2025普通高中通用技术学业水平考试专题练--优化集训11 控制及其设计（含答案）

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2025普通高中通用技术学业水平考试
优化集训11　控制及其设计
1.(2024年浙江温州模拟)某大型体育馆使用了一款智能照明灯具,该灯具可以实现根据自然环境亮度变化,自动调节灯光亮度以此来保证场馆照明度的稳定。以下关于该场馆照明控制系统说法不正确的是 (　　)
A.该系统为闭环控制系统
B.该系统的被控量为场馆照明度
C.该系统的执行器是灯
D.该系统的给定量为灯的亮度
2.比较闭环控制系统和开环控制系统,下列说法错误的是(　　)
A.开环控制系统的控制精度相对较低
B.开环控制系统无反馈环节
C.闭环控制系统的抗干扰能力强
D.闭环控制系统和开环控制系统都有比较器
3.(2023年浙江湖州模拟)如图是一款智能浇水装置的示意图。在智能浇水装置工作过程中,下雨会使土壤湿度发生改变。从系统控制的角度看,“下雨”属于(　　)
A.反馈 B.干扰
C.控制量 D.被控量
4.人们设计了如图所示的一个可移动晾衣架,该衣架的特点是:在有阳光的情况下可以自动将衣服移出窗台,在没有阳光的情况下自动将衣服移回阳台内。该控制系统宜采用的传感器是(　　)
A.红外传感器 B.压力传感器
C.湿敏传感器 D.光敏传感器
5.(2024年浙江杭州高二月考)如图是一台模仿打乒乓球的机器人。该机器人配置了摄像子系统、传感器子系统、运动控制子系统、人工智能算法子系统等。其中,运动控制子系统是该机器人的核心部分,通过分析摄像头和传感器的数据,控制器可以确定乒乓球的轨迹和速度,并控制电机转动以调整机器人的位置和角度。下列关于运动控制子系统的方框图及说法正确的是(　　)
A.
B.
C.该控制系统是开环控制系统,被控对象是机器人
D.人工智能的算法精准度影响击球的位置和角度,不属于该系统的干扰因素
6.如图是具有高频压实功能的热固性复合材料3D打印系统,由整体安装架、压实机构、可调喷头等组成,包含送料控制子系统、温度控制子系统和压实控制子系统等。其工作过程为:缠绕在放料机构上的纤维丝束经重送对辊提供的驱动力进入可调喷头,由喷头内部的加热装置加热至设定温度后从喷头挤出,在冷却前通过压实机构的高频直线往复运动压实定型,同时随动紫外光源照射预固化,提高3D打印过程中热固性复合材料的压实率。下列关于3D打印控制系统的分析中,不正确的是(　　)
A.重送对辊是送料控制子系统的执行器
B.温度控制子系统的控制量是喷头挤出的纤维丝束温度
C.环境温度变化是温度控制子系统的干扰因素
D.温度控制子系统中包含温度检测装置
7.如图a是一款渔场智能养鱼装置,该装置有水质检测、饲料投喂等功能。其中饲料投喂的工作原理如图b所示:落料控制装置通过马达旋转控制饲料掉落到饲料抛洒转盘上,再通过电机旋转将饲料抛出。用户可以在显示屏上设置饲料的抛洒范围和角度,并可设置定时投放。从控制的角度分析,下列说法不正确的是(　　)
图a
图b
A.饲料定时投喂子系统的控制方式是闭环控制
B.电机故障属于饲料抛洒子系统的干扰因素
C.可以在落料控制装置上增加饲料余量报警功能
D.饲料抛洒控制系统的执行器是电机
8.(2024年浙江金华第一中学模拟)如图是PLC自动生产线控制系统结构示意图,其中PLC为可编程逻辑控制器(图中未表达)。该控制系统的工作过程为:物块在传送带的带动下,依次经过可检测出铁质物块的电感传感器,可检测出金属物块的电容传感器,可检测出不同的颜色,且色度可调的色标传感器;货运台得到机械手搬运过来的物块后,根据在传送带上三个传感器得到的特性参数,将物块运送到相应的仓位,并由分拣气缸将物块推到仓位内,最后货运台回到等待位置。下列关于该自动生产线控制系统的分析不合理的是(　　)
A.控制方式属于开环控制
B.分拣气缸的推力与距离是该控制系统的控制量
C.气动机械手的抓取能力是该控制系统的干扰因素
D.分拣速度是该控制系统的被控量
9.某门禁控制系统主要由单门控制器、电子阀门、进门刷卡器、出门按钮、电锁等部分组成。其工作原理是:刷卡器读取正确卡片信息或出门按钮被按下,单门控制器发出信号通过电子阀门使电锁断电,使电锁失去吸力,门锁打开。当门禁控制系统出现故障时,可通过管理终端来分析出现故障的原因。下列关于该门禁控制系统的分析正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环
B.控制量是单门控制器发出的信号
B.控制器为管理终端
D.执行器是电子阀门
10.校车、教练车和部分运输车辆为了安全,都需要安装汽车电子限速器(以下简称限速器)来限制汽车行驶速度。限速器通过速度传感器实时监测车辆的速度,当车速超过限速器限定的最高时速时,它就会使供油系统的供油量减少或停止供油,降低发动机转速,使车速下降,车速降下来之后供油系统便恢复正常。在这个限速控制系统中,限速器、速度传感器、供油系统以及发动机组成了一个速度控制系统。试回答以下问题:
(1)请问该控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统
(2)请问该控制系统的控制量和被控量分别是什么
(3)请将①限速器、②速度传感器、③供油系统、④发动机填入该控制系统框图的方框内。(只填序号)
11.(2023年浙江9+1联盟高二期中考试)如图所示的汽车发动机智能启停系统,它与车身控制模块(BCM)、空调系统(HVAC)、发动机管理单元(EMS)等协调工作。该控制系统由蓄电池、启动电机、发电机、离合传感器、空挡传感器、启停开关等组成,其工作原理是:在停车状态下,驾驶员踩下制动踏板,智能启停系统控制单元(ECU)自动检测到发动机空转且没有挂挡;车轮转速传感器显示为零;电池传感器检测有足够的电量进行下一次启动,满足这三个条件后,发动机自动停止。在启动阶段,驾驶员松开制动踏板,就可以快速地启动发动机。关于该汽车发动机智能启停系统的说法不正确的是(　　)
A.被控对象是发动机
B.空调系统(HVAC)耗电过量,发动机不会自动停止
C.控制器是控制单元(ECU)
D.该系统应采用闭环控制方式,以提高控制的稳定性
12.(2023年浙江临新两地联考)可变桨距恒定功率风力发电控制系统如图所示。当功率传感器检测到发电功率高于设定值时,变桨控制器控制调速装置改变桨距角β,使风轮转速减慢,降低发电机的发电功率,反之则反向改变桨距角β使风轮转速加快,提高发电功率,使发电机的发电功率保持在设定值附近。下列关于该恒定功率发电控制系统的分析不正确的是(　　)
A.该系统为闭环控制系统
B.系统的被控对象是发电机
C.被控量是实际发电功率
D.系统只需功率传感器即可完成反馈过程
13.(2023年浙江温州三模)小明想设计一个喷泉喷水控制系统,下列关于喷泉喷水控制系统的分析合理的是(　　)
A.在喷头附近安装传感器,有声音响起时开始喷水,声音结束时停止喷水
B.可以用水泵控制开关,控制水的流量和喷泉的高度,所以水泵为控制器
C.喷头的形状和旋转方向控制喷泉的喷水形态,所以喷头是执行器
D.增加灯光控制系统,实现灯的闪烁和颜色变化,提高喷泉的观赏效果
14.(2024年浙江金华高二月考)如图是某智能鱼缸控制系统原理示意图。其工作过程为:利用单片机提供的温度传感器来控制鱼缸内的水温,当温度达到设定上限时停止加热。若温度超过上限,开启报警系统。系统中的杀菌灯可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启、关闭时间。系统还设计了鱼缸水位监测的功能,当超过警戒水位鱼缸都会自动报警。系统的供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制,在不需要观赏的时间供氧,其余时间停止供氧。下列对水位检测系统和温度控制系统的分析不恰当的是(　　)
A.鱼缸内的实际水位是水位监测系统的输出量
B.温度控制系统中,控制器是单片机
C.温度控制系统的温度传感器参与系统的反馈过程
D.单片机发出的异常指令可能属于温度控制系统的干扰因素
15.(2024年浙江宁波高二月考)如图是一种送料量调整机构的示意图。其工作过程为:通过移动配重可以设定送料量,工作时电机驱动转盘带动滑动构件往复运动,通过橡胶楔形构件将力传递到作用杆上,作用杆振动后将物料送至传送带。当传送带上的物料量变化时,橡胶楔形构件的位置相应变化,从而改变作用杆的振幅,使送料量稳定在设定值。下列关于送料量控制系统的说法合理的是(　　)
A.该控制系统属于开环控制系统
B.控制量是皮带轮的转速
C.该自动控制属于机械控制
D.移动配重属于控制系统的干扰因素
16.如图是高层楼房自动稳压供水控制系统原理图。其工作原理是:当用户用水量变化时,管道中的水压发生变化,检测装置把检测到的水压信号反馈给控制器,控制器根据偏差值控制电机及水泵的转速,调节供水量,保持管道中的水压稳定。下列关于高层楼房自动稳压供水控制系统的说法合理的是(　　)
A.这是一个开环控制系统
B.水池的水容量越大,控制效果就越好
C.执行器是电机、水泵和水管
D.用户用水量的变化属于干扰因素
17.下列两图分别是瓦特蒸汽机的结构示意图(图a)和转速自动控制系统原理图(图b)。如图b所示,套筒与阀门连在一起,当由于某种外界原因(如蒸汽机的负载减小)导致蒸汽机的转速加快时,飞球离心力增大,套筒向上移动,阀门通孔截面积减少,蒸汽流速降低,蒸汽机汽缸内压力减少,最后使其转速下降。
图a
图b
(1)请补充完整蒸汽机转速自动控制系统方框图。
(2)在蒸汽机的转速控制过程中,当被控量发生变化时,执行器的状态　　　　(选填“会”或“不会”)发生变化;除了设定转速的变化引起被控量变化以外,其他能引起被控量变化的一切因素统称为　　　　　　。
18.板材轧制厚度控制系统如图所示。工作时测厚仪对板材实际轧出的厚度进行实时检测,并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号,通过厚度自动控制装置,给传动机构下达指令,改变轧辊的位置、张力或轧制速度,把板材厚度控制在允许偏差范围之内。请根据示意图及描述,完成以下任务:
(1)该系统的控制方式属于　　　　(在“A.闭环控制;B.开环控制”中选择合适的选项,将选项填入“　　　　”处)。
(2)系统设计时,需要对轧辊位置、张力大小或轧制速度进行计算并反复调试,体现了系统分析的　　　　(在“A.整体性原则;B.科学性原则;C.综合性原则”中选择合适的选项,将选项填入“　　　　”处)。
(3)下列不属于该控制系统干扰因素的是　　　　(在“A.板材厚度设定值改变;B.轧辊的磨损;C.测厚仪精度降低”中选择合适的选项,将选项填入“　　　　”处)。
(4)L的长度对控制系统的影响分析合理的是　　　(在“A.增大L,信号传输时间变长;B.增大L,厚度偏差检测滞后;C.L变化对控制没有影响”中选择合适的选项,将选项填入“　　　”处)。
(5)已知轧辊为标准的圆柱体,轧辊一端需要连接传动齿轮,轧辊头部的设计方案最合理的是　　　。
19.(2024年浙江名校高二月考)春节期间,小明参与消费券抢购活动(如图a所示),发现自己手速不够快,抢不到消费券。为了解决手速慢的问题,小明准备设计一款抢券神器,上网收集资料后,确定利用如图b所示电容笔代替手指点击手机屏幕,通过在PLC中设置点击频率,控制电机的单向转动带动曲柄连杆和压杆运动,从而实现电容笔连续快速点击放置于底座上的手机,如图c所示。
请完成以下任务:
(1)小明发现问题的途径是　　　　。
A.上网搜集资料
B.观察日常生活
C.技术试验
(2)设计过程中,不正确的做法是　　　　。
A.设计分析后,明确解决问题所受到的限制
B.在充分收集信息后,设计分析完成方案构思
C.用软件进行装置的运行仿真,验证装置能否完成点击动作
D.制作完成后,启动电机,对该装置进行技术试验
(3)小明对系统的设计进行以下分析:
A.抢券装置的设计首先满足功能要求,再考虑易于制作、成本低、美观
B.先分别设计电容笔和电机的连接装置,再确定系统总体结构
C.设计过程中涉及自动控制学、人机工程学等多学科知识
D.通过计算,确定连杆的最佳长度
其中遵循了系统分析主要原则的有　　　　。
(4)请根据题图及其描述填写电容笔控制系统方框图:①　　　　　　　、②　　　　　　　、③　　　　　　　、④　　　　　　　。
优化集训11　控制及其设计
1.D
2.D　只有闭环控制系统有比较器。
3.B
4.D　控制的条件是有无阳光,所以选择光敏传感器。
5.C　6.B　7.A　8.B
9.D　单门控制器是控制器,电子阀门是执行器,电锁是被控对象。控制方式为开环控制。控制量为电子阀门开启或断开。
10.答案 (1)闭环控制系统
(2)供油量;车速
(3)
11.D
12.D　该恒定功率发电控制系统方框图如下图所示,系统完成反馈过程需要功率传感器和比较器。
13.D　由声音信号控制喷水状态易受干扰,A错误;水泵为执行器,喷头为被控对象,B、C错误。故选D。
14.A　15.C
16.D　有检测装置在检测水压,存在反馈,所以是闭环控制,A错误;水池只提供水,有水即可,大小不影响控制效果,B错误;系统最终控制的是水管中的水压,所以水管是被控对象,水压是输出量,C错误;用户的用水量变化会引起水管水压变化,同时又不是输入量,D正确。
17.答案 (1)执行器:阀门　控制对象:蒸汽机汽缸(或汽缸、蒸汽机)　被控量:蒸汽机转速　飞球:检测装置
(2)会　干扰因素
18.答案 (1)A　(2)B　(3)A　(4)B　(5)C
19.答案 (1)B　(2)A　(3)AD　(4)①设置的参数　②PLC　③电容笔　④电容笔是否工作
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