技术与设计2-4控制及其设计知识点归纳及练习

通用技术技术与设计2第四章控制及其设计一、学考考点1．

控制手段与应用2．

控制的工作过程与方式3．

闭环控制系统的干扰及其反馈4．

控制系统的设计与实施二、知识点归纳一、控制手段与应用1、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。理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如，人力三轮车转弯过程中的方向控制问题，其控制的对象就是人力三轮车，控制的目的是为了改变三轮车行驶的方向，控制的手段是骑车人通过双手转动车把，改变前轮的方向并带动后轮。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制和自动控制（有无人直接参与)。按照执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。当然，在很多控制事例中，控制的手段又可以是综合的。二、控制系统的工作过程与方式任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制系统。1、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。对于开环控制系统，通常可以用下面的方框图来描述：控制量被控对象执行器控制器输入量输出量被控对象执行器控制器2、控制系统可以把输出量返回到输入端与给定值进行比较，构成一条闭合回路。我们把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。三、闭环控制系统的干扰与反馈1.干扰因素在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。有的干扰因素是由于环境造成的，有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。2、反馈：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比较的过程，就是反馈。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，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。闭环控制系统的工作过程从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值时，闭环控制系统中的反馈坏节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。所以，一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。闭环控制系统与开环控制系统的比较开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿。也就是说，由于某种干扰信号的作用使输出信号出现非正常状态时，系统本身没有自动纠正的能力，要进行纠正，必须借助于人工。所以，开环控制系统的控制精确度（或称控制精度)相对比较低。但如果控制系统中各组成元件的特性比较稳定，而且外界的干扰相对较小，则开环控制系统也可以保证一定的精度。开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。闭环控制系统的优点是控制精度高，不论何种原因造成系统的输出量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。与开环控制系统相比，闭环控制系统的设计比较麻烦，结构也相对复杂，构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种控制方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。四、控制系统的设计与实施要设计好一个控制系统，应该明确这个系统要达到的目的是什么，所要控制的对象是什么，被控对象有哪些重要的特性，被控量和控制量分别是什么，外界的主要干扰因素有哪些，选择怎样的设计方案既能达到目的，又经济、易于实现，如何选择设备和元件，等等。设计一个控制系统，是选择开环控制还是闭环控制，应根据对控制精度的要求以及条件的可行性而定。控制系统的设计方案，还包括画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计)和实施图纸、撰写设计说明书等。开环控制系统的设计开环控制系统的设计相对比较简单，在明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。闭环控制系统的设计第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。第二，控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。在进行闭环控制系统的设计时，几项控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。随堂练习1、恒温鱼缸的出现使得非热带地区也可以养殖热带鱼，它的工作原理是，当温度传感器检测到缸内水温低于设定温度时，控制器控制电热棒加热。当水温达到设定温度时，电热棒停止加热，据此分析该恒温控制系统中的输出量是（）A实际水温B传感器C控制器D电热棒2、高速公路收费站已逐渐普及ETC,在高速公路收费站出口车辆驶入ETC(高速公路电子收费系统)车道时,ETC系统对车辆身份进行识别并扣除通行费用后，电动栏杆自动抬起放行，该控制系统属于()自动控制、开环控制B、人工控制、闭环控制自动控制、闭环控制D、人工控制、开环控制、3、公路上超速摄像头可抓拍超速违法行为，汽车超速检测系统的工作流程如下：测速雷达测量出汽车的车速，主机根据测量结果做出判断后，控制摄像头对超速汽车进行拍摄这个控制系统中的执行器是（）A汽车B主机C摄像头D测速雷达4、关于下图闭环控制系统方框图，说法正确的是（）A图中的箭头表示信息传递方向B图中的方框表示控制系统中的环节C描述的是控制系统的组成和工作过程D控制系统方框图是一种技术语言5、使用停车场智能车位显示系统能够快速、准确显示空余车位，控制系统方框图姐下，该控制系统中的执行器是（)A车位显示屏B探测车位信息C空余车位信息D信息发布芯片6、.蔬菜大棚可以让我们吃到反季蔬菜，它的湿度控制系统属于闭环控制系统，其工作原理是：传感器获取大棚内湿度数据，控制器根据据实际湿度与设定湿度的差值，或开启排风循环扇降低湿度，或开启加湿机增加湿度，直至达到设定值，从而保持大棚湿度恒定。判定该控制系统属于闭环控制的理由是（）A控制电路能发出控制指令B传感器能获取大棚内部的湿度值C执行器是加湿器和风扇D存在反馈环节7、冰箱的温度控制系统中，不属于影响其温度控制的干扰因素是（）A、频繁开关冰箱门B、把热菜放入电冰箱中C、电冰箱所在房间的温度从20度变到30度D、把电冰箱冷藏温度设定为4度8、如图所示是一款新型太阳能饭盒，可以利用太阳加热实现饭盒盒保温。该饭盒的保温控制系统中，被控量是（）A饭盒B饭盒内实际温度C太阳能D饭盒内的食物9、家用轿车都有倒车雷达。倒车雷达的工作过程是:车尾的探头传感器接收超声波信号传递给控制器，控制器依据车体与障碍物间的距离和方位信息，控制蜂鸣器是否发出警报。为提高该系统的性能，需要对其进行优化，以下属于影响该系统优化的因素是（）A、控制器的性能B、障碍物和车之间的距离C、探头的探测精度D、探头的数量10、开环控制系统中必有反馈环节（）A正确B错误11、燃气热水器是某些家庭常用热水装置，燃烧天然气加热进入热水器管道中的自来水。水温控制过程为；温度传感器检测实际出水温度，若低于设定值，控制器加大天然气进气量加剧燃烧，使水温升高；若高于设定值控制器减少天然气进气量，使水温降低，让水温保持在设定值。对该控制系统的分析，以下说法正确的是（）A该控制系统构成比较复杂属于抽象系统B该控制系统是闭环控制系统C系统的输入量是天然气D温度传感器是监测装置，但不属于反馈环节12、图示自行车夜用警示灯，在夜晚骑行时，当内置感应器检测到自行车在运动，内部控制芯片控制LED警示灯闪烁，当自行车静止超过30秒，警示灯熄灭。该控制系统中的被控对象是()A自行车B内置感应器CLED警示灯D内部控制芯片13、导弹通过制导方式跟踪目标,并依靠自身动力装置飞行，在飞行中遇到气流会使导弹偏离预设路线。导弹控制系统实时检测导弹位置与预设路线之间的偏差，并不断调整其飞行路线导向目标。"气流”被视为该控制系统的()A控制量B干扰因素C被控量D输入量14、控制分为开环和闭环两种。下列控制系统属于开环控制的是()A抽水马桶自动上水控制系统B冰箱温度控制系统C鱼缸恒温控制系统D声控灯开关控制系统15、常见的烟雾报警灭火系统由烟雾探测器、控制器、蜂鸣器、喷淋装置等组成。对该系统进行优化不需要考虑的因素是()A喷淋装置的性能B控制器的可靠性C自来水的温度D烟雾探测器的灵敏度16、要对纸的原料进行处理，需要严格处理纸浆。如图所示为纸浆浓度控制系统示意图。其工作原理是:传感器检测来自取样阀的配浆浓度,根据与设定值的偏差，控制器控制电动调节阀调节清水流量,使配浆浓度达到设定值。下列关于该控制系统的描述正确的是()A输入量是配浆浓度设定值口B有比较环节C执行器为电动调节阀D输入量是清水流量17、、多功能恒温电热水壶有保温功能。当壶内水温低于于设定温度时，自动加热，该控制系统属于（）A手动控制、闭环控制B自动控制、开环控制C自动控制，闭环控制D手动控制、开环控制18、空调使人们的生活更加舒适。在室内空调温度控制系统中，以下不属于影响其温度控制的干扰因素是（）AA、以上都是B、室内人数增加C、室内窗户被打开D、在室内烧水19、恶劣天气中的阵风不是影响飞机稳定飞行的干扰因素（）A正确B错误20、闭环控制系统有反馈环节，反馈环节的主要作用是提高控制精度()A正确B错误21、抽水马桶的水箱水位控制系统属于()A人工控制、闭环控制B自动控制、闭环控制C自动控制、开环控制D人工控制、开环控制22、有一款智能化的太阳能草坪灯，夜晚自动打开，白天灯会熄灭。在该控制系统中，被控对象是()A光照B灯C太阳能板D开关23、某款豆浆机的保温控制系统框图如下。对该控制系统分析正确的是()A检测装置检测的是给定温度B被控对彖是豆浆机C执行器是加热管D该控制系统具有反馈环节为了节约，楼道里大多安着声控灯。声控灯系统属于开环控制系统()A正确B错误25、家用普通鱼缸通过水温控制系统可使鱼缸水温保持在设定的温度。其控制方框图如下,下列于鱼缸温度控制系统干扰因素的是(）A更换大功率加热棒B从鱼缸中放出少量水C向鱼缸加入凉水D电压波动26、以下各种控制系统中属于闭环控制的是()A动车上的烟雾报警系统B家用空调的温度控制系统C酒店的自动门控制系统D学校楼道的声控灯系统27、小明用微波炉加热食物.设定时间为一定时间，时间到后.微波炉停止工作。这个控制系统属于()A闭环控制、自动控制B开环控制、人工控制C开环控制、自动控制D闭环控制、人工控制28、电热水器温度自动控制系统的构成示意图如下。当热电偶检测到箱内水温低于设定值时，控制电路控制加热丝工作，加热储水箱中的水，待水温达到设定值后,加热丝停止工作，使箱内水温保持在设定温度。下列关于该控制系统的说法正确的是()A控制器是控制电路B被控量是箱内水温aC被控对象是加热丝D执行器是热电偶29、我们的校园铃声系统属于一种开环控制系统（）A正确B错误30、许多公共卫生间安装了自动感应式干手器。当手靠近感应区域时，热风就会自动吹出，大约10秒后自行停上，除非再用手靠近该区域。下列分析正确的是（）A该控制系统有反馈环节B该控制系统的控制器是吹风电机C该控制系统有检测环节D该控制系统是闭环控制票统31、有一种自动恒温干衣机可在烘干衣服时干衣机内温度恒定，避免衣服被烧坏。其温度控制系统方框图如下，该控制系统的执行器是（）A控制电胳B干衣机C湿度传感器Ｄ电热丝32、在某个控制系统中,除输入量(给定值)外，引起被控量变化的各种因素统称为干扰因素。关于干扰因素,下列说法不正确的是（）A干扰因素对控制系统的影响是破坏性的，甚至是致命的，因此一定要克服所有干扰因素B在控制系统中干扰因素可能有一个也可能有若干个C射击时，风雨都是子弹命中目标的干扰因素D在设计控制系统时，应尽力避开或抑制干扰因素对系统的影响33、当有人携带违禁品通过安全检测门，检测门立即发出声音报警。该报警控制系统属于（）A自动控制、闭环控制B人工控制、开环控制C人工控制和闭环控制D自动控制、开环控制34、某公司设计了一款无线远程控制开关，当该产品接入互联网后，用户可通过智能手机的APP实现远程控制。设计此款开关时，可以不考虑的因素是（）A无线开关使用的无线网络环境B智能手机的充电接口类型C无线控制开关的外形和尺寸D智能手机App界面的友好程度35.智能停车收费系统可识别机动车车牌进行处理。车辆到达停车场出口,系统自动识别车牌，验证车辆相关信息，决定开启闸门或提示收费。该控制系统属于（）A自动控制、闭环控制B自动控制、开环控制C人工控制、闭环控制D人工控制、开环控制36、为了保证安全驾驶，交通部门的超速检测系统能自动检测和记录超速的车辆。测速雷达通过测量汽车的车速，由控制器根据车速控制摄像斗抓拍超速车辆。控制方框图如图所示，关于该控制系统的理解正确的是（）A输入量是测速雷达B该系统是闭环控制C该系统有反馈环节Ｄ被控对象是摄像头37、图示为某种供水水箱水位控制系统框图。从图中可知，该控制系统中检测装置是（）A阀门B连杆机构C浮子D水箱38、系统分为开环和闭环两种。因为闭环控制系统有反馈环，所以闭环控制系统不受干扰因素影响（）A正确B错误39、公共场所都要安装火灾报警系统，当烟雾探测器检测到烟雾浓度达到设定值时，控制器控制报警器发出声光信号进行报警，该控制系统属于（）A自动控制、开环控制B人工控制、开环控制C自动控制、闭环控制D、人工控制、闭环控制40、防管网的水压控制系统工作示意图如下。当消防管网压力降至限定下，限时水泵启动使压力上升，当消防管网压力达到设定上限，水泵停止运行，使消防管网压力保持在设定的范围内，该控制系统的被控对象是（）水泵B水压检测装置C控制单元D压力罐41、为了保护环境，我们要节能减排，现代化智能环保大厦采用太阳能发电，通过恒温控制系统使大厦内保持恒温，下列属于该恒温控制系统干扰因素的是（）A