資源簡介

專題八 控制與設(shè)計
1、公開汽車車門的開關(guān)由司機操作，司機操作開關(guān)裝置，電流控制“電磁閥”的啟閉，電磁閥決定壓縮空氣的流向，最后由壓縮空氣推動活塞開門或關(guān)門。公共汽車車門的開關(guān)控制屬于（ D ）
A、機械控制 B、電子控制 C、液壓控制 D、氣壓控制
2、平移型感應(yīng)自動門控制系統(tǒng)的工作過程是：傳感器檢測到人，觸發(fā)開門系統(tǒng)的開關(guān)，把門打開。該控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是：
A、門 B、傳感器 C、主控器 D、電機
3、下列屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是
A、學(xué)校里的定時鈴聲控制系統(tǒng)
B、抽水馬桶的水箱水位控制系統(tǒng)
C、電冰箱溫度控制系統(tǒng)
D、能根據(jù)交通路口車流量的大小自動改變、調(diào)整紅綠燈時間的紅綠燈控制系統(tǒng)
4、關(guān)于控制，下列說法不正確的是( )
A、能將控制的結(jié)果反饋回來與期望值進行比較，并根據(jù)它們的誤差及時間調(diào)整控制作用的系統(tǒng)，稱為閉環(huán)系統(tǒng)
B、手動控制系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)最大的區(qū)別在于控制的過程中需不需要人的直接干預(yù)
C、在控制過程中，所有能引起被控量量值變化的各種因素都可以稱只為干擾
D、閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量的偏差
5、以下屬于交通路口紅綠燈按時間自動控制系統(tǒng)的干擾因素的是( )
A、穿過斑馬線的人群 B、正常按紅綠燈指揮的車輛
C、闖紅燈行駛的違規(guī)車輛 D、使紅綠燈產(chǎn)生頻閃的電磁波
6、聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)中，傳感器接收聲音信號，經(jīng)控制電路處理后驅(qū)動開關(guān)接通或關(guān)閉燈泡。該系統(tǒng)的控制對象是燈泡，控制量是
A、燈泡的發(fā)光 B、聲音的大小 C、電源電壓的高和低 D、開關(guān)的通與斷
7、張偉同學(xué)設(shè)計了國旗自動升旗的簡易控制裝置，其基本的原理是：通過定時器控制電動機，用電動機帶動國旗上升。對該控制系統(tǒng)，以下的說法中，不合理的是( )
A、定時器設(shè)定的時間就是國歌播放的時間
B、國旗的上行速度=旗桿長度/國歌播放時間
C、該控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制系統(tǒng)
D、該控制系統(tǒng)的被控對象就是國旗上升的速度
閱讀以下材料，回答第8-11題
許多商店和旅館都采用的自動門的工作過程為：當(dāng)人走近自動門時，門上方的檢測裝置檢測到人體信號，控制電路接收到該信號后，便發(fā)出相應(yīng)的指令，啟動電機轉(zhuǎn)動，帶動門自動打開；當(dāng)人里開門口一段時間后，控制電路將作出判斷，通知電機反向轉(zhuǎn)動，門又自動關(guān)閉。
8、門上方的檢測裝置是( )
A、濕度傳感器（感應(yīng)濕度強、弱的元件）
B、溫度傳感器（感應(yīng)溫度強、弱的元件）
C、光敏傳感器（感應(yīng)光線強、弱的元件）
D、紅外線傳感器（感應(yīng)紅外線強、弱的元件）
9、該控制系統(tǒng)中自動門、電機的轉(zhuǎn)動分別充當(dāng)?shù)氖? )
A、控制器、控制量 B、執(zhí)行器、被控對象
C、被控對象、控制量 D、控制量、執(zhí)行器
10、商店的自動門突然不能開啟了。下列有關(guān)其故障分析的說法，不正確的是( )
A、檢測裝置出現(xiàn)故障，不能感應(yīng)到人體信號 B、電機不能轉(zhuǎn)動了
C、控制電路中出現(xiàn)短路 D、自動門太重
11、下列屬于自動門控制系統(tǒng)干擾因素的是( )
A、靠近門的小狗 B、門口的行李箱
C、從門口駛過的汽車 D、門外的高亮度景觀燈
根據(jù)以下材料回答12-14題
隨著生活節(jié)奏的加快，智能化保潔機器人也應(yīng)運而生。通過該保潔機器人的清潔控制系統(tǒng)可通過電機帶動毛刷旋轉(zhuǎn)，自動將地面上的毛屑收集到垃圾盒內(nèi)；它的最大特點是配有12個感應(yīng)器，有很好的防撞控制能力，當(dāng)保潔機器人遇到障礙物時自動轉(zhuǎn)移方向；如果電池報警，保潔機器人會自動找到充電器充電，充電完畢后會回到原地繼續(xù)工作。
12、該保潔機器人的防撞控制系統(tǒng)的控制方式及其反饋裝置分別是( )
A、開環(huán)控制、感應(yīng)器 B、閉環(huán)控制、電機
C、開環(huán)控制、電機 D、閉環(huán)控制、感應(yīng)器
13、該保潔機器人在進行清掃工作時，清潔控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是( )
A、清潔器上的毛刷 B、電機
C、感應(yīng)器 D、地板上的毛屑
14、該保潔機器人的設(shè)計主要體現(xiàn)的設(shè)計的一般原則是( )
A、美觀性原則 B、實用性原則
C、可持續(xù)發(fā)展性原則 D、經(jīng)濟性原則
閱讀下列材料，回答第15-16
現(xiàn)在很多高層建筑都自備有樓頂水塔，為了保證供水，水塔都備有自動抽水控制系統(tǒng)，當(dāng)水位低于最低水位線時，水位傳感器將缺水信號傳至控制器，控制器接通水泵電源，水泵開始工作，水位開始上升。當(dāng)水位升至設(shè)定的最高水位時，最高水位線處的水位傳感器將水位信號傳至控制器，控制器將水泵電源切斷，停止抽水，直到將水用到低于最低水位時再次啟動水泵抽水。
15、下列說法錯誤的是( )
A、該系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng) B、該控制系統(tǒng)輸入量為水位信號
C、從執(zhí)行部件看該控制為電子控制 D、該系統(tǒng)被控對象是水泵
16、水塔使用時間長了，需要進行消毒清理，一般做法要把水塔的水放空，這時既要使這一自動抽水控制系統(tǒng)停止工作，又要能及時恢復(fù)正常運行，這就需要新的控制來實現(xiàn)對該系統(tǒng)的控制與調(diào)整，下列選項中最佳的控制方法是( )
A、對最低水位傳感器加裝電子控制器，是該控制器能暫時失效，并能控制恢復(fù)
B、加大水塔的放水量，使水泵進水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水塔的放水量，從而可以放空水塔的水
C、給控制系統(tǒng)加裝遠(yuǎn)程電話遙控電源控制器，通過電話遙控該系統(tǒng)的供電電源
D、將最低水位的傳感器裝在一根軌道上，通過可遙控步進電機控制其上下移動，使其可以移動至水塔底部。
17、在控制系統(tǒng)中存在著干擾因素，影響著控制系統(tǒng)的正常工作。下面關(guān)于干擾因素的說法錯誤的是( )
A、除輸入量外，能引起被控量變化的各種因素都是干擾因素
B、干擾因素對控制系統(tǒng)的影響情況是決定控制系統(tǒng)采用開環(huán)還是閉環(huán)的重要因素
C、閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過反饋環(huán)節(jié)克服干擾因素，使被控量穩(wěn)定在給定的范圍內(nèi)
D、干擾因素只存在于閉環(huán)控制系統(tǒng)中，而不存在于開環(huán)控制系統(tǒng)中。
18、“深藍(lán)”是一臺RS/6000SP型超級計算機，共裝有32個并行處理器， 每秒能分析2億步棋。“深藍(lán)”對每步棋作出決定前，要考慮下棋子、位置、步調(diào)、保王四個主要方面。同時，“深藍(lán)”內(nèi)存貯了幾乎世界上所有的棋譜，對于棋王卡斯帕羅夫過去下過的每一局棋都了如指掌，而且心無旁騖。包裝后的“深藍(lán)”也可以在下棋過程中由人改變程序，根據(jù)棋面及時調(diào)整戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，表現(xiàn)出人性化的某些智能性。“深藍(lán)”用的控制方法是（ ）
A、功能模擬法 B、黑箱方法
C、反饋方法 D、智能方法
19、電冰箱能使食物長期存放，在這一控制系統(tǒng)中，熱敏電阻檢測到實際溫度與設(shè)定溫度比較，如果存在著偏差，經(jīng)控制電路處理后驅(qū)動制冷裝置工作，使電冰箱溫度穩(wěn)定在給定值附近。該系統(tǒng)的執(zhí)行器是（ ）
A．熱敏電阻 B．控制電路 C．制冷裝置 D．電冰箱
20、（2008.10浙江高考）如圖所示為某種抽水馬桶水箱的結(jié)構(gòu)示意圖：浮球和連桿用螺紋連接，通過調(diào)節(jié)連桿長度來設(shè)置給定水位，當(dāng)水位上升到給定水位時，浮球帶動連桿裝置關(guān)閉進水閥。如果往進水閥方向調(diào)節(jié)浮球，縮短連桿長度，那么產(chǎn)生的后果是（ ）
A．降低給定水位高度
B．增加給定水位高度
C．不影響給定水位高度
D．降低實際水位高度
二、分析評價題：
21、水泵抽水灌溉農(nóng)田只要接通電源，電機就帶動水泵工作，將水從水源處抽到干旱的農(nóng)田中。在這個過程中，需要人員不時觀察水位，以確保農(nóng)田的水適量，這就增加了人的勞動強度。為降低人的勞動強度，某學(xué)生設(shè)計出兩種方法。
第一種方法：在該控制系統(tǒng)中加入定時器，根據(jù)情況設(shè)定抽水的時間，時間到水泵停止工作。請在有“________”處補充方框圖。
①設(shè)定抽水時間 ②定時器 ③水流量 ④農(nóng)田
第二種方法：設(shè)定農(nóng)田水位，增加一個檢測水位的裝置----水位電極，檢測農(nóng)田的實際水位，并把測量值返回到輸入端，通過具有計算功能的比較器，與給定值比較，當(dāng)實際水位低于設(shè)定水位時，控制器控制水泵繼續(xù)抽水，反之停止。請在下面的方框圖補充完整。
①水泵 ②水流量 ③農(nóng)田 ④水位電極 ⑤實際水位
22、下圖是家用燃?xì)鉁p壓閥的工作原理圖，其工作原理是：
當(dāng)鋼瓶開關(guān)打開后，石油氣經(jīng)過進氣嘴到加壓室，內(nèi)部壓力漸漸升高，導(dǎo)致由彈簧壓著的橡膠薄膜向上凸起，杠桿右端隨之向上移動，左端則向下利用閥墊壓緊進氣嘴，控制進氣量，使減壓室氣壓不再上升，同時上氣室中的空氣由呼吸孔迅速排除.
當(dāng)打開燃?xì)庠罹唛_關(guān)后，石油氣從出氣孔流出。減壓室氣壓下降，橡膠薄膜下凹代工杠桿右端下移，左端帶動閥墊上移，使進氣嘴變大，進氣量增加，壓力回升，同時外部氣體迅速進入上氣室。
這樣反復(fù)調(diào)節(jié)過程使減壓室的壓力總是恒定的，即不論進氣壓力偏大還是偏小，出口壓力總是穩(wěn)定的，從而起到減壓和穩(wěn)壓的作用
(1)減壓閥的控制過程___閉環(huán)_____（填“開環(huán)”或“閉環(huán)”）
(2)減壓閥在工作過程中存在哪些干擾因素？（說出三點）
答案：①燃?xì)庠罹叩某鰵饬浚?dāng)燃?xì)庠畹男o調(diào)到高檔時，出氣量就多；當(dāng)燃?xì)庠畹男o調(diào)到低檔時，出氣量就少，這是主要干擾因素。
②減壓閥的呼吸孔，當(dāng)減壓閥的呼吸孔阻塞或不暢通時會對減壓閥工作產(chǎn)生干擾。
③液化氣瓶內(nèi)的壓力，當(dāng)瓶內(nèi)的氣體不足時壓力會減小，會對減壓閥工作產(chǎn)生干擾。
(3)畫出此控制過程的方框圖。
23電腦的CPU散熱控制系統(tǒng)一般由散熱風(fēng)扇、金屬散熱片、相關(guān)的控制電路和測溫電路構(gòu)成。工作過程為：啟動后風(fēng)扇先工作，由測溫電路檢測CPU的溫度，若測得溫度低于設(shè)定溫度，則使散熱風(fēng)扇處于低轉(zhuǎn)速；若測得溫度等于或大于設(shè)定溫度，則使散熱風(fēng)扇處于高轉(zhuǎn)速，從而控制CPU的溫度。根據(jù)所給材料回答以下問題
CPU散熱控制系統(tǒng)控制方式屬于___B____控制。（選其中合理的一項A.開環(huán)B.閉環(huán)）
根據(jù)提干相關(guān)信息及控制方框圖知識，請補充完整CPU散熱控制系統(tǒng)方框圖相應(yīng)的內(nèi)容。
①控制電路 ②散熱風(fēng)扇 ③轉(zhuǎn)速 ④CPU ⑤實際溫度 ⑥測溫電路
24、分析評價題：左下圖是禽蛋孵化恒溫箱，右下圖是該孵化恒溫箱的溫度自動控制原理圖。剛接通電源時，由于恒溫箱內(nèi)溫度低于設(shè)定溫度（10-60·C），溫度傳感器向電子控制器傳感孵化箱內(nèi)的低溫信息，電子 控制器即向孵化箱內(nèi)的電加熱管輸送220V的交流電壓，電加熱管受電發(fā)熱加溫。隨著恒溫箱的溫度緩慢上升，當(dāng)達到設(shè)定溫度60·C時，溫度傳感器向電子控制器傳遞孵化箱內(nèi)的高溫信息，電子控制器自動切斷電加熱管上的工作電壓，電加熱管停止發(fā)熱。當(dāng)箱內(nèi)溫度降低至10·C，電加熱管在發(fā)熱。如此循環(huán)，使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定的孵化恒溫溫度。
（1）請根據(jù)其工作原理，補充完整孵化恒溫箱溫度自動控制系統(tǒng)方框圖。
被控量
給定量 + （ ⑤ ）
（設(shè)定溫度）
①電子控制器 ②電子加熱管 ③電流 ④孵化箱 ⑤孵化箱內(nèi)實際溫度 ⑥檢測與反饋
25、小明同學(xué)在學(xué)校看到園林工人在炎熱的夏天都要頂著炙熱的陽光給花草樹木澆水，他好奇地向工人們?yōu)槭裁床辉谠缤頉]有陽光時澆水，工人告訴小明因為花草樹木在炙熱的太陽下水分揮發(fā)過快，不及時澆水會枯萎。為此小明設(shè)計了一個如圖所示的自動控制噴灌系統(tǒng)，利用水分的蒸發(fā)量來進行自動控制。
工作過程為：根據(jù)需要在水分蒸發(fā)里加入適量水，當(dāng)蒸發(fā)掉一部分水時，在彈簧彈力作用下，觸點開關(guān)上拔，電路接通，水泵將地下水壓上地面通過噴頭噴射，其中有水滴落入蒸發(fā)盤中。當(dāng)蒸發(fā)盤的水達到一定量時，觸點開關(guān)下?lián)埽娐窋嚅_，停止噴動。據(jù)此回答以下幾個小題。
該控制系統(tǒng)是：___閉環(huán)_____（填“開環(huán)”或“閉環(huán)”）控制系統(tǒng)。為什么要采用這種控制方式？請做簡要的分析。
分析：因為要根據(jù)蒸發(fā)量來實現(xiàn)較為精確的控制，需要借助反饋環(huán)節(jié)才能較為精確的控制，所以采用閉環(huán)控制方式。
（2）根據(jù)其工作過程，將該控制系統(tǒng)方框圖補充完整
①給定噴水量 ② 水泵 ③ 噴水量 ④連桿結(jié)構(gòu)
（3）該控制系統(tǒng)還存在一些缺點，如觸點開關(guān)接通后，只要有少量水落入水分蒸發(fā)盤中就會導(dǎo)致開關(guān)斷開，這樣開光通斷過于頻繁容易損壞設(shè)備，請為解決這一問題提出一個優(yōu)化方案。
答案：觸點開關(guān)斷開到接通彈簧要發(fā)生壓縮形變，所以觸點接通后，應(yīng)能克服一定彈簧發(fā)生形變所產(chǎn)生哦力，例如上方使用磁性觸點。這樣只有當(dāng)蒸發(fā)盤的水到達了給定水位時，電路才斷開。
26 如圖所示是一種紅外感應(yīng)自動干手器。它有紅外線發(fā)射和接受裝置，當(dāng)受伸到干手器下方并靠近紅外線發(fā)射裝置時，部分紅外線被反射到接收裝置，控制電路工作，使電磁繼電器常開觸點閉合，風(fēng)扇與加熱器開始工作，受傷的水很快就被吹干了。當(dāng)手移開后干手器自動關(guān)閉。
（1）請根據(jù)上面的材料，補充完整自動干手器控制系統(tǒng)的方框圖。
①發(fā)輻射紅外線 ②接收裝置 ③電磁繼電器 ④風(fēng)扇和加熱器 ⑤熱風(fēng)
（2）小嵐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小朋友無意識走到干手器附近時，干手器也會工作。她還發(fā)現(xiàn)很多小朋友把公共場所的干手器當(dāng)做游戲玩具，手干了也不走開。于是她想設(shè)計一種能識別干和濕的干手器，當(dāng)手具有一定濕度以上的時候，干手器工作，手被吹干到一定程度干手器就馬上停止。如果要設(shè)計這樣的干手器，應(yīng)該考慮___閉環(huán)_____（填“開環(huán)”或“閉環(huán)”）控制系統(tǒng)。
27、在養(yǎng)雞場給雞飲水如采用放在地上的普通水槽，容易被雞踩翻和污染，不能保證水槽中的水量。為此趙明同學(xué)設(shè)計了一個掛在空中的雞用飲水器方案，圖為其結(jié)構(gòu)原理示意圖。設(shè)飲水盤中的虛線為設(shè)計水位，當(dāng)飲水盤水位下降到一定值時，飲水盤重量減輕，彈簧使水閥控制桿向上運動，將出水閥打開，水從進水管流入飲水盤，當(dāng)水位達到設(shè)計高度后，飲水盤重量增加，對拉簧的拉力增加，使水閥控制桿向下運動，關(guān)閉水閥。因此，飲水盤中的水位能自動維持在設(shè)計高度上。該控制系統(tǒng)中：
(1)彈簧的作用是什么
(2)畫出自動飲水機的控制系統(tǒng)框圖。
答案：(1)彈簧有兩個作用，一是檢測水位的變化，二是控制水閥的開和關(guān)。
控制系統(tǒng)的框圖如下：
輸入量
①
控制器
②
執(zhí)行器
（水泵）
控制量
③
被控對象
④
輸出量
（農(nóng)田的實際水）位
輸入量
(設(shè)定水位)
－
＋
比較器
控制器
③
②
⑤
④
①
預(yù)設(shè)壓力
－
＋
比較器
杠桿系統(tǒng)
減壓室
干擾
減壓室的氣壓
彈簧
閥墊
－
＋
設(shè)定溫度
比較器
①
④
③
⑤
⑥
②
控制器
①
控制器
②
控制器
④
控制器
⑥
輸入量
①
連桿結(jié)構(gòu)
比較器
觸點開關(guān)
②
被控量
③
④
( ① )
②
③
④
( ⑤ )
給定水位
水位差
彈簧控制
水閥
飲水盤
實際水位
彈簧檢測
－
＋

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