技術(shù)與設(shè)計2-4控制及其設(shè)計知識點歸納及練習

通用技術(shù)技術(shù)與設(shè)計2第四章控制及其設(shè)計一、學(xué)考考點1．

控制手段與應(yīng)用2．

控制的工作過程與方式3．

閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾及其反饋4．

控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施二、知識點歸納一、控制手段與應(yīng)用1、人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。例如，人力三輪車轉(zhuǎn)彎過程中的方向控制問題，其控制的對象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较?，控制的手段是騎車人通過雙手轉(zhuǎn)動車把，改變前輪的方向并帶動后輪。從控制過程中人工干預(yù)的情形來分，控制有人工控制和自動控制（有無人直接參與)。按照執(zhí)行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。當然，在很多控制事例中，控制的手段又可以是綜合的。二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。控制系統(tǒng)通常又分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。1、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)。對于開環(huán)控制系統(tǒng)，通常可以用下面的方框圖來描述：控制量被控對象執(zhí)行器控制器輸入量輸出量被控對象執(zhí)行器控制器2、控制系統(tǒng)可以把輸出量返回到輸入端與給定值進行比較，構(gòu)成一條閉合回路。我們把系統(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)。三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋1.干擾因素在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。有的干擾因素是由于環(huán)境造成的，有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導(dǎo)航信號的手機信號等。在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個?？刂葡到y(tǒng)在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。2、反饋：控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。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)期的目標運行的方法，稱為反饋方法。閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。由于某種干擾因素的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定值時，閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋壞節(jié)能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較，控制器根據(jù)比較得到的偏差信號進行調(diào)節(jié)，從而使系統(tǒng)的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。所以，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)本身不能對被控量的偏差進行調(diào)整和補償。也就是說，由于某種干擾信號的作用使輸出信號出現(xiàn)非正常狀態(tài)時，系統(tǒng)本身沒有自動糾正的能力，要進行糾正，必須借助于人工。所以，開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精確度（或稱控制精度)相對比較低。但如果控制系統(tǒng)中各組成元件的特性比較穩(wěn)定，而且外界的干擾相對較小，則開環(huán)控制系統(tǒng)也可以保證一定的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)簡單，適用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點是控制精度高，不論何種原因造成系統(tǒng)的輸出量偏離給定量，閉環(huán)控制系統(tǒng)都會產(chǎn)生控制作用來減小這一偏差。與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計比較麻煩，結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動控制中廣泛采用的一種控制方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施要設(shè)計好一個控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個系統(tǒng)要達到的目的是什么，所要控制的對象是什么，被控對象有哪些重要的特性，被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設(shè)計方案既能達到目的，又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)，如何選擇設(shè)備和元件，等等。設(shè)計一個控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對控制精度的要求以及條件的可行性而定?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計方案，還包括畫出必要的設(shè)計圖紙（控制電路設(shè)計或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計)和實施圖紙、撰寫設(shè)計說明書等。開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計相對比較簡單，在明確設(shè)計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計第一，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。第二，控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)。第三，閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。在進行閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計時，幾項控制要求之間往往會產(chǎn)生矛盾，需要結(jié)合具體問題全面解決或有所側(cè)重地解決。隨堂練習1、恒溫魚缸的出現(xiàn)使得非熱帶地區(qū)也可以養(yǎng)殖熱帶魚，它的工作原理是，當溫度傳感器檢測到缸內(nèi)水溫低于設(shè)定溫度時，控制器控制電熱棒加熱。當水溫達到設(shè)定溫度時，電熱棒停止加熱，據(jù)此分析該恒溫控制系統(tǒng)中的輸出量是（）A實際水溫B傳感器C控制器D電熱棒2、高速公路收費站已逐漸普及ETC,在高速公路收費站出口車輛駛?cè)隕TC(高速公路電子收費系統(tǒng))車道時,ETC系統(tǒng)對車輛身份進行識別并扣除通行費用后，電動欄桿自動抬起放行，該控制系統(tǒng)屬于()自動控制、開環(huán)控制B、人工控制、閉環(huán)控制自動控制、閉環(huán)控制D、人工控制、開環(huán)控制、3、公路上超速攝像頭可抓拍超速違法行為，汽車超速檢測系統(tǒng)的工作流程如下：測速雷達測量出汽車的車速，主機根據(jù)測量結(jié)果做出判斷后，控制攝像頭對超速汽車進行拍攝這個控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器是（）A汽車B主機C攝像頭D測速雷達4、關(guān)于下圖閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖，說法正確的是（）A圖中的箭頭表示信息傳遞方向B圖中的方框表示控制系統(tǒng)中的環(huán)節(jié)C描述的是控制系統(tǒng)的組成和工作過程D控制系統(tǒng)方框圖是一種技術(shù)語言5、使用停車場智能車位顯示系統(tǒng)能夠快速、準確顯示空余車位，控制系統(tǒng)方框圖姐下，該控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器是（)A車位顯示屏B探測車位信息C空余車位信息D信息發(fā)布芯片6、.蔬菜大棚可以讓我們吃到反季蔬菜，它的濕度控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，其工作原理是：傳感器獲取大棚內(nèi)濕度數(shù)據(jù)，控制器根據(jù)據(jù)實際濕度與設(shè)定濕度的差值，或開啟排風循環(huán)扇降低濕度，或開啟加濕機增加濕度，直至達到設(shè)定值，從而保持大棚濕度恒定。判定該控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制的理由是（）A控制電路能發(fā)出控制指令B傳感器能獲取大棚內(nèi)部的濕度值C執(zhí)行器是加濕器和風扇D存在反饋環(huán)節(jié)7、冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，不屬于影響其溫度控制的干擾因素是（）A、頻繁開關(guān)冰箱門B、把熱菜放入電冰箱中C、電冰箱所在房間的溫度從20度變到30度D、把電冰箱冷藏溫度設(shè)定為4度8、如圖所示是一款新型太陽能飯盒，可以利用太陽加熱實現(xiàn)飯盒盒保溫。該飯盒的保溫控制系統(tǒng)中，被控量是（）A飯盒B飯盒內(nèi)實際溫度C太陽能D飯盒內(nèi)的食物9、家用轎車都有倒車雷達。倒車雷達的工作過程是:車尾的探頭傳感器接收超聲波信號傳遞給控制器，控制器依據(jù)車體與障礙物間的距離和方位信息，控制蜂鳴器是否發(fā)出警報。為提高該系統(tǒng)的性能，需要對其進行優(yōu)化，以下屬于影響該系統(tǒng)優(yōu)化的因素是（）A、控制器的性能B、障礙物和車之間的距離C、探頭的探測精度D、探頭的數(shù)量10、開環(huán)控制系統(tǒng)中必有反饋環(huán)節(jié)（）A正確B錯誤11、燃氣熱水器是某些家庭常用熱水裝置，燃燒天然氣加熱進入熱水器管道中的自來水。水溫控制過程為；溫度傳感器檢測實際出水溫度，若低于設(shè)定值，控制器加大天然氣進氣量加劇燃燒，使水溫升高；若高于設(shè)定值控制器減少天然氣進氣量，使水溫降低，讓水溫保持在設(shè)定值。對該控制系統(tǒng)的分析，以下說法正確的是（）A該控制系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜屬于抽象系統(tǒng)B該控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)C系統(tǒng)的輸入量是天然氣D溫度傳感器是監(jiān)測裝置，但不屬于反饋環(huán)節(jié)12、圖示自行車夜用警示燈，在夜晚騎行時，當內(nèi)置感應(yīng)器檢測到自行車在運動，內(nèi)部控制芯片控制LED警示燈閃爍，當自行車靜止超過30秒，警示燈熄滅。該控制系統(tǒng)中的被控對象是()A自行車B內(nèi)置感應(yīng)器CLED警示燈D內(nèi)部控制芯片13、導(dǎo)彈通過制導(dǎo)方式跟蹤目標,并依靠自身動力裝置飛行，在飛行中遇到氣流會使導(dǎo)彈偏離預(yù)設(shè)路線。導(dǎo)彈控制系統(tǒng)實時檢測導(dǎo)彈位置與預(yù)設(shè)路線之間的偏差，并不斷調(diào)整其飛行路線導(dǎo)向目標。"氣流”被視為該控制系統(tǒng)的()A控制量B干擾因素C被控量D輸入量14、控制分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。下列控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制的是()A抽水馬桶自動上水控制系統(tǒng)B冰箱溫度控制系統(tǒng)C魚缸恒溫控制系統(tǒng)D聲控燈開關(guān)控制系統(tǒng)15、常見的煙霧報警滅火系統(tǒng)由煙霧探測器、控制器、蜂鳴器、噴淋裝置等組成。對該系統(tǒng)進行優(yōu)化不需要考慮的因素是()A噴淋裝置的性能B控制器的可靠性C自來水的溫度D煙霧探測器的靈敏度16、要對紙的原料進行處理，需要嚴格處理紙漿。如圖所示為紙漿濃度控制系統(tǒng)示意圖。其工作原理是:傳感器檢測來自取樣閥的配漿濃度,根據(jù)與設(shè)定值的偏差，控制器控制電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)清水流量,使配漿濃度達到設(shè)定值。下列關(guān)于該控制系統(tǒng)的描述正確的是()A輸入量是配漿濃度設(shè)定值口B有比較環(huán)節(jié)C執(zhí)行器為電動調(diào)節(jié)閥D輸入量是清水流量17、、多功能恒溫電熱水壺有保溫功能。當壺內(nèi)水溫低于于設(shè)定溫度時，自動加熱，該控制系統(tǒng)屬于（）A手動控制、閉環(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、開環(huán)控制18、空調(diào)使人們的生活更加舒適。在室內(nèi)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中，以下不屬于影響其溫度控制的干擾因素是（）AA、以上都是B、室內(nèi)人數(shù)增加C、室內(nèi)窗戶被打開D、在室內(nèi)燒水19、惡劣天氣中的陣風不是影響飛機穩(wěn)定飛行的干擾因素（）A正確B錯誤20、閉環(huán)控制系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)，反饋環(huán)節(jié)的主要作用是提高控制精度()A正確B錯誤21、抽水馬桶的水箱水位控制系統(tǒng)屬于()A人工控制、閉環(huán)控制B自動控制、閉環(huán)控制C自動控制、開環(huán)控制D人工控制、開環(huán)控制22、有一款智能化的太陽能草坪燈，夜晚自動打開，白天燈會熄滅。在該控制系統(tǒng)中，被控對象是()A光照B燈C太陽能板D開關(guān)23、某款豆?jié){機的保溫控制系統(tǒng)框圖如下。對該控制系統(tǒng)分析正確的是()A檢測裝置檢測的是給定溫度B被控對彖是豆?jié){機C執(zhí)行器是加熱管D該控制系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)為了節(jié)約，樓道里大多安著聲控燈。聲控燈系統(tǒng)屬于開環(huán)控制系統(tǒng)()A正確B錯誤25、家用普通魚缸通過水溫控制系統(tǒng)可使魚缸水溫保持在設(shè)定的溫度。其控制方框圖如下,下列于魚缸溫度控制系統(tǒng)干擾因素的是(）A更換大功率加熱棒B從魚缸中放出少量水C向魚缸加入涼水D電壓波動26、以下各種控制系統(tǒng)中屬于閉環(huán)控制的是()A動車上的煙霧報警系統(tǒng)B家用空調(diào)的溫度控制系統(tǒng)C酒店的自動門控制系統(tǒng)D學(xué)校樓道的聲控燈系統(tǒng)27、小明用微波爐加熱食物.設(shè)定時間為一定時間，時間到后.微波爐停止工作。這個控制系統(tǒng)屬于()A閉環(huán)控制、自動控制B開環(huán)控制、人工控制C開環(huán)控制、自動控制D閉環(huán)控制、人工控制28、電熱水器溫度自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖如下。當熱電偶檢測到箱內(nèi)水溫低于設(shè)定值時，控制電路控制加熱絲工作，加熱儲水箱中的水，待水溫達到設(shè)定值后,加熱絲停止工作，使箱內(nèi)水溫保持在設(shè)定溫度。下列關(guān)于該控制系統(tǒng)的說法正確的是()A控制器是控制電路B被控量是箱內(nèi)水溫aC被控對象是加熱絲D執(zhí)行器是熱電偶29、我們的校園鈴聲系統(tǒng)屬于一種開環(huán)控制系統(tǒng)（）A正確B錯誤30、許多公共衛(wèi)生間安裝了自動感應(yīng)式干手器。當手靠近感應(yīng)區(qū)域時，熱風就會自動吹出，大約10秒后自行停上，除非再用手靠近該區(qū)域。下列分析正確的是（）A該控制系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)B該控制系統(tǒng)的控制器是吹風電機C該控制系統(tǒng)有檢測環(huán)節(jié)D該控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制票統(tǒng)31、有一種自動恒溫干衣機可在烘干衣服時干衣機內(nèi)溫度恒定，避免衣服被燒壞。其溫度控制系統(tǒng)方框圖如下，該控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是（）A控制電胳B干衣機C濕度傳感器Ｄ電熱絲32、在某個控制系統(tǒng)中,除輸入量(給定值)外，引起被控量變化的各種因素統(tǒng)稱為干擾因素。關(guān)于干擾因素,下列說法不正確的是（）A干擾因素對控制系統(tǒng)的影響是破壞性的，甚至是致命的，因此一定要克服所有干擾因素B在控制系統(tǒng)中干擾因素可能有一個也可能有若干個C射擊時，風雨都是子彈命中目標的干擾因素D在設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)盡力避開或抑制干擾因素對系統(tǒng)的影響33、當有人攜帶違禁品通過安全檢測門，檢測門立即發(fā)出聲音報警。該報警控制系統(tǒng)屬于（）A自動控制、閉環(huán)控制B人工控制、開環(huán)控制C人工控制和閉環(huán)控制D自動控制、開環(huán)控制34、某公司設(shè)計了一款無線遠程控制開關(guān)，當該產(chǎn)品接入互聯(lián)網(wǎng)后，用戶可通過智能手機的APP實現(xiàn)遠程控制。設(shè)計此款開關(guān)時，可以不考慮的因素是（）A無線開關(guān)使用的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境B智能手機的充電接口類型C無線控制開關(guān)的外形和尺寸D智能手機App界面的友好程度35.智能停車收費系統(tǒng)可識別機動車車牌進行處理。車輛到達停車場出口,系統(tǒng)自動識別車牌，驗證車輛相關(guān)信息，決定開啟閘門或提示收費。該控制系統(tǒng)屬于（）A自動控制、閉環(huán)控制B自動控制、開環(huán)控制C人工控制、閉環(huán)控制D人工控制、開環(huán)控制36、為了保證安全駕駛，交通部門的超速檢測系統(tǒng)能自動檢測和記錄超速的車輛。測速雷達通過測量汽車的車速，由控制器根據(jù)車速控制攝像斗抓拍超速車輛?？刂品娇驁D如圖所示，關(guān)于該控制系統(tǒng)的理解正確的是（）A輸入量是測速雷達B該系統(tǒng)是閉環(huán)控制C該系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)Ｄ被控對象是攝像頭37、圖示為某種供水水箱水位控制系統(tǒng)框圖。從圖中可知，該控制系統(tǒng)中檢測裝置是（）A閥門B連桿機構(gòu)C浮子D水箱38、系統(tǒng)分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。因為閉環(huán)控制系統(tǒng)有反饋環(huán)，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)不受干擾因素影響（）A正確B錯誤39、公共場所都要安裝火災(zāi)報警系統(tǒng)，當煙霧探測器檢測到煙霧濃度達到設(shè)定值時，控制器控制報警器發(fā)出聲光信號進行報警，該控制系統(tǒng)屬于（）A自動控制、開環(huán)控制B人工控制、開環(huán)控制C自動控制、閉環(huán)控制D、人工控制、閉環(huán)控制40、防管網(wǎng)的水壓控制系統(tǒng)工作示意圖如下。當消防管網(wǎng)壓力降至限定下，限時水泵啟動使壓力上升，當消防管網(wǎng)壓力達到設(shè)定上限，水泵停止運行，使消防管網(wǎng)壓力保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，該控制系統(tǒng)的被控對象是（）水泵B水壓檢測裝置C控制單元D壓力罐41、為了保護環(huán)境，我們要節(jié)能減排，現(xiàn)代化智能環(huán)保大廈采用太陽能發(fā)電，通過恒溫控制系統(tǒng)使大廈內(nèi)保持恒溫，下列屬于該恒溫控制系統(tǒng)干擾因素的是（）A