2021学年苏教版（2019）高中通用技术必修《技术与设计2》第4单元复习与检测

第4单元控制及其设计

本章小结

开环控制系统的工作过程

电机控制

电子控制

牛

人工控制活

•气动控制

生

产理解控制系统

•自动控制

军

液以控制业

机械控制

分析开环控制

系统工作过程

控制的方式控制的应用

控制的方闭环控制

——g——B系统的工

式与应用

那别反馈在控制系统中的作用彳乍过程

做析闭环控制■反馈

探讨控制系统的设计方案

系统工作过程•干扰因素

•黑箱方法

设计与实施雨水收集池水位控制系统

控制系统的设计与实施

一、【知识点梳理】

1.控制的方式和应用

（1）控制的含义

人们按照自己的意愿或目的,通过一定的手段,使事物向期望的目标发

展,这就是控制。

（2）构成控制的三要素

控制的对象是什么、控制要达到什么目的和采取什么控制手段。

（3）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

1

（4）控制的手段

①按控制过程中人工干预的情形分：

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。

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、液压控制、电子控制等。

（5）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,人们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、航天等领域也有着广泛应用。

2、控制系统的基本概念

（1）控制系统的含义

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:控制系统的启动信号。

②输出量:控制系统所要控制的信号，即控制的目的。

（3）控制系统的分类

开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。

（4）控制系统的方框图

在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节,用单向信号线来

表示系统信号传递的方向,这种图称为控制系统的方框图。

3.开环控制系统

（1）开环控制系统的含义

控制系统的输出量对系统的控制没有任何影响,这种控制系统称为开环控制系统。

2

(2)开环控制系统的方框图

输入量---控制器-----执行器-----被控对象-----输出量

(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。

4.闭环控制系统

①闭环控制系统的含义

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

比较器

给定量+QEF匚力7］控制量被控量

-------—*控制器-------*执仃器------被控对象—F1~~*

----------------1检测装置卜--------------

(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:检测出被控量并返回到系统的输入端。

④比较器:将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值。

5.干扰与反馈

(1)干扰因素

在控制系统中，除了输入量(给定量)以外，引起被控量变化的各种因素成

为干扰因素。

(2)反馈

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且与输入量

进行比较的过程成为反馈。

3

氐

二.单元检测题组

1.如图所示是一款测量耳温的温度计。它有一个声光警报装置,当测得的温度高

于37.5C时,就会发出嘟嘟声并闪烁。这个温度报警控制系统的控制手段和方

式属于（）

A.机械控制、开环控制

B.电子控制、开环控制

C.机械控制、闭环控制

D.电子控制、闭环控制

2.如图所示为一款具有保温功能的电水壶,按下保温按钮,

能将水温保持在设定值，该保温控制系统的控制手段和控

制方式属于（）

A.自动控制、闭环控制B.自动控制、开环控制

C.手动控制、闭环控制D.手动控制、开环控制

3.王欢同学想设计如图所示的自动晾衣杆控制系统，当下雨时晾衣杆会自动收回。

她认为该系统可以由湿敏传感器、控制电路、电动机、齿轮齿条、限位开关、

晾衣杆等部件组成。该控制系统的被控对象是（）

A.电动机

B.控制电路

C.晾衣杆

D.湿敏传感器

4

4.如图所示是汽车轮胎维护控制系统示意图。汽车行驶时，压力传感器将检测

到的轮胎压力信号传送给ECU电子控制单元，当轮胎气压比正常压力低10%时，

车上的报警灯通知驾驶员，系统打开止回阀对管道进行加压并检查压力。如管道

未达到正常压力,系统开始对轮胎进行充气,直到达到正常压力。关于轮胎的充

气控制，下列说法不事碰的是（）

A.输入量是正常压力值

B.被控对象是报警灯

c.控制器是ECU电子控制单元KU5K7

D.该控制是闭环控制

5.如图为吊车设计的远离危险控制系统。吊车上的感应器一旦感应到重物的存

在，微电脑就会自动打开激光头照射，在重物的下方地面上照射出一个红色区

域，提醒过往的人不要进入，被照射区域的大小也能远程自动调整。下列关于

该控制系统的说法中，正确的是（）限

A.被控对象是吊车/史^^

B.执行器是激光头

C.输入量是检测到人是否靠近

D.输出量是激光头照射出红色区域皿“^

6.如图所示为一款自动取票机,用户选择按钮操作后,单片机接收到按键信息,驱

动相关电机及机械装置,从而使车票从取票口被吐出。关于自动取票机的控制系

统，下列说法正确的是（）...

A.该控制是闭环控制.

B,被控对象是车票■

C.输出量是电机的驱动

5

D.执行器是单片机

7.如图所示是一加热炉的恒温自动控制示意图。以下关于该控制系统说法正确

的是（）

A.该控制系统的设计模拟了人的功能和行为,这种研究方法是黑箱方法

8.如图所示为数控机床系统控制图,程序输入数控系统后,MCU处理并输出的脉

冲信号来控制步进电动机。它以变换脉冲信号来控制机床工作台坐标位移量和

位移速度、方向。这种控制方式的最大特点是控制方便、结构简单、价格便宜。

该数控系统由于电机的老化及丝杠的磨损,容易出现不稳定的情况，因而位移精

度不高。为了提高机床工作台位置的控制精度,需要对该系统进行优化,下列措

施中合理的是（）

A.

6

B.

C.

9.如图所示是飞机自动驾驶系统原理图，自动驾驶系统是一种通过飞行员操作

设定,或者由导航设备接收地面导航信号，自动控制飞行器完成飞行动作的装置。

使用自动驾驶仪主要是为了减轻飞行员的负担,使飞机自动按设定的姿态、航向、

高度和马赫数飞行。通过垂直陀螺仪得到飞机目前的飞行数据，经放大器、舵机

使飞机自动飞行,关于该控下列不属于系统

干扰的是（）

A.高空气流波动；

B,乘客在飞机内走动；

C.飞机燃油报警;

7

D.飞机内行李位置变化

10.如图是两种不同的气压控制。图甲是小型车载充气泵,给轮胎充气前预设一

个胎压值,充气后胎压达到预设值时，电机关闭,充气结束。图甲的控制过程中

以下不属于干扰因素的是（）

A.供电电压的波动；

B.胎压传感器测量不准确；

C.充气皮管漏气；

D.改变预设气压

图甲

11.游泳池一般配备池水处理系统，池水处理系统由循环过滤部分、水质检测部

分及恒温加热等部分组成。水质检测部分的功能是：由水质检测仪实时检测泳

池中水质质量，当水质质量低于某一设定值时，伺服控制器控制精确计量泵加

投药剂，从而改变池水过氧化物、尿素含量、菌群总数、余氯值、PH值等水质

质量指标。循环过滤部分的功能是：通过过滤砂缸等将浊水处理成净水，再通

过循环泵将净水灌回游泳池。池水恒温加热部分的功能是：通过伺服控制器控

制蒸汽调节阀，定量地给循环水管道通以高温蒸汽，使池水按要求保持恒温。

请针对该游泳池池水处理系统回答以下问题：

水质检测循环过滤

⑴该池水处理系统的主要目的不包括（在A.使游泳池水保持恒温；B.

使游泳池水浊水回收利用；C.保持管道中的水质质量中选择合适的选项，将序

号填入"”处）；

（2）在设计该池水处理系统时，不需要考虑的因素是、（在A.

游泳池的容量；B.游泳池池水卫生规范；C.流量计的精度；D.加药装置的生产

方式；E.过滤沙缸的内芯生产厂家中选择合适的选项，将序号填入“一

处）；

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⑶下列对该系统的分析中不正确的是（在下列选项中选择合适的选项,

将序号填入“”处）；

A.游泳池池水处理系统可分为水质检测控制子系统、恒温控制子系统和循环过

滤系统

B.加药装置与臭氧混合罐位置不能互换

C.恒温加热装置是直接给游泳池中的水加热以保持水温的

D.蒸汽调节阀调节蒸汽与过滤沙缸过滤浊水是并行环节

⑷水质检测部分的控制系统的控制方式和控制量分别是、（在

A.闭环控制；B.开环控制；C.水流量；D.加药量；E.水质质量指标中选择合适

的选项，将序号填入“”处）。

12.指纹锁既可以输入指纹也可以输入密码

来进行解锁。例如：通过键盘上的数码按键

依次输入一组密码，如果密码与门锁控制器

内部已约定的密码相同，则门锁控制器输出

一个电信号，电子锁芯接收到信号，驱动双

向电机将锁舌打开，完成一个开锁过程。请

根据示意图和描述，完成以下任务：

电干锁芯

⑴使用密码开锁过程是（在①人工控制；②自动控制中选择合适的选

项，将序号填入“”处）；

（2）当电子锁芯接收到上锁或开锁信号后，控制电路向双向电机发出正转或反转

的信号，通过齿轮驱动锁舌上锁或开锁。该过程是（在①开环控制；②

闭环控制中选择合适的选项，将序号填入“