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第四章 控制與設計
（一）本章重點知識闡述：
控制是人們根據自己的目的，通過一定的手段，使事物沿著某一確定的方向發展。這里所說的手段就是控制技術。
簡單的控制系統由兩部分組成，即被控對象和控制裝置。其中的控制裝置，包括傳感器、控制器、執行器等環節，對于閉環系統來說，還包括反饋環節和比較環節。
閉環控制系統是信息流經一個閉合環路，在其系統中將輸出信息反傳給比較環節的做法，稱之為反饋。開環控制系統是信息總是自輸入端單向傳至輸出端，不存在信息逆向流動，也就不存在閉環。
干擾就是控制系統的外部環境或條件對系統的工作準確性產生的影響，這種影響越小越好。分析一個控制系統的干擾因素要分析控制系統易受到其外部環境或條件中的哪些因素的影響。
控制系統的運行調試通常有以下幾方面的內容，即：系統的試運行、系統參數的調整、其他問題的發現與解決。
（6）控制系統的評價與優化通常有以下幾個方面內容，即系統方案的評價與優化，系統制作水平的評價與優化，系統的總體評價與優化等。
（二）基礎知識再現：
1、信息流經一個閉合環路，這類系統稱之為 。此系統中將輸出信息反傳給比較環節的做法，稱之為 。
2、閉環控制系統與開環控制系統，是兩類不同的系統。從構成形式上看，二者的不同表現為 。從本質上講，二者的不同在于 。
3、簡單的控制系統由兩部分組成，即 和 。其中的控制裝置，包括傳感器、控制器、執行器等環節，對于閉環系統來說，還包括 環節與 環節。
4、開環控制系統的結構和原理比較簡單，信息從輸入端傳到輸出斷，僅有一條路徑。它的最大缺點是 不高；閉環控制系統的結構較為復雜，信息流經的路徑有兩條，它可以有較高的 和較強的
性能。
5、控制系統框圖中，信息流經的路徑叫做 ，對于閉環控制系統來說，有兩個基本通道，那就是
和 。
6、在控制系統中，將控制器的信號轉換成能影響被控對象的信號的裝置，稱為 。
7、在人體溫度控制系統中，皮膚相當于 。
8、 就是控制系統的外部環境或條件對系統的工作準確性產生的影響。這種影響_____越好，如果一個控制系統能夠很好地避開或抑制干擾，使干擾對系統產生的影響很小，我們就說這個系統 強。
（三）精題解析：
1、射擊比賽的射手通過瞄準目標，使子彈射中靶心，分析這個過程，我們理解一個控制現象應該從（ ）入手？
A、對象 B、目的 C、手段 D、對象、目的、手段
2、畫出閉環控制系統的方框圖。
（四）思考與訓練：
一、選擇題
下列關于控制的敘述，錯誤的是（ ）
自動控制系統能在無人直接參與的情形下運行
“神州號”飛船之所以能夠遨游太空，并且能夠準確地返回地面，控制 技術起著至關重要的作用
古老的農用水車就是一個控制系統D、控制技術指的是自動控制技術
下列各項中，不屬于控制的是（ ）
騎自行車時，如果覺得車速過快，我們就會使用剎車使車速變慢
當感覺教師內不夠亮時，我們就會開燈
隨著時間的推移，鐵器會生銹
當我們的學習成績不夠理想時，我們會增加學習時間或改進學習方法，以提高學習成績
自動門系統的組成是（ ）
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、執行器、控制器、傳感器 D、門、驅動器、傳感器、控制對象
下列各項中，屬于開環控制系統的是（ ）
家用電風扇的轉速調節系統 B、電冰箱溫度控制系統
C、汽車方向控制系統 D、抽水馬桶水箱的水位控制系統
在控制系統中，將控制器的信號轉換成能影響被控制對象的信號的裝置，稱為（ ）
傳感器 B、控制器 C、執行器 D、敏感器
在人體溫度系統中，皮膚相當于（ ）
控制器 B、傳感器 C、 執行器 D、驅動器
在聲控燈系統中，被控量是（ ）
通過電燈的電流 B、電路中的導線和電燈泡
C、供電電網的電壓或頻率 D、樓道里聲音的大小
我們理解一個控制現象，要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。射擊比賽的射手通過瞄準目標，使子彈射中靶心，分析這個 過程，其控制的對象是：（ ）
　　A、射手 B、槍 C、子彈 D、靶心
9、在電冰箱的溫度控控制系統中，下列情況不屬于影響其溫度控制的干擾因素：
　　A、開電冰箱門 B、電冰箱所在房間的溫度從20攝氏度變到32攝氏度
　　C、電熱菜或熱飯放入電冰箱中 D、在電冰箱外放一盆冷水
10、下列不屬于開環控制系統的是：（ ）
　　A、自動門 B、自動聲控燈
C、自動烘手機 D、電飯鍋溫控系統
11、 控制系統中屬于自動控制系統的是（ ）
　　A、按鈕開關控制 B、普通自來水龍頭
C、花房恒溫度控制 D、汽車駕駛
二、在下列控制系統當中：⑴ 家用縫紉機的縫紉速度控制系統；⑵ 電冰箱的溫度控制系統；⑶走道路燈的聲光控制系統；⑷ 交通路口紅綠燈自動控制（根據車流大小改變紅綠燈時間）系統，屬于閉環控制系統的是哪些？
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- 1 -第三章 系統與設計
（一）主干知識概述：
本章重點知識闡述：
“系統基本特征分析”、“系統的優化”、和“簡單系統設計的基本方法”，具體包括以下內容：
系統是由相互依存、相互作用的若干個元素構成的，并完成特定功能的統一體。
系統特征的基本分析方法------運用系統思想進行分析。
系統的基本特性：整體性、相關性、目的性、環境適應性。
系統的特性構成了系統的基本思想，系統分析的方法就是運用系統的思想和定性定量相結合的方法分析和處理問題的基本思路，整個過程可以歸納為闡明問題、分析研究、評價比較三個階段。
簡單系統設計的案例分析------簡易教室的設計，重點分析教室平面設計和保溫設計兩個子系統的設計過程。
系統優化的意義（獲取系統的最佳效益或最佳功能）。
影響系統優化的因素是多方面的：首先優化追求的目標要適度；其次實施系統優化，總要有付出，或稱投入。再次系統優化是離不開條件的。
總結簡單系統設計是基本方法（自己總結）。
簡單系統設計的基本原則：以實現系統功能為首要原則；綜合處理原則；追求效益的最大化；可實現動態調整的原則；人性化設計原則；具備戰略性思考等原則。
（二）基礎知識再現：
1、 是由相互依存的若干部分組成的、具有特定功能的有機整體。
2、由自然物自然形成的系統，稱為 系統；由人工建造、加工而構成的系統，稱為 系統，也稱為人工系統。
3、作為系統，它們都具有 性、 性、 性和 性。系統的這些基本特性，就構成了系統的基本思想。
4、運用 和 的方法，對系統進行分析，就是系統分析的基本方法。
5、簡單的系統分析報告的內容包括 、
和 三部分。
6、系統被改善了，就是系統優化了。獲取系統的最佳 或最佳 ，就是系統優化的意義。
7、為了使系統達到最優化的目標所提出的各種解決方法，稱為 方法。
（三）精題解析：
1、一堆沙子、鋼筋、水泥等等材料散放在一起沒什么意義，但是如果將它們按照一定的結構形式造成一座橋梁，就具有了交通的功能，這個案例說明系統最基本的特性是：（ ）
A、目的性 B、動態性
C、整體性 D、適應性
2、“丟卒保車”、“一招不慎，全盤皆輸”是我們日常生活中的常用語言，它們說明了系統基本特性中的（ ）
A、整體性 B、相關性
C、動態性 D、目的性
3、高考臨近，各學科進入緊張的復習，某一位教師為了提高所教學科的成績，他充分利用晚修、自習課時間給同學們補課。從系統的角度來看，你認為該教師的做法是否正確？為什么？
4、系統有大小，有復雜有簡單。我們的多媒體教室就是一個系統，你可把它分為哪些子系統？
多媒體教室
①電腦子系統：
② ：
③ ：
④ ：
（四）思考與訓練：
一、選擇題
1、一座城市屬于（ ）
A、人造系統B、自然系統C、復合系統D、實體系統
2、一棵大樹是一個系統，它屬于（ ）
抽象系統 B、開放系統 C、靜態系統 D、人造系統
3、下列各項中，屬于靜態系統的有（ ）
棚室環境系統 B、池塘生態系統
C、 人體消化系統 D、汽車制冷系統
我們使用計算機離不開windows操作系統，它屬于（ ）
自然系統 B、開放系統 C、實體系統 D、抽象系統
系統的基本特性包括（ ）
整體性、先進性、相關性、目的性
整體性、可靠性、目的性、環境適應性
整體性、相關性、目的性、環境適應性
整體性、開放性、實用性、可靠性
下面關于系統的敘述，錯誤的是（ ）
系統是一個整體，既具有整體的特性功能、目標和作用的有機整體
系統的目的性是指每個系統都具有特殊的功能
系統必須適應外部環境的變化
在一個系統中，有時各子系統之間往往是互不相干的，甚至是相互對立的
以下不屬于修建隔音墻需要考慮的技術要點的是（ ）
噪音的嚴重程度
從系統優化的角度考慮，要做到投入最小，效果最好
建立隔音墻防噪音的數學模型及墻體參數關系條件，求其數學解
招收工人，及早建成
系統優化的意義是（ ）
獲取系統的最佳效益或最佳功能 B、改善系統環境
C、調整系統的結構 D、改變系統的特征
下列關于系統優化的敘述不正確的是（ ）
系統優化的過程受一定條件的影響和約束
系統最優化的方法通常是指在一定人力、物力和財力資源的條件下，使取得的效果（如生產價值、利潤、效益等）達到最大，而投入（如能源、資金、人力、時間）達到最小的一種方法
在實施優化的過程中，需要及時調整計劃和方法
系統優化是指通過改變系統的結構，使系統達到更理想、更佳效果的過程
10、2003年10月我國自行研制的載人飛船“神舟五號”飛入太空。飛船和運載火箭共有幾百萬個零部件，這些零部件本身都很一般，但是它們按照一定的結構組合在一起就構成了性能優異的航天飛船，從而體現了系統的（ ）
　　A、動態性 B、目的性 C、整體性 D、相關性
二、 A地區有山有水有湖泊，就是耕地面積少。20世紀50年代以來，他們的做法是毀林開荒，開湖放水，圍湖造田，并在湖水的源頭興建水庫，擴大水澆地面積，一時間，糧食生產上去了，但卻帶來了一系列災難，由于毀林開荒，亂砍濫伐，造成水土流失嚴重，每年有大量的泥沙流入湖中，由于圍湖造田，開湖放水，使得湖面縮小，湖水減少，而這些變化又引起這個地區氣候惡化，近30年發生了三次大旱災，每次都造成大批莊稼旱死、糧食大幅減產，近些年，這一地區才又開始退耕還田，保湖蓄水。
　　B地區農村的人均耕地也比較少，他們通過調整農業結構，開發低丘緩坡，在那里建立各種經濟林基地，如在山坡上種植青棗、板粟等，有的還實行林糧間作，使荒山野嶺變成了綠色園林，這樣，不僅農業生產上去了，而且還綠化了山區、改善了環境。
　　請同學們用系統的方法分析以上案例做法的優缺點以及用到了系統的那些特性。
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