資源簡介

第四單元 控制與設(shè)計(jì)
高考定位及高考分析
一、高考定位
本章共四節(jié)
4.1 控制的手段與應(yīng)用：本節(jié)是控制的入門教學(xué)，主要介紹控制的含義、控制的手段和控制的應(yīng)用，在歷次高考中，對控制的手段考察比較常規(guī)，多在選擇題中出現(xiàn)。
4.2控制系統(tǒng)的工作過程與方式：本節(jié)中講了控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。主要介紹了控制是怎樣實(shí)現(xiàn)的，是認(rèn)識控制系統(tǒng)、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，是本章的重點(diǎn)。這一部分中控制系統(tǒng)的方框圖在高考中是熱點(diǎn)，在主觀題和客觀題中都有所體現(xiàn)，尤其是閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖的補(bǔ)充，對學(xué)生分析問題的能力要求比較高。
4.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋：本節(jié)由干擾因素、反饋、功能模擬方法和黑箱方法等內(nèi)容組成，簡要講述了控制系統(tǒng)中的干擾因素的分析、反饋環(huán)節(jié)在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的作用，以及功能模擬方法和黑箱方法的應(yīng)用，是高考熱點(diǎn)，常在選擇題和主觀題中交叉出現(xiàn)。
4.4控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施：是前幾節(jié)知識的總結(jié)與應(yīng)用，對開環(huán)控制系統(tǒng)和簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作或?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬實(shí)施，讓學(xué)生在動手做的活動中體會控制系統(tǒng)的工作過程，以及它是如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求和控制目的的，以加深學(xué)生對控制與設(shè)計(jì)知識和應(yīng)用的理解。因?yàn)閷?shí)踐性比較強(qiáng)，所以高考基本不考察。
章節(jié) 考 點(diǎn) 細(xì) 化 考試說明中對應(yīng)的內(nèi)容和要求 歷年高考題
4.1 控制的含義 控制的含義（Ⅰ）
控制的手段 控制的手段（Ⅰ） 2009.3第20題2010.3第18題
控制的應(yīng)用 控制的應(yīng)用（Ⅰ）
4.2 開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程 開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程（Ⅱ） 2009.3第15題2009.3第19題
閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程（Ⅱ） 2008.10第14、19、25題2009.3第25題2009.9第25題2010.3第19題2010.3第25題
控制系統(tǒng)的方框圖 控制系統(tǒng)的方框圖（Ⅱ） 2008.10第25題2009.3第25題2009.9第25題2010.3第25題
4.3 控制系統(tǒng)的干擾因素和反饋 控制系統(tǒng)的干擾因素（Ⅰ） 2008.10第19、25題2009.3第19題2009.9第25題
功能模擬方法和黑箱方法 功能模擬方法和黑箱方法（Ⅰ） 2009.9第20題2010.3第20題
4.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（Ⅱ）
二、高考分析
1．2009年9月與2010年3月高考本章考點(diǎn)分布情況
試 卷 題型 題號 考 點(diǎn) 總分值
2009年9月 選擇題 19 控制系統(tǒng)的基本組成 10
20 功能模擬方法和黑箱方法
主觀題 25 控制系統(tǒng)的方框圖
2010年3月 選擇題 18 控制的手段和類別 12
19 控制的基本組成
20 功能模擬方法和黑箱方法
主觀題 25 控制的方框圖
2．試題評析及預(yù)測
從兩年四次高考的實(shí)踐來看，本章的主要考點(diǎn)是 “控制的手段和類別”、“閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程”、“干擾因素”以及“功能模擬方法和黑箱方法”。考試的難度比較穩(wěn)定，某種程度上還略有下降的趨勢，對學(xué)生能力的考察主要體現(xiàn)在分析問題的能力上。歷次高考里面，閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖都在主觀題中出現(xiàn)，充分體現(xiàn)了閉環(huán)控制系統(tǒng)在本章中的重點(diǎn)地位，同時(shí)也為高考備考的復(fù)習(xí)教學(xué)提供了方向。本章在高考中強(qiáng)調(diào)對學(xué)生分析問題能力的考察，比較注重“能利用所學(xué)的技術(shù)解決簡單的生產(chǎn)及日常生活中的實(shí)際問題”考查，因?yàn)橹R點(diǎn)不多，預(yù)計(jì)高考試題中將繼續(xù)類似的考察方式，因此在復(fù)習(xí)教學(xué)中應(yīng)該結(jié)合具體的控制案例強(qiáng)化學(xué)生對控制原理、過程的討論和理解，以切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生分析問題的能力。
導(dǎo)練互動
考點(diǎn)一：控制的手段與應(yīng)用
基礎(chǔ)再現(xiàn):
理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對象是什么，控制要達(dá)到什么目的和采取什么控制手段。判斷一個(gè)控制的類別，要分清楚人工干預(yù)和執(zhí)行部件的區(qū)別。兩種分類方式：
（1）從控制過程中人工干預(yù)的情形來分：人工控制、自動控制。
A、人工控制（手動控制）：人工紡紗、打開普通自來水龍頭，撳按鍵打開電燈、駕駛汽車等；
B、自動控制：數(shù)控機(jī)床、飲料自動裝罐生產(chǎn)線、花房恒溫控制、十字路口紅綠燈的轉(zhuǎn)換等。
（2）按照執(zhí)行部件的不同，控制分為：
A、機(jī)械控制：普通水龍頭、電飯煲等；
B、氣動控制：化工生產(chǎn)中常見的氣動閥門、公共汽車車門開關(guān)控制等；
C、液壓控制：建筑工地打樁機(jī)、修理汽車用的液壓千斤頂?shù)龋?br/>D、電子控制：電子計(jì)算器、家用電冰箱、自動門和汽車自動變速器的電子控制裝置等。
典例1（2010.3浙江高考第18題）如圖所示為一款雙缸洗衣機(jī)。洗衣時(shí)，將定時(shí)器旋鈕旋轉(zhuǎn)到設(shè)定時(shí)間位置，洗衣機(jī)在定時(shí)器控制下開始工作，直到定時(shí)器回到零位，洗衣機(jī)才停止工作。該過程的控制屬于
A.手動控制、開環(huán)控制 B.自動控制、開環(huán)控制
C.自動控制、閉環(huán)控制 D.手動控制、閉環(huán)控制
解析：本題考查控制的手段與類別。所謂自動控制和手動控制是以控制過程中人工干預(yù)的不同情形來區(qū)分的。區(qū)分開環(huán)還是閉環(huán)，關(guān)鍵是看輸出量是否對控制系統(tǒng)有影響，洗衣機(jī)的工作是定時(shí)器的控制下進(jìn)行，所以是自動控制；定時(shí)器時(shí)間到了后，洗衣機(jī)自動停止工作，因此是開環(huán)控制。
答案：B
典例2普通家用調(diào)光臺燈的燈光亮度控制屬于( )
A、自動控制 B、電子控制 Ｃ、機(jī)械控制 D、氣動控制
解析：本題考查“控制的手段與方法”。所謂自動控制和手動控制是以控制過程中人工干預(yù)的不同情形來區(qū)分的。家用調(diào)光臺燈的燈光亮度的調(diào)整一般是用轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕來實(shí)現(xiàn)的，故屬于手動控制。若按照控制系統(tǒng)執(zhí)行部件的不同來區(qū)分，控制又可分為機(jī)械控制、氣動控制、電子控制等，家用調(diào)光臺燈燈光亮度的調(diào)整是通過改變電子元件來實(shí)現(xiàn)的，故屬于電子控制。
答案：B
即時(shí)訓(xùn)練1
1、下列控制系統(tǒng)中不屬于人工控制的是 （ B ）
A、汽車駕駛 B、花房恒溫度控制
C、普通自來水龍頭 D、按鈕開關(guān)控制
2、豆?jié){含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，深受大眾喜歡，但自己制作豆?jié){卻非常麻煩，自從豆?jié){機(jī)研制出來后，使每天喝一杯自己煮的豆?jié){變得非常方便。只要接通電源，豆?jié){就會完成磨豆、煮豆?jié){的全過程，豆?jié){機(jī)的工作過程是( D )
A．手動控制，機(jī)械控制 B．自動控制，機(jī)械控制
C．手動控制，電子控制 D．自動控制，電子控制
3、加熱爐的爐溫的控制過程：若加熱爐內(nèi)的溫度與給定的溫度存在著偏差值，則通過控制器調(diào)整調(diào)壓器的電壓，使通過電阻絲的電流改變，加熱爐的溫度變化，從而使加熱爐的溫度基本穩(wěn)定在給定的溫度值上。該控制系統(tǒng)的控制對象是加熱爐，控制量是（ B ）
A．加熱爐實(shí)際溫度 B．電流的大小 C．溫度變化量 D．電阻的大小
考點(diǎn)二：控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程
基礎(chǔ)再現(xiàn): 任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)（open loop control system）和閉環(huán)控制系統(tǒng)（closed loop control system）。
簡單的控制系統(tǒng)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(zhí)行器等環(huán)節(jié)，對于閉環(huán)系統(tǒng)來說，還包括反饋環(huán)節(jié)與比較環(huán)節(jié)。
典例3下列關(guān)于控制系統(tǒng)工作過程的說法，正確的是 ( )
A、信息只能從輸入端傳至輸出端
B、信息只能從輸出端傳至輸入端
C、開環(huán)控制系統(tǒng)的信息只能從輸入端傳至輸出端
D、閉環(huán)控制系統(tǒng)的信息只能從輸出端傳至輸入端
分析：本題考查控制系統(tǒng)的工作過程與方式。控制系統(tǒng)在l_作過程中，若從信息的傳輸過程分析歸類．可以把控制系統(tǒng)分成開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩類。開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理比較簡單，信息只從輸入端傳至輸出端，僅有一條路徑。它的缺點(diǎn)是控制的精確度不高。閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理比較復(fù)雜，信息流經(jīng)的路徑有兩條，一條是輸入端傳至輸出端，另一條是將輸出端信息反傳到輸入端的比較環(huán)節(jié)。它的優(yōu)點(diǎn)是有較高的控制精度和較強(qiáng)的抗干擾性能。
答案：C
即時(shí)訓(xùn)練2
1、下列不屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是 （ D ）
A、自動門 B、電動聲控?zé)? C、自動烘干機(jī) D、電飯鍋保溫系統(tǒng)
2、自動烘手機(jī)控制系統(tǒng)的工作過程如下：紅外線傳感器感知手的靠近過程，沒人的時(shí)候，鼓風(fēng)機(jī)和加熱電爐絲都自動切斷電源；當(dāng)手的溫度在紅外傳感器監(jiān)視的范圍內(nèi)，烘手機(jī)就開始工作。該控制系統(tǒng)屬于（ B ）
A．手動控制，開環(huán)控制 B．自動控制，開環(huán)控制
C．手動控制，閉環(huán)控制 D．自動控制，閉環(huán)控制
3、電吹風(fēng)的控制工作過程：設(shè)定風(fēng)的擋位就設(shè)定了電機(jī)的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機(jī)帶動一個(gè)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的風(fēng)通過電吹風(fēng)的電熱絲，輸出的就是與設(shè)定的風(fēng)種相對應(yīng)的風(fēng)。下列關(guān)于電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的說法不正確的是（ C ）
A．輸入量是設(shè)定電吹風(fēng)的檔位
B．被控量是與設(shè)定的風(fēng)種相對應(yīng)的風(fēng)
C．電吹風(fēng)控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)
D．控制量是電機(jī)的電壓
4、（2009.9浙江高考第19題）如圖所示為高速公路汽車速度監(jiān)測系統(tǒng)，測速雷達(dá)測量車速，經(jīng)控制器判斷后，控制攝像頭將超速車輛的圖像信息記錄下來，作為違章處罰的證據(jù)，該速度監(jiān)測系統(tǒng)中的被控對象是：（ B ）
A、汽車 B、測速雷達(dá)
C、攝像頭 D、速度顯示器
考點(diǎn)三：控制的方框圖
基礎(chǔ)再現(xiàn)：在系統(tǒng)控制中，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)信號的傳遞方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。
▲開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖
▲閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖
典例4（2010.3浙江高考第25題）如圖所示為高層樓房自動穩(wěn)壓供水控制系統(tǒng)原理圖，其工作原理是：當(dāng)用戶用水量變化時(shí)，管道中的水壓發(fā)生變化，檢測裝置把檢測到的水壓信號反饋給控制器，與設(shè)定水壓進(jìn)行比較，控制器根據(jù)偏差值控制電機(jī)及水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供水量，保持管道中的水壓穩(wěn)定。
（1）根據(jù)示意圖及其描述，在控制系統(tǒng)方框圖中“ ▲ ”處填寫與自動穩(wěn)壓供水控制系統(tǒng) 原理圖中相對應(yīng)的內(nèi)容。
①_________ ② ________ ③________ ④_________ ⑤_________
（2）請為該系統(tǒng)的檢測裝置選擇一個(gè)合適的傳感器（從水溫傳感器、水壓傳感器、水位傳感器中選擇一個(gè)，填在“ ”處）__________。
解析：穩(wěn)壓供水，必定有調(diào)整，所以應(yīng)該是閉環(huán)控制系統(tǒng)。其工作過程為：當(dāng)水壓降低時(shí)，檢測裝置檢測到水壓偏低，將信號反饋給控制器，控制器控制電機(jī)及水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供水量，保持管道中的水壓穩(wěn)定，被控量一定是管道中的水壓，那么輸入量就是設(shè)定的水壓。因?yàn)槭且獧z測水壓，所以傳感器選擇水壓傳感器。
答案：（1）①設(shè)定水壓 ②電機(jī)和水泵 ③ 管道 ④管道中的水壓 ⑤ 檢測裝置
（2）水壓傳感器
典例5（2008.6浙江會考）小黃對辦公室飲水機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)的觀察，發(fā)現(xiàn)飲水機(jī)熱膽內(nèi)的水是以“燒燒停停”的方式保溫的。
（1）小黃畫出了飲水機(jī)保溫自動控制系統(tǒng)的部分框圖（如圖甲所示），請你幫助他完成該方框圖，在圖甲有“ ”處填上相應(yīng)內(nèi)容。
（2）該系統(tǒng)是 （選填“開環(huán)”或“閉環(huán)”）控制系統(tǒng)。
（3）小黃發(fā)現(xiàn)辦公室的飲水機(jī)經(jīng)常在沒人時(shí)電源還開著。為了解決這一問題，他嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)能自動控制電源的控制系統(tǒng)，通過紅外線傳感器獲取幾米以內(nèi)的人體熱輻射信號來控制電源的開啟或關(guān)閉。小黃設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)方框圖如圖乙所示，繼電器內(nèi)有一開關(guān)，開關(guān)的打開或閉合由控制電路控制，該開關(guān)可以控制220V電源的通斷。請?jiān)趫D乙上有“ ”處填上相應(yīng)的內(nèi)容。
解析：有檢測裝置的一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)，給定量是給定水溫，被控量一定是實(shí)際水溫，被控對象是控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程，被控對象的輸出量是實(shí)際水溫，實(shí)際水溫存在的地方是飲水機(jī)的熱膽，所以被控對象是飲水機(jī)的熱膽。第三小題可以聯(lián)系到課本中的自動門控制系統(tǒng)，如果對自動門控制系統(tǒng)非常熟悉，解答這個(gè)題目就非常簡單了。理解并掌握課本中的控制系統(tǒng)工作過程和方框圖對解答控制題目很有幫助。
答案：（1）被控對象：（飲水機(jī)）熱膽；輸出量：實(shí)際水溫
（2）閉環(huán)
（3）輸入量：紅外線傳感器是否檢測到人體熱輻射信號；控制器：控制電路；輸出量：電源的開啟或關(guān)閉
即時(shí)訓(xùn)練3
1、下列關(guān)于開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖描述錯誤的是（ A ）
A．輸入量即給定量，控制量即所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號
B．被控對象即控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程
C．執(zhí)行器即直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件
D．控制器即對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件
2、（2009.9浙江高考第25題）如圖所示為磁懸浮地球儀及控制系統(tǒng)原理圖，控制器發(fā)出的交流電信號，通過電感線圈產(chǎn)生交變磁場，使地球儀產(chǎn)生感生電流，由于線圈產(chǎn)生的磁場和地球感生電流的磁場是相斥的，從而產(chǎn)生電磁懸浮力，將地球儀懸浮起來。位置傳感器檢測地球儀位置，并將檢測到的信號發(fā)送給控制器與設(shè)定信號進(jìn)行比較，控制器根據(jù)比較偏差值調(diào)整交流電信號。
（1）根據(jù)控制系統(tǒng)原理圖及其描述，在控制系統(tǒng)方框圖中__▲__處填寫與磁懸浮地球儀控制系統(tǒng)原理圖中相對應(yīng)的內(nèi)容。
①____________ ②____________ ③____________ ④____________ ⑤____________
（2）地面振動、風(fēng)力等都會引起地球儀位置發(fā)生變化，這些因素在控制系統(tǒng)中稱為____________。
答案：（1）①設(shè)定位置信號 ②電感線圈 ③地球儀 ④地球儀的位置信號 ⑤位置傳感器
（2）干擾因素。
3、電梯，作為一種樓宇運(yùn)輸設(shè)備使人類加快了進(jìn)入文明時(shí)代的步伐。它必須具有高度的安全性和科學(xué)性，因此它的控制系統(tǒng)受到廣泛的關(guān)注。電梯控制系統(tǒng)需要與電梯外圍設(shè)備的各種信號進(jìn)行大量的通訊，如電梯的位置、選層、應(yīng)答選層的指示燈信號、當(dāng)前的樓層顯示信號等，這些信號隨著樓層的增多而迅速增多，在眾多的控制中，電梯的安全控制系統(tǒng)只是其中一個(gè)比較重要的控制。
控制框圖如下：
根據(jù)控制框圖補(bǔ)齊下面的控制系統(tǒng)圖（可填多項(xiàng)）
①_________ ② ________ ③________ ④_________
答案：①初始化設(shè)置PIN口選擇 ②微控制器
③報(bào)警系統(tǒng)、電機(jī)停轉(zhuǎn)、止動系統(tǒng) ④采樣模塊
考點(diǎn)四：干擾因素與反饋、功能模擬方法與黑箱方法
基礎(chǔ)再現(xiàn)：
▲干擾因素是指在控制系統(tǒng)中除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素；在干擾中我們需要注意以下幾點(diǎn)：
（1）來源問題：有的干擾因素是由于環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度變化的自然風(fēng)等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機(jī)導(dǎo)航信號的手機(jī)信號等。
（2）數(shù)量問題：在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能是一個(gè)，也可能是若干個(gè)。如戰(zhàn)士在大風(fēng)大雨中進(jìn)行射擊練習(xí)，風(fēng)和雨都是子彈命中準(zhǔn)確度的干擾因素。
（3）處理問題：控制系統(tǒng)在工作中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。如空調(diào)器的溫度控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，它能克服室外溫度變化這一干擾，當(dāng)室外溫度升高時(shí)，空調(diào)器檢測出干擾引起的室內(nèi)溫度變化，通過啟動壓縮機(jī)降溫來克服這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。
（4）利用問題：在一般控制系統(tǒng)中，干擾因素是需要克服的。而在有些情況下卻可以利用干擾因素實(shí)現(xiàn)某種目的。
▲反饋是指控制系統(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。
利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統(tǒng)的輸出來調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行的方法，稱為反饋方法。
▲功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。
▲黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。
黑箱方法就是通過觀測黑箱外部輸入信息（外部對黑箱的影響）和輸出信息（黑箱對外界的反應(yīng)），研究和認(rèn)識其功能、特性、結(jié)構(gòu)、機(jī)理。
典例6（2009.9浙江高考第20題）如圖所示的減速器是常用的機(jī)械部件。工程師為了判斷其內(nèi)部故障，通常轉(zhuǎn)動輸入軸，根據(jù)發(fā)出的聲音來判斷故障。該診斷方法屬于：
A、黑箱方法 B、功能模擬法 C、干擾法 D、虛擬試驗(yàn)法
解析：研究一個(gè)未知結(jié)構(gòu)的輸入與輸出的關(guān)系，從而判斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，典型的黑箱方法
答案：A
典例7（2010.3浙江高考第20題）如圖所示為中科院研發(fā)的一款智能機(jī)器人，能模仿人唱歌、跳舞等。這種用機(jī)器人模仿人的功能和行為的方法屬于
A、黑箱方法
B、移植方法
C、虛擬方法
D、功能模擬方法
解析：機(jī)器人能“模擬”人唱歌、跳舞，也就是模擬人的某一中功能，所以是功能模擬方法
答案：D
即時(shí)訓(xùn)練4
1、家用電視機(jī)最容易受到的影響(即干擾因素)是 ( A )
A、電磁干擾 B、環(huán)境溫度 C、環(huán)境濕度 D、風(fēng)的強(qiáng)度
2、家用空調(diào)溫度自動控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制，其中反饋環(huán)節(jié)的作用是( D )
A、減少輸入量 B、增加輸入量 C、穩(wěn)定輸入量 D、穩(wěn)定輸出量
3、下列屬于功能模擬法的是（ A ）
A．在國際象棋的人機(jī)對弈中，計(jì)算機(jī)具有與人腦類似的邏輯判斷功能，能模擬棋手的思維與人下棋。
B．中醫(yī)看病通過“望、聞、問、切”來了解病人的病況，最后對病情作出判斷。
C．通過輸入圖像，觀測、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
D.中學(xué)生小明模仿籃球巨星姚明投籃
4、下列關(guān)于干擾因素對控制系統(tǒng)的作用，說法正確的是（ C ）
A、干擾因素僅作用在被控量上
B、干擾因素不會作用于開環(huán)控制系統(tǒng)
C、閉環(huán)控制系統(tǒng)中干擾因素的作用都會反映在輸出量的變化上
D、干擾因素都是可以利用的
考點(diǎn)解讀五：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
基礎(chǔ)再現(xiàn)：（1）要設(shè)計(jì)好一個(gè)控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個(gè)系統(tǒng)要到達(dá)的目的，所要控制的對象，被控對象的特性，被控量和控制量，外界的主要干擾因素，選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案既能達(dá)到目的，又經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)，選擇好設(shè)備和元件等。
（2）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟
①設(shè)計(jì)分析：判斷開環(huán)還是閉環(huán)；分析被控對象、被控量、控制量、執(zhí)行器、控制器、檢測裝置、干擾因素等；
②控制過程；
③寫出方框圖。
典例8自動門的工作過程為：當(dāng)門口沒有人時(shí)，門是關(guān)閉的；當(dāng)有人來到門口時(shí)．門自動打開；當(dāng)人離開門口一段時(shí)間后，門又必須自動關(guān)閉。請根據(jù)上述的功能要求完成以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：
(1)確定自動門的技術(shù)要求。
(2)如何實(shí)現(xiàn)自動門的打開和閉合。
分析：本題考查控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)需要確定其技術(shù)要求，自動門的技術(shù)要求一般是指當(dāng)人離門為多少距離時(shí)門自動打開：門打開延遲多少時(shí)間后自動關(guān)閉；門開啟的寬度為多大。根據(jù)門的結(jié)構(gòu)和重量確定采用執(zhí)行裝置的類型。
答案：(1)自動門的技術(shù)要求可設(shè)計(jì)為當(dāng)人距離門1m(也可其他值)時(shí)，門自動打開；在無人走動的情況下門打開延遲l0s(也可其他值)后，門自動關(guān)閉；門開啟的寬度應(yīng)為兩門的寬度之和。(提示：可以參照教科書97頁的齒輪齒條結(jié)構(gòu))
(2)自動門打開和閉合可選擇電動機(jī)(轉(zhuǎn)動變移動結(jié)構(gòu))來實(shí)現(xiàn)，工作原理為電動機(jī)正轉(zhuǎn)門打開；電動機(jī)反轉(zhuǎn)門閉合。裝置結(jié)構(gòu)可采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)。門開啟和閉合的行程還必須有行程開關(guān)控制。
即時(shí)訓(xùn)練5
1、（2010.3浙江高考第19題）如圖所示為某校學(xué)生設(shè)計(jì)制作的自動取湯機(jī)，能保持湯的溫度在一定范圍內(nèi)。按一下取湯按鈕，就自動落下一只碗，并放出一定量的湯在碗中。在該自動取湯機(jī)的溫度控制系統(tǒng)中，不需要的器件是
A、溫度傳感器
B、加熱器
C、溫度控制器
D、定時(shí)器
答案：D
2、聲控?zé)暨m用于多種場合，如在公共樓道里安裝聲控?zé)艏确奖悖职踩Ｋc普通的電燈控制電路相比，去掉了手動開關(guān)，而增設(shè)了聲傳感器、控制器和電子開關(guān)。其中聲傳感器的靈敏度可調(diào)整。以適應(yīng)不同場合使用的需要。請根據(jù)聲控?zé)舻墓δ芊治觯?br/>(1)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的輸入和輸出是什么 兩者的關(guān)系怎樣
(2)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的被控量和控制量是什么
(3)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)為什么可以采用開環(huán)控制系統(tǒng)
(4)畫出聲控?zé)糸_環(huán)控制系統(tǒng)的框圖。
答案 (1)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的輸入量是聲響；輸出量是燈泡中的電流。兩者的關(guān)系是聲強(qiáng)達(dá)到某給定值時(shí)燈亮：聲強(qiáng)達(dá)不到某給定值時(shí)燈滅。
(2)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的被控量是燈的亮、滅，控制量是電流。
(3)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)只有燈亮與燈滅兩種運(yùn)行狀態(tài)，不需要對輸出量的誤差進(jìn)行控制，因此，可以采用開環(huán)控制系統(tǒng)。
(4)聲控?zé)糸_環(huán)控制系統(tǒng)的框圖如圖所示：
備考模擬演練
⒈ 下列控制系統(tǒng)中，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是（ ）
A．電冰箱的溫度控制
B．計(jì)算機(jī)的CPU上的風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制
C．現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室的溫度控制
D．紅綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)
⒉ 下列不屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是（ ）
A．自動門 B．電動聲控?zé)? C．自動烘干機(jī) D．電飯鍋溫控系統(tǒng)
⒊ 下列控制系統(tǒng)中屬于自動控制系統(tǒng)的是（ ）
A．按鈕開關(guān)控制 B．普通自來水龍頭
C．花房恒溫度控制 D．汽車駕駛
⒋ 理解一個(gè)控制現(xiàn)象，要明確控制的對象是什么，控制要達(dá)到什么目的和采取什么控制手段。例如，導(dǎo)彈控制系統(tǒng)控制的是導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的距離，目的是要擊中目標(biāo)（距離為零），分析這個(gè)控制系統(tǒng)，其控制的對象是（ ）
A．人 B．目標(biāo) C．計(jì)算機(jī) D．導(dǎo)彈
⒌ 電冰箱工作溫度設(shè)定在一定的范圍值，當(dāng)箱內(nèi)溫度變化超過設(shè)定的范圍值時(shí)，熱敏電阻的阻值也相應(yīng)地變化，通過熱敏電阻的變化，電流經(jīng)過三極管放大器的放大，帶動繼電器，控制壓縮的啟動，實(shí)現(xiàn)電冰箱的溫度控制。溫度的變化量是（ ）
A．輸入量 B．輸出量 C．控制量 D、設(shè)定量
⒍ 在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況不屬于影響其溫度控制的干擾因素的是（ ）
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．將熱菜或熱飯放入電冰箱中 D．在電冰箱外放一盆冷水
⒎ 人們首先發(fā)現(xiàn)了什么問題而發(fā)明了電冰箱（ ）
A．冰箱可以制作冰激凌 B．低溫可以保鮮
C．冰箱可以制作冰水 D．冰箱可以冰鎮(zhèn)啤酒
8 判斷題及填空：
⑴ 李明學(xué)習(xí)時(shí)，用手去調(diào)節(jié)臺燈的亮度，這種控制屬于自動控制。 （ × ）
⑵ 系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生直接影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。（ √ ）
⑶ 大年三十晚，王小軍在家忙于帖對聯(lián)，第一次粘穩(wěn)時(shí)發(fā)現(xiàn)對聯(lián)下端明顯偏向左邊，第二次經(jīng)過調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)對聯(lián)雖比上次有明顯好轉(zhuǎn)，但對聯(lián)下端仍有些偏向左邊，第三次調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)對聯(lián)上下已對齊。王小軍這一行為已構(gòu)成一個(gè)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （ √ ）
⑷ 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)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。
9 在加熱爐的溫度控制系統(tǒng)中，可能有哪些干擾因素？系統(tǒng)是如何克服干擾使?fàn)t溫穩(wěn)定在一定范圍的？
答：可能的干擾有：打開爐門，放入或取出東西；外界溫度的變化；電壓的變化等。采取的辦法是利用閉環(huán)控制。利用一個(gè)溫度傳感器，及時(shí)檢測溫度的變化，然后根據(jù)檢測的結(jié)果控制開關(guān)的狀態(tài)：當(dāng)溫度高時(shí)就切斷開關(guān)，當(dāng)溫度低時(shí)就接通開關(guān)加熱。
10 舉例說明控制的重要作用及意義。
答：汽車發(fā)動機(jī)失控，造成飛車；人類對某些疾病失去控制，給人類帶來威脅；生活中，煮飯失去控制，燒焦或煮不熟。
11 如圖：
圖中是聲控?zé)粝到y(tǒng)組成示意圖，根據(jù)你的理解和認(rèn)識回答下列問題。
⑴聲控?zé)舻膬?yōu)點(diǎn)有哪些？
⑵如果聲控?zé)舻母浇]有來人，而出現(xiàn)意外的聲響，如樓上或隔壁有人高聲說話或以動作發(fā)出聲響，靈敏度高的聲控?zé)粢矔?yīng)聲而亮。為避免這種情況你有什么好辦法？
⑶畫出聲控?zé)舻南到y(tǒng)框圖。
答案提示：
⑴ 關(guān)鍵詞：方便、節(jié)電
用墻上的開關(guān)去開燈或關(guān)燈，已是習(xí)以為常的事。但是，在一個(gè)黑暗的走廊里用手摸索著尋找電燈開關(guān)很費(fèi)事，對外來的生人更是難事；另外，人走了不關(guān)燈是常有的事，形成長明燈，浪費(fèi)電力。
聲控?zé)艟哂刑厥夤δ芘c應(yīng)用。比如，在公共樓道里安裝聲控?zé)艏确奖阌质‰姟?br/>所謂方便是指來到樓道里的人，只需發(fā)出一定量的聲響（如咳嗽一聲，排一下掌，跺一下腳）電燈就會自動點(diǎn)亮，而無需去找墻上的手操開關(guān)。所謂節(jié)電是指過了一小段時(shí)間，電燈又會自動熄滅，沒有人的時(shí)候，電燈處于熄滅狀態(tài)，不會出現(xiàn)長明燈。
把傳感器的靈敏度調(diào)小一點(diǎn)。
12 開環(huán)控制系統(tǒng)可用下面方框圖來描述。
試列舉出幾種常見的開環(huán)控制系統(tǒng)。
答：⑴水泵抽水控制系統(tǒng)
⑵普通家用電飯煲的煮飯控制
接通電源（輸入） 電飯煲 電熱盤 飯熟保溫
⑶遙控器控制電視系統(tǒng)
⑷ 騎自行車加速的控制
⑸
13 閉環(huán)控制系統(tǒng)可用下面方框圖來描述。試列出常見的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
答：⑴游泳池水位控制。
⑵籃球比賽運(yùn)動員投籃工作過程
⑶水箱水位控制
⑷人體溫度控制系統(tǒng)
輸入量
控制器
執(zhí)行器
控制量
被控對象
輸出量
給定量
比較器
控制器
執(zhí)行器
被控對象
控制量
被控量
檢測裝置
－
＋
①▲
控制器
②▲
③▲
④▲
⑤▲
圖甲 熱水機(jī)保溫自動控制系統(tǒng)
給定
水溫
比較器
控制器
（控制電路）
執(zhí)行器
（加熱器）
被控制對象
（ ）
加熱
時(shí)間
檢測裝置
被控量
（ ）
控制器
（ ）
執(zhí)行器
（繼電器）
被控對象
（電源）
輸出量
（ ）
打開、閉合
輸入量
（ ）
圖乙 人體熱輻射電源自動控制系統(tǒng)方框圖
飲水機(jī)
①▲
控制器
②▲
③▲
④▲
⑤▲
＋
－
驅(qū)動模塊
電梯橋廂
②
④
③
①
電流
傳感器輸入
（聲音信號）
控制器
開關(guān)（執(zhí)行器）
燈泡（被控對象）
輸出
（燈的亮滅）
溫度
內(nèi)鍋
帶動
自行車
傳動系統(tǒng)
腳踩的力
后輪
加速運(yùn)動
操縱
110控制中心
報(bào)警控制器
110報(bào)警
警員系統(tǒng)
出車處理

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