．輸入量是設定的壓差范圍
B．控制器是風閥控制箱
C．被控對象是煙感報警器
D．檢測裝置是壓差測控器
6.如圖所示為光電糾偏系統，光電糾偏可對卷筒紙薄膜、無紡布、織布等卷材進行糾偏，使卷材沿直線前進而不產生蛇形偏差。光電糾偏系統的工作原理是由傳感器檢測單邊的位置拾取位置偏差信號，由微電腦糾偏控制器將位置偏差信號進行邏輯運算，產生控制信號，來驅動電機絲杠機械裝置，修正物料運行時的蛇形偏差，控制物料沿直線運動。下列關于光電糾偏控制系統的分析中正確的是（ ）
A．輸入量是傳感器檢測到的位置
B．控制量是微電腦糾偏控制器產生的控制信號
C．電機絲桿機械裝置是執行器
D．被控對象是轉動輪
7. 隨著現代農業技術的發展，農機自動駕駛導航系統代替人工轉向操作已經成為現代農業的一個重要組成部分，由無線信號系統、導航控制器系統、轉角控制系統、終端顯示系統組成。農機自動駕駛導航的基本工作原理是：通過導航顯示終端設定導航線，無線信號系統內的轉角傳感器、GNSS接收機獲取拖拉機的實時位置和姿態，導航控制器計算拖拉機與預設導航線的偏離距離和航向，驅動步進電動機轉向結構，即時修正拖拉機方向輪的行駛方向。從控制角度分析，下列說法正確的是（ ）
A．控制量是電機的轉速和轉向
B．控制器是GNSS接收機
C．被控對象是步進電機
D．該控制系統屬于開環控制
8. 如圖a所示是某自動對位控制系統的示意圖。其工作過程：攝像機連續獲取被測物體的實時位置信息（如圖b所示），工控機將接收到的位置信息不斷與設定位置進行比較，計算出被測物體的偏移值，控制平臺驅動器驅動平臺移動和轉動，使被測物體運動到設定位置（如圖c所示）。下列關于該自動對位控制系統分析中正確的是（ ）
A．控制量是被測物體的偏移值 B．該系統屬于閉環控制系統
C．攝取像機用來獲取輸入量 D．被控量是設定位置
9. 某游泳池水位控制系統的控制過程為：水位傳感器檢測游泳池的實際水位，并將信號返回到輸入端與設定值進行比較，當實際水位低于設定水位時，控制器發出指令打開進水閥門；當實際水位達到設定值時，控制器發出指令關閉閥門。下列說法中不正確的是（ ）
A．該控制方式是閉環控制 B．設定水位發生變化是干擾因素
C．被控對象是游泳池 D．執行器是進水閥門
10.嬰兒監控器攝像頭拍攝到遮臉、踢被、趴睡、口鼻遮擋、卡床等多種睡眠危險行為，通過芯片圖像算法識別，能主動向顯示器和關聯手機發送報警信息，預防意外發生。下列說法不合理的是（ ）
A．支持雙向語音通話，控制方式為閉環控制
B．該控制的檢測裝置為攝像頭
C．輸入量是危險行為信號
D．小孩踢被頻繁行為，不屬于干擾因素
11. 如圖所示為某中央空調的控制屏。它不僅可以調節溫度，也可以使空氣濕度保持在一定范圍內小型波動。使用者可以根據自己的需要設定指定的濕度系數，中央空調的濕敏傳感器檢測目前的濕度大小并傳輸至控制中心，控制中心再根據數據比對控制濕度裝置調整房屋內的濕度大小。對于濕度子系統，下列說法正確的是（ ）
A．該系統為開環控制系統
B．被控對象是濕度裝置
C．輸入量是設定值與實際值的比較
D．控制量是濕度大小
12. 如圖所示為某變頻恒壓供水系統控制示意圖，該系統通過安裝在用戶供水管道上的壓力傳感器實時測量參考點水壓并將其轉換為電信號傳遞給 PID 控制器進行處理，PID 控制器根據計算后的電壓控制變頻器的輸出頻率，從而控制水泵電機轉速，最終使用戶水管道上的壓力恒定，實現變頻恒壓供水。該控制系統的被控對象是（ ）
A．變頻器 B．水泵電機 C．供水管道 D．用戶
13. 如圖所示是一款多功能隱形風扇燈，集吹風照明于一體，操作簡單便捷，滿足不同需求，下列關于該隱形風扇燈的說法中正確的是（ ）
A．可通過手機“米家”APP對這款風扇燈進行遠程控制，該控制過程的被控對象是手機
B．該款風扇燈搭載溫度傳感器，風扇會根據室溫變化自動調節風速，該控制過程的控制方式是閉環控制
C．該款風扇燈可根據環境光線亮度自動調節燈的亮度，該控制過程存在反饋
D．產品設計了智能遙控器，集成開關，有定時關機功能，定時控制系統的輸入量是設定時間
14. 如圖所示是澆鑄機結晶器鋼水液位控制系統示意圖。澆鑄時，中間包連續向結晶器澆注鋼水，在結晶器內冷卻結晶后被拉坯裝置拉出形成鋼坯。結晶器內鋼水液位的穩定和高低，直接影響鋼坯的質量和產量。鋼水液位波動引起電渦流傳感器與液面之間的間隙產生變化，從而引起電渦流信號變化，液位儀根據信號的大小計算出實際液位，送給PLC與液位設定值比較，PLC根據比較差值通過驅動器控制電動缸運動，帶動塞棒升高或降低，改變中間包澆注口的大小，調節流入結晶器內鋼水的流量，從而使液位穩定在一定范圍內。該控制系統中對結晶器鋼水液位控制精度沒有影響的是（ ）
A．液位設定值
B．液位儀的性能
C．電動缸的運動精度
D．電渦流傳感器的靈敏度
15. 如圖所示，某數控機床的基本組成包括加工程序載體、數控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。其中伺服系統是數控機床的重要組成部分，用于實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理后，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。測量元件將數控機床各坐標位的實際位移值檢測出來并經反饋系統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統輸出達到設定值所需的位移量指令。
關于該數控機床說法不正確的是（ ）
A．數控機床控制系統為閉環控制
B．控制量是向伺服系統輸出的達到設定值所需的位移量
C．給定量是數控機床各坐標軸的設定位移值
D．被控對象是機床主體
16. 如圖所示是自動定量配料結構系統示意圖。控制過程如下：自動定量配料系統通電后，料斗中的物料勻速落在落料區，驅動電機開始旋轉，經皮帶運送到稱重區，稱重傳感器根據受力的大小輸出一個電信號，可編程控制器（PLC）將此信號與設定值進行比較，調節運算后，通過變頻器控制驅動電機的轉速，使皮帶每分鐘輸出的物料重量達到設定要求，完成自動定量配料過程。從控制系統的角度，下列關于該自動定量配料系統的說法中正確的是（ ）
A．該系統的控制方式為開環控制
B．控制量是驅動電機的轉速
C．輸入量是稱重區上物料的重量
D．執行器是變頻器
17. 如圖所示是物料自動混合裝置控制系統示意圖。其基本工作過程如下：物料進口閥門受液位傳感器的影響，當加入的物料達到高液位時，停止進料。若物料混合需要加熱，則開啟加熱器，當檢測到溫度達到或超過設定值時，停止加熱，啟動電機開始攪拌，當達到設定時間后，電機停止，開啟排放閥，排放混合后的物料。
從控制的角度分析，下列說法不正確的是（ ）
A．物料加熱控制子系統中，執行器是加熱器
B．注料液位于控制子系統中，執行器是排放閥
C．液位控制和加熱控制子系統的控制器都是PLC
D．液位控制和加熱控制子系統都是閉環控制系統
18. 小王想設計一款放在書桌上使用的智能風扇，設計要求是：當人遠離風扇時，風扇能夠自動斷電關閉，反之則能啟動；當人在風扇周圍時，風扇能夠跟隨人移動吹風。下列是小王的構思，其中不正確的是（ ）
A．智能風扇系統可分成自動開關子系統和自動跟蹤子系統
B．在設計自動跟蹤子系統時可以將風扇作為被控對象
C．在設計自動開關子系統時，可以采用閉環控制
D．智能風扇控制系統的輸人量可以是人體輻射出的紅外線信號
19. 如圖所示為智能澆花控制系統，能將花盆內濕度控制在合適范圍內。該系統還具有水箱水位過低時防水泵空轉保護子系統，請根據示意圖和描述，完成以下任務。
（1）花盆內濕度控制子系統的控制手段屬于____，控制方式屬于____（在“A．閉環控制；B．自動控制；C．人工控制；D．開環控制”中選擇合適的選項，將序號填入“ ”處）；
（2）系統設計時，既要實現濕度控制精準度要求；又要實現系統工作的穩定性；還要考慮系統工作的高效節能目標，體現了系統分析的____（在“A．整體性原則；B．科學性原則；C．綜合性原則”中選擇合適的選項，將序號填入“ ”處）；
（3）花盆內濕度控制子系統的輸出量是____（在“A．設定的濕度值；B．水泵轉速；C．花盆內實際濕度值”中選擇合適的選項，將序號填入“ ”處）；
（4）小明設計該系統時采用了靜音水泵，其中分析合理的是____（在下列選項中選擇合適的選項，將序號填入“ ”處）；
A．采用了靜音水泵屬于系統優化的約束條件；
B．采用了靜音水泵屬于系統優化的影響因素；
C．采用了靜音水泵屬于系統優化的干擾因素。
（5）為防止金屬水箱蓋板生銹，下列處理方法中合理的是____（在“A．銼削；B．涂防銹漆；C．砂紙打磨；D淬火”中選擇合適的選項，將序號填入“ ”處）。
20. 如圖所示是生活變頻恒壓供水系統的示意圖。它由水泵機組、測壓穩壓罐、壓力傳感器、斷水保護探頭、變頻控制柜等組成。通過安裝在管道上的遠傳壓力傳感器，將壓力信號傳送給變頻控制器，從而控制水泵機組的運轉和轉速，達到改善供水情況，實現用戶管網水壓穩定的目的。請根據示意圖和描述，完成以下任務。
（1）該系統的控制手段和控制方式分別屬于____和____（在A.液壓控制；B.電子控制；C.開環控制；D.閉環控制中選擇合適的選項，將序號填入“____”處）；
（2）該控制系統的被控對象是____（在A.穩壓罐；B.管道中的水；C.水泵機組中選擇合適的選項，將序號填入“____”處）；
（3）該控制系統中的輸出量是____（在A.機組的運轉和轉速；B.設定的水壓；C.管道中的水；D.管道中的水壓中選擇合適的選項，將序號填入“____”處）；
（4）該系統設計時既要考慮使用操作方便、節能環保、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A.整體性；B.科學性；C.綜合性中選擇一項，將序號填寫在“____”處）
【參考答案】
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A C B C C C A B B A
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
C C D A B B B C
(1)D A (2) C (3) C (4) A (5) B
（1）B；D；（2）B；（3）D；（4）C；
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