浙江省高考通用技術(shù)一輪精準(zhǔn)復(fù)習(xí)控制與設(shè)計(jì)

考點(diǎn)清單考點(diǎn)一控制的手段與應(yīng)用考向基礎(chǔ)一、控制的含義1.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

①目標(biāo)

發(fā)展,這就是控制。2.構(gòu)成控制的三要素:控制的②對象

是什么、控制要達(dá)到什么③

目的

和采取什么控制④手段

。溫馨提示對構(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)施的方式和方法二、控制的手段1.按控制過程中人工干預(yù)的情形分:(1)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)行的。(2)⑤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、⑥液壓

控制、⑦

電子

控制等。三、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,人類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、國防領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用?？枷蚧A(chǔ)考點(diǎn)二控制系統(tǒng)的工作過程與方式一、控制系統(tǒng)1.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①啟動(dòng)

信號。(2)輸出量:控制系統(tǒng)所要②控制

的信號,即③控制的目的

。3.控制系統(tǒng)通常分為:開環(huán)控制系統(tǒng)、④閉環(huán)

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⑤方框

來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié),

用⑥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。二、開環(huán)控制系統(tǒng)1.含義: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)。2.開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖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。三、閉環(huán)控制系統(tǒng)1.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

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:測量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端。(4)⑦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。溫馨提示開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較

開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)相同點(diǎn)

均包含被控對象、控制器、執(zhí)行器、控制量等組成成分

特征輸出量僅受輸入量控制根據(jù)被控量與給定量間的偏差控

制系統(tǒng)的運(yùn)行

信號傳遞單向雙向

組成

增加了檢測裝置和比較器

控制精度較低,需人工控制輔助較高,能通過反饋克服干擾例1

[2016浙江3月學(xué)考,28(1),2分]如圖所示是智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)示意

圖。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、快速引導(dǎo)駕駛員到達(dá)空余車位,其工作過程是:

中央處理器接收到超聲波車位探測器探測的車位信息,經(jīng)過處理后控制

信息發(fā)布器把空余車位信息通過引導(dǎo)屏和車位指示燈顯示出來。根據(jù)

示意圖及其描述,請回答下列問題。

根據(jù)上述描述,分析該車位引導(dǎo)系統(tǒng)的控制過程,在方框圖中“

”處填寫相應(yīng)的內(nèi)容。

引導(dǎo)屏和車位指示燈

解析本題考查控制系統(tǒng)的組成分析。該系統(tǒng)能根據(jù)探測器探測的車

位信息,使引導(dǎo)屏和車位指示燈顯示空余車位信息,控制器為中央處理

器,執(zhí)行器為信息發(fā)布器。答案①車位信息(超聲波車位探測器探測的車位信息)②中央處理器③信息發(fā)布器④空余車位信息考向突破開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的判斷方法方法內(nèi)容根據(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)信號雙向循環(huán)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)存在反饋例2

(2017浙江新高考聯(lián)盟期始考,10,2分)如圖所示是智能清潔機(jī)器

人,具有吸塵、防撞功能。吸塵系統(tǒng)用電機(jī)帶動(dòng)清掃刷轉(zhuǎn)動(dòng),清掃灰塵

并將灰塵集中于吸風(fēng)口處,由吸塵機(jī)構(gòu)制造的吸力將灰塵吸入灰塵存儲(chǔ)

器中。防撞系統(tǒng)中傳感器檢測周圍的障礙物,單片機(jī)對信號加以判斷,

控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪子改變方向,躲避障礙。如果吸塵系統(tǒng)與防撞系統(tǒng)的被

控對象分別為灰塵存儲(chǔ)器和輪子,則以下分析正確的是

()

A.吸塵系統(tǒng)屬于開環(huán)控制,防撞系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制B.吸塵系統(tǒng)的執(zhí)行器是吸力C.防撞系統(tǒng)的傳感器可以選用紅外傳感器D.防撞系統(tǒng)的控制器是單片機(jī)解析本題考查控制系統(tǒng)的組成分析。吸塵系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)清掃并吸收

灰塵,不存在反饋,因此屬于開環(huán)控制,吸塵機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器。防撞系統(tǒng)根

據(jù)障礙物的情況控制輪子的運(yùn)行,因此也屬于開環(huán)控制,控制器是單片

機(jī),因此D項(xiàng)正確,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。紅外傳感器無法檢測障礙物,不能作為

防撞系統(tǒng)的檢測裝置,因此C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案

D例3

[2017浙江新高考聯(lián)盟期始考,14(1)(2),4分]洲際彈道導(dǎo)彈是一種

無人駕駛的無翼飛行器,以慣性制導(dǎo)為主。慣性制導(dǎo)(inertialguidance)

是利用陀螺儀和加速度表組成的慣性測量裝置測量導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)參數(shù),控

制其按預(yù)定路線飛行的一種制導(dǎo)方式。整個(gè)制導(dǎo)系統(tǒng)由慣性測量裝

置、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。慣性測量裝置測出導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)參數(shù),計(jì)算

機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)測得的數(shù)據(jù)、發(fā)射前輸入的初始條件和重力影響等數(shù)據(jù),算

出導(dǎo)彈的實(shí)際飛行速度、航向、姿態(tài)和坐標(biāo),并將這些數(shù)據(jù)與制導(dǎo)程序

要求的預(yù)定值進(jìn)行比較,根據(jù)偏差值輸出相應(yīng)的制導(dǎo)指令,執(zhí)行機(jī)構(gòu)根

據(jù)制導(dǎo)指令控制導(dǎo)彈沿正確的路線飛行。請根據(jù)示意圖和描述,完成以

下任務(wù):

(1)該制導(dǎo)系統(tǒng)的控制手段和控制方式分別屬于

和

(在①

手動(dòng)控制;②自動(dòng)控制;③開環(huán)控制;④閉環(huán)控制中分別選擇合適的一項(xiàng),

將序號填寫在“

”處);(2)該控制系統(tǒng)的控制器和被控對象分別是

和

(在①陀螺儀;②計(jì)算機(jī);③加速度表;④洲際導(dǎo)彈中分別選擇合適的一項(xiàng),將序號填

寫在“

”處)。解析(1)、(2)題考查控制系統(tǒng)的組成分析。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制導(dǎo)

彈按照預(yù)定路線飛行,因此屬于自動(dòng)控制、閉環(huán)控制,控制器為計(jì)算機(jī),

被控對象為導(dǎo)彈。答案

(1)②④(2)②④考點(diǎn)三閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋考向基礎(chǔ)一、干擾因素含義:在控制系統(tǒng)中,除輸入量(給定值)以外,引起①被控量

變化的

各種因素稱為干擾因素。二、反饋1.含義:在自動(dòng)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②比較

的過程,稱為反饋。2.反饋方法: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③目標(biāo)

運(yùn)行的方法,稱為反饋方法。三、功能模擬法與黑箱方法1.功能模擬法:以功能和行為的相似性為基礎(chǔ),用“模型”模擬“原型”

的④功能

和⑤行為

的方法,就是功能模擬法。2.黑箱方法:通過對系統(tǒng)⑥輸入

與⑦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。溫馨提示反饋與閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程現(xiàn)象結(jié)果干擾因素系統(tǒng)的被控量偏離給定值檢測裝置檢測到發(fā)生偏離的被控量與輸入端的給定值比較,獲得偏差,完成反饋控制器根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被控量接近給定值總結(jié):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

方法技巧方法一

控制系統(tǒng)的組成分析1.根據(jù)控制系統(tǒng)名稱,分析控制系統(tǒng)的控制目的,先判斷該系統(tǒng)的被控對

象及輸出量、輸入量。注意:被控對象與輸出量之間的從屬關(guān)系,只要知道其中一個(gè)即可得到

另一個(gè);先找輸出量,反推輸入量。2.判斷開、閉環(huán)控制系統(tǒng)方法一:根據(jù)輸入量和輸出量。開環(huán)控制系統(tǒng):輸入量和輸出量都是狀態(tài)量;輸入量與輸出量一般單位

不同且不可比較。開環(huán)控制系統(tǒng)的目的:一種輸入狀態(tài)對應(yīng)一種輸出狀態(tài)。閉環(huán)控制系統(tǒng):輸入量一般是設(shè)定值,輸出量一般是實(shí)際值;輸入量與輸

出量單位相同且可以比較。閉環(huán)控制系統(tǒng)的目的:使被控量(實(shí)際值)保持在給定量(設(shè)定值)范圍內(nèi)。方法二:根據(jù)檢測裝置。(通常情況,若題干中出現(xiàn)“A檢測到B”的形

式,則A是檢測裝置,B不是輸入量就是輸出量。這時(shí)只要判斷B是輸入

量還是輸出量即可判斷開、閉環(huán))開環(huán)控制系統(tǒng):檢測裝置檢測輸入量。(此時(shí)檢測裝置不能寫入方框圖

中,不是反饋裝置)閉環(huán)控制系統(tǒng):檢測裝置檢測輸出量。(此時(shí)檢測裝置寫入方框圖,作為反饋裝置)3.完善方框圖先填被控對象和輸出量(被控量)、再填輸入量(給定量);判斷開、閉環(huán)

后,再根據(jù)被控對象找執(zhí)行器和控制量,最后找起核心控制作用的控制器;注意被控對象與輸出量(被控量)、執(zhí)行器與控制量的從屬關(guān)系,以及輸出量(被控量)和控制量的區(qū)別。例1

(2019屆浙江名校協(xié)作體聯(lián)考,10,2分)如圖所示是汽車的EPS電子

輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其工作原理:電子控制單元ECU根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到

的轉(zhuǎn)矩電壓信號、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和車速信號等,向電動(dòng)機(jī)發(fā)出指令,使電動(dòng)

機(jī)輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩,從而產(chǎn)生輔助動(dòng)力。下列關(guān)于

該控制系統(tǒng)的說法中,正確的是

()A.轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的信號參與反饋B.車速信號不屬于輸入量C.控制量是轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩D.被控對象是電動(dòng)機(jī)解析本題考查控制系統(tǒng)的組成分析。對于該EPS電子輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng),

被控對象是車輪,輸出量是車輪的轉(zhuǎn)向,輸入量是轉(zhuǎn)矩電壓信號、轉(zhuǎn)動(dòng)

方向和車速信號等,執(zhí)行器是電動(dòng)機(jī),控制量是電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)大小和

方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩,屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。綜上,故選C。答案

C方法二

分析影響控制系統(tǒng)運(yùn)行的干擾因素時(shí)的注意事項(xiàng)1.干擾既存在于閉環(huán)控制系統(tǒng)中,也存在于開環(huán)控制系統(tǒng)中。2.干擾因素通常作用在被控對象上,其作用是使被控量偏離給定值。3.通?？刂葡到y(tǒng)中的干擾因素不止一個(gè),因此必須對可能存在的干擾進(jìn)

行全面的調(diào)查和分析。但并非所有干擾都需要采取抗干擾措施來克服,

因?yàn)槿魏慰垢蓴_措施的實(shí)現(xiàn),都意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜