第四单元 控制及其设计 学考专题复习课件-2022-2023学年高中通用技术苏教版必修《技术与设计2》（30张PPT）

(共30张PPT)
必修二《控制及其设计》学考复习
必修二学考第四单元复习
控制及其设计
技术与设计1,2
通用技术
一、控制的手段和应用
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。
考点梳理
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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
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
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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。
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二、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。
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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。
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三、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.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
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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。
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四、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

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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。
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疑难突破——　开环控制系统与闭环控制系统的判断
1.开环控制系统与闭环控制系统的判断方法
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
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2.说明
判断反馈是否存在要抓住三点:
(1)是否有检测装置;
(2)是否检测输出量;
(3)是否与给定值比较。由于开环控制系统中有时也会有检测某一信号的装置,因此判断的关键在于找准系统的输出量,判断检测装置是否检测输出量。
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疑难突破——简单控制系统的工作过程分析
控制 系统 控制 类型 案例分析
开环控 制系统 开关类 公交车车门的开关控制
开关信号 电磁阀 气动活塞 车门 开关
司机操作开关装置,发出开关信号,控制电磁阀的启闭,通过电磁阀决定压缩空气的流向,由压缩空气推动活塞,从而带动车门的开启与关闭
定时类 泳池定时注水系统
设定注水时间 定时器 进水阀 泳池 泳池的水位
使用者将注水的时间值设定到定时器中,开启进水阀注水,一旦时
间到达,定时器就会控制注水阀关闭,停止向泳池注水
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开环控 制系统 检测报 警类 车辆超速检测系统
汽车的速度 测速雷达 电脑 摄像头 超速汽车信息
测速雷达测量车速,经判断超速后,电脑控制摄像头将超速车辆的信息记录下来
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闭环控 制系统 恒定输 出类 电冰箱恒温控制系统
感温元件测出冰箱内的实际温度,与设定的温度进行比较,若冰箱内的温度高于设定值,温度控制器将启动压缩机给电冰箱制冷,使冰箱内的温度降低,直至与设定值一致
动态跟 踪类 风力发电机跟踪风向的控制系统
风向测定装置将检测到的风向信号送给比较器与设定值比较,迎风控制装置根据风向角度偏差信号控制偏航电机运转,调整风轮角度,使风轮始终对准风向
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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37.5℃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
B
单元检测
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2.如图所示是某同学设计的自动干手器原理示意图,当手靠近传感器时,传感器将感应信号发送给控制器,控制器控制继电器闭合,电吹风开始工作。若将电吹风看做被控对象,则执行器是 (　　)
A.传感器　 B.控制器
C.继电器 D.插头
C
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3.如图所示为一款高铁站自动取票机，用户点击屏幕上“互联网取票”菜单命令并将身份证置于读取器位置后，电脑(单片机)接收到信息，打印车票并驱动相关电机及机械装置，将车票从取票口送出。关于自动取票机的控制，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
D．执行器是电脑(单片机)
B
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4.为提高城区道路通行率，某些城区道路试用了行人“请求式信号灯”。其工作原理是：行人按下行人过街按钮后，请求信号立即传递到信号控制器，信号控制器根据机动车通行的实况，在适当的时间后发出指令，使行人信号灯由红灯转换为绿灯。关于请求式信号灯控制系统，以下分析不正确的是
(　　)
A．控制方式为开环控制
B．控制量是按下行人过街按钮
C．“请求式信号灯”使行人过马路安全高效，体现了系统的目的性
D．设计该系统时既要保证行人安全通过，又要减少对车辆通行的影响，体现了系统分析的综合性原则
B
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5.电子手轮常用于CNC机床工作原点设定、主轴电机微调等动作。当手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号，通过PLC的处理和放大控制机床主轴电机旋转使负载达到相应角度。关于该控制，下列说法错误的是(　　)
A．该控制是开环控制
B．主轴电机旋转是被控量
C．手轮旋转是输入量
D．执行器为主轴电机
B
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6.如图所示是居民楼的储水供水控制系统原理图，当检测装置检测到水塔中的水位低于设定水位时，控制器控制水泵运转，使水塔的水位升高到设定水位。该控制系统的方框图是(　　)
C
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7.在孵化箱温度控制系统设计过程中，卫同学想增加一个高温报警子系统，当孵化箱温度控制出故障时，若内部温度过高，则发出报警声。要设计该报警子系统，下列构思不可行的是(　　)
A．执行器可选用电子开关
B．扬声器可以用作被控对象
C．控制器可以采用带有温度传感器的控制电路
D．因为要检测温度，所以要通过闭环控制系统实现
D
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8.3月3日，绍兴本土企业捐赠的通过式测温门在绍兴市人民医院安装到位。当受检人员通过测温门感应区域时，红外装置检测到人体的红外线信号通过比较器与设定的红外线信号强度进行比较，超过设定值时，控制电路发出指令，继电器吸合，红色信号灯闪烁的同时报警器报警。下列关于该通过式测温门报警控制系统的分析中说法正确的是(　　)
A．输入量为红外线信号强度设定值
B．红外线传感器检测到的是输出量
C．比较器比较的是输入量和输出量
D．红色信号灯和报警器都是被控对象
D
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9.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(　　)
A．被控对象是吊车
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
D
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10.如图所示的恒温控制系统，由热电偶/热电阻采集温度信号，经过变送器的处理后被A/D转换器识别，并转换为相应的数字信号。PLC对温度信号进行处理后，通过模拟量模块输出电流信号，电流信号可以通过调压器来控制电源的开度，从而控制电源的输出功率。加热器根据电源输出功率调节加热强度，从而达到温度调节的效果。温度设定值可以通过计算机进行调整。从控制系统角度分析，下列关于恒温控制系统的说法中不正确的是(　　)
A．温度传感器参与了系统的反馈过程
B．该系统的执行器是调压器和固体加热器
C．室外温度的变化是温度控制系统的干扰因素
D．控制器是计算机和PLC
D
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11.如图所示是人行道喷水警示控制系统示意图，在红灯时段微波传感器检测到行人越过边界时，控制器启动水泵使喷头喷出水雾，以警示行人。关于该控制系统，以下说法中正确的是(　　)
A．被控对象是人行道
B．控制方式属于闭环控制
C．太阳光是该控制系统的干扰因素
D．执行器是水泵
D
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12.如图所示为一款宾馆用的感应式液压自动餐炉。当传感器检测到人靠近时，液压装置会自动打开炉盖，方便客人查看或夹取食物，客人离开几秒钟后，炉盖自动关闭，以保持食物的温度与卫生。以下关于该炉盖开合控制系统的分析中正确的是(　　)
A．控制方式属于闭环控制
B．传感器可以选用热敏传感器
C．执行器是液压装置
D．多人同时靠近为其干扰因素
C
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13.小明正在设计一个简易教室粉尘净化控制系统。系统的传感器检测教室内粉尘浓度，当粉尘浓度高于一定值时，进气扇和排气扇自动开启，吹入干净空气的同时排出含粉尘空气，降低室内粉尘浓度。关于该控制系统，下列设计分析不正确的是(　　)
A．可以采用光敏传感器检测粉尘浓度
B．可以采用电磁继电器的触点作为风扇自动开关
C．被控对象是进气扇和排气扇
D．外界环境的粉尘浓度是该控制系统的干扰因素
C
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14.如图所示是自适应巡航控制系统(简称ACC)。信息感知单元为电子控制单元(EDU)提供车辆行驶状况、操作状况和路况信号，EDU根据这些信号与驾驶员设定的安全车距及巡航速度通过运算确定主车的行驶方案(即选择保持安全车距还是选择定速巡航的行驶方案)，并指令执行单元操作车辆的油门和刹车，使车辆按照驾驶员设定的要求行驶。下列关于对该控制系统的分析中不正确的是(　　)
A．ACC的输出量是车辆的行驶速度及车距
B．在前方突然变道的车辆是干扰因素
C．ACC系统的控制器是电子控制单元(ECU)
D．喷入发动机的燃油量是ACC系统的控制量
B
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15.如图为一款果实采摘机器人，内燃发动机驱动两台油压泵，其中的一台是用于驱动机械手，另一台用于驱动车辆行走，机器人内置的一套智能应用系统用以区分水果或者蔬菜成熟度，当采集系统传感过来的参数与预设的瓜果成熟参数匹配时，智能应用系统驱动伺服电机转动，从而带动机械臂及切割刀完成采摘。以下关于该控制系统说法正确的是(　　)
A．此控制系统为闭环控制系统
B．采集系统传感参数与预设参数比较的过程属于反馈
C．被控量是伺服电机的转动
D．预设的瓜果成熟参数不属于该控制系统的干扰因素
D