浙江省高考通用技术一轮精准复习控制与设计

考点清单考点一控制的手段与应用考向基础一、控制的含义1.含义:人们按照自己的意愿或目的,通过一定的手段,使事物向期望的

①目标

发展,这就是控制。2.构成控制的三要素:控制的②对象

是什么、控制要达到什么③

目的

和采取什么控制④手段

。温馨提示对构成控制的三要素的理解三要素对象目的手段含义被控制的事物人们的意愿或期望的方向控制实施的方式和方法二、控制的手段1.按控制过程中人工干预的情形分:(1)人工控制:控制的过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。(2)⑤自动控制

:在无人直接参与的情况下,使事物的变化准确地按

照期望的方向进行。2.按执行机构的不同分:机械控制、气动控制、⑥液压

控制、⑦

电子

控制等。三、控制的应用1.控制在生活中的应用控制应用到生活中,提高了人们的生活质量,人类能够在一定程度上按

照自己的意愿改变周围的环境,使之能满足人们的需要。2.控制在生产中的应用生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制。3.控制在军事、国防领域也有着广泛应用。考向基础考点二控制系统的工作过程与方式一、控制系统1.含义:任何一种控制的实现,都要通过若干个环节共同实现,这些环节

所涉及的装置就构成了一个系统,称为控制系统。2.控制系统的输入与输出(1)输入量:控制系统的①启动

信号。(2)输出量:控制系统所要②控制

的信号,即③控制的目的

。3.控制系统通常分为:开环控制系统、④闭环

控制系统。4.控制系统的方框图在控制系统中,为了分析的方便,常采用⑤方框

来表示系统的环节,

用⑥单向信号线

来表示系统信号传递的方向,这种图称为控制系统

的方框图。二、开环控制系统1.含义:控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响,这种控制系统

称为开环控制系统。2.开环控制系统的方框图3.开环控制系统各部分的作用(1)被控对象:控制系统中所要求控制的装置或生产过程。(2)控制器:对输入信号进行处理并发出命令的装置或元件。(3)执行器:直接对被控对象进行控制的装置或元件。(4)控制量:执行器的输出信号。三、闭环控制系统1.含义:系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统

称为闭环控制系统。2.闭环控制系统的方框图

3.闭环控制系统各部分的作用(1)给定量:即输入量。(2)被控量:即输出量。(3)检测装置:测量出被控量并返回到系统的输入端。(4)⑦比较器

:将给定量与所检测的被控量进行比较,求出偏差值。温馨提示开环控制系统与闭环控制系统的比较

开环控制系统闭环控制系统相同点

均包含被控对象、控制器、执行器、控制量等组成成分

特征输出量仅受输入量控制根据被控量与给定量间的偏差控

制系统的运行

信号传递单向双向

组成

增加了检测装置和比较器

控制精度较低,需人工控制辅助较高,能通过反馈克服干扰例1

[2016浙江3月学考,28(1),2分]如图所示是智能车位引导系统示意

图。该系统能够准确、快速引导驾驶员到达空余车位,其工作过程是:

中央处理器接收到超声波车位探测器探测的车位信息,经过处理后控制

信息发布器把空余车位信息通过引导屏和车位指示灯显示出来。根据

示意图及其描述,请回答下列问题。

根据上述描述,分析该车位引导系统的控制过程,在方框图中“

”处填写相应的内容。

引导屏和车位指示灯

解析本题考查控制系统的组成分析。该系统能根据探测器探测的车

位信息,使引导屏和车位指示灯显示空余车位信息,控制器为中央处理

器,执行器为信息发布器。答案①车位信息(超声波车位探测器探测的车位信息)②中央处理器③信息发布器④空余车位信息考向突破开环控制系统与闭环控制系统的判断方法方法内容根据定义判断输出量对控制系统的工作不产生影响的是开环控制系统,输出量影响

控制系统工作状态的是闭环控制系统根据信号传递特征判断开环控制系统信号单向传递,闭环控制系统信号双向循环传递根据反馈的有无判断开环控制系统不存在反馈,闭环控制系统存在反馈例2

(2017浙江新高考联盟期始考,10,2分)如图所示是智能清洁机器

人,具有吸尘、防撞功能。吸尘系统用电机带动清扫刷转动,清扫灰尘

并将灰尘集中于吸风口处,由吸尘机构制造的吸力将灰尘吸入灰尘存储

器中。防撞系统中传感器检测周围的障碍物,单片机对信号加以判断,

控制电机驱动轮子改变方向,躲避障碍。如果吸尘系统与防撞系统的被

控对象分别为灰尘存储器和轮子,则以下分析正确的是

()

A.吸尘系统属于开环控制,防撞系统属于闭环控制B.吸尘系统的执行器是吸力C.防撞系统的传感器可以选用红外传感器D.防撞系统的控制器是单片机解析本题考查控制系统的组成分析。吸尘系统能够实现清扫并吸收

灰尘,不存在反馈,因此属于开环控制,吸尘机构是执行器。防撞系统根

据障碍物的情况控制轮子的运行,因此也属于开环控制,控制器是单片

机,因此D项正确,A、B项错误。红外传感器无法检测障碍物,不能作为

防撞系统的检测装置,因此C项错误。答案

D例3

[2017浙江新高考联盟期始考,14(1)(2),4分]洲际弹道导弹是一种

无人驾驶的无翼飞行器,以惯性制导为主。惯性制导(inertialguidance)

是利用陀螺仪和加速度表组成的惯性测量装置测量导弹的运动参数,控

制其按预定路线飞行的一种制导方式。整个制导系统由惯性测量装

置、计算机和执行机构等组成。惯性测量装置测出导弹运动参数,计算

机根据实时测得的数据、发射前输入的初始条件和重力影响等数据,算

出导弹的实际飞行速度、航向、姿态和坐标,并将这些数据与制导程序

要求的预定值进行比较,根据偏差值输出相应的制导指令,执行机构根

据制导指令控制导弹沿正确的路线飞行。请根据示意图和描述,完成以

下任务:

(1)该制导系统的控制手段和控制方式分别属于

和

(在①

手动控制;②自动控制;③开环控制;④闭环控制中分别选择合适的一项,

将序号填写在“

”处);(2)该控制系统的控制器和被控对象分别是

和

(在①陀螺仪;②计算机;③加速度表;④洲际导弹中分别选择合适的一项,将序号填

写在“

”处)。解析(1)、(2)题考查控制系统的组成分析。该系统能够自动控制导

弹按照预定路线飞行,因此属于自动控制、闭环控制,控制器为计算机,

被控对象为导弹。答案

(1)②④(2)②④考点三闭环控制系统的干扰与反馈考向基础一、干扰因素含义:在控制系统中,除输入量(给定值)以外,引起①被控量

变化的

各种因素称为干扰因素。二、反馈1.含义:在自动控制系统中,将输出量通过适当的检测装置返回到输入端

并与输入量进行②比较

的过程,称为反馈。2.反馈方法:利用反馈来分析和处理被控对象,通过系统的输出来调整系

统的行为,使系统沿着预期的③目标

运行的方法,称为反馈方法。三、功能模拟法与黑箱方法1.功能模拟法:以功能和行为的相似性为基础,用“模型”模拟“原型”

的④功能

和⑤行为

的方法,就是功能模拟法。2.黑箱方法:通过对系统⑥输入

与⑦输出

关系的研究,进而推断

出系统内部结构及其功能的方法,就是黑箱方法。温馨提示反馈与闭环控制系统的工作过程现象结果干扰因素系统的被控量偏离给定值检测装置检测到发生偏离的被控量与输入端的给定值比较,获得偏差,完成反馈控制器根据偏差进行调节系统的被控量接近给定值总结:闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差

方法技巧方法一

控制系统的组成分析1.根据控制系统名称,分析控制系统的控制目的,先判断该系统的被控对

象及输出量、输入量。注意:被控对象与输出量之间的从属关系,只要知道其中一个即可得到

另一个;先找输出量,反推输入量。2.判断开、闭环控制系统方法一:根据输入量和输出量。开环控制系统:输入量和输出量都是状态量;输入量与输出量一般单位

不同且不可比较。开环控制系统的目的:一种输入状态对应一种输出状态。闭环控制系统:输入量一般是设定值,输出量一般是实际值;输入量与输

出量单位相同且可以比较。闭环控制系统的目的:使被控量(实际值)保持在给定量(设定值)范围内。方法二:根据检测装置。(通常情况,若题干中出现“A检测到B”的形

式,则A是检测装置,B不是输入量就是输出量。这时只要判断B是输入

量还是输出量即可判断开、闭环)开环控制系统:检测装置检测输入量。(此时检测装置不能写入方框图

中,不是反馈装置)闭环控制系统:检测装置检测输出量。(此时检测装置写入方框图,作为反馈装置)3.完善方框图先填被控对象和输出量(被控量)、再填输入量(给定量);判断开、闭环

后,再根据被控对象找执行器和控制量,最后找起核心控制作用的控制器;注意被控对象与输出量(被控量)、执行器与控制量的从属关系,以及输出量(被控量)和控制量的区别。例1

(2019届浙江名校协作体联考,10,2分)如图所示是汽车的EPS电子

辅助转向系统。其工作原理:电子控制单元ECU根据转矩传感器检测到

的转矩电压信号、转动方向和车速信号等,向电动机发出指令,使电动

机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。下列关于

该控制系统的说法中,正确的是

()A.转矩传感器检测到的信号参与反馈B.车速信号不属于输入量C.控制量是转向助力转矩D.被控对象是电动机解析本题考查控制系统的组成分析。对于该EPS电子辅助转向系统,

被控对象是车轮,输出量是车轮的转向,输入量是转矩电压信号、转动

方向和车速信号等,执行器是电动机,控制量是电动机输出相应大小和

方向的转向助力转矩,属于开环控制系统。综上,故选C。答案

C方法二

分析影响控制系统运行的干扰因素时的注意事项1.干扰既存在于闭环控制系统中,也存在于开环控制系统中。2.干扰因素通常作用在被控对象上,其作用是使被控量偏离给定值。3.通常控制系统中的干扰因素不止一个,因此必须对可能存在的干扰进

行全面的调查和分析。但并非所有干扰都需要采取抗干扰措施来克服,

因为任何抗干扰措施的实现,都意味着系统结构的复杂