课件25张PPT。第四单元 控制与设计-2--3--4-一二三四一、控制的手段与应用
考点1 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,使事物向期望的目标发展,这就是控制。
(2)任何一个控制现象包括三个要素:控制目的、控制手段、控制对象。
考点2 控制的手段和方法
(1)按人工干预来分:人工控制、自动控制。
(2)按执行机构来分:机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。-5-一二三四考点3 控制的应用
(1)生活: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,使之满足人们的需要。
(2)生产: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,控制在生产中得到了极为广泛的应用。
(3)军事国防:控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。-6-一二三四二、控制系统的工作过程与方式
考点1 简单开环控制系统的基本组成和工作过程
(1)概念:控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。
(2)基本组成:控制器、执行器、被控对象。
(3)控制系统方框图(工作过程):
考点2 闭环控制系统的基本组成
(1)概念: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。
(2)基本组成:与开环控制系统相比,闭环控制系统多了检测装置、比较器、反馈回路。-7-一二三四考点3 简单闭环控制系统的方框图
考点4 控制器和执行器的作用
(1)控制器:对输入信号(偏差值)进行运算处理,并发出控制命令。
(2)执行器:根据指令对被控对象直接控制。-8-一二三四三、闭环控制系统的干扰与反馈
考点1 反馈的含义
_______:控制系统中,将输出量通过适当的检测装置,返回到输入并与输入量进行比较的过程。?
考点2 简单控制系统运行的主要干扰因素
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 。?
有的干扰因素是环境造成的,如影响自行车行驶速度的自然风等;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。
考点3 闭环控制系统中反馈环节的作用
通过将输出量通过适当的检测装置,返回到输入并与输入量进行比较,从而减少输出量的偏差,稳定输出量。反馈 干扰因素 -9-一二三四考点4 闭环控制系统的工作过程
(1)闭环控制系统的核心:通过反馈来减少被控制量(输出量)的偏差。
(2)工作过程:①由于干扰因素的存在,系统的被控量偏离给定值时;②闭环控制系统中的反馈环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;③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。-10-一二三四四、控制系统的设计与实施
考点 控制系统方案的设计
在设计控制系统时往往通过了解被控对象的输入与输出之间的关系确定控制器,而需要控制的量往往确定为被控量,控制量为可控制的并对抑制干扰和保持系统稳定有明显作用的量,对执行器、检测器的选择要根据被控量和控制量的需求,还要根据条件进行选择。-11-【典例1】 (2018·11浙江选考)如图所示是某水温控制系统示意图。蒸气对容器中的水加热后变成冷凝水排出。热电偶对出水的温度进行检测,并将测得的信号送到PID控制器与设定的温度比较,PID控制器根据偏差值控制电磁阀调节蒸气的流量。下列因素的变化对蒸气流量的调节没有影响的是( )
A.冷凝水的温度 B.进水的温度
C.热电偶的性能 D.PID控制器的设定参数-12-解析:该控制系统是水温控制,是闭环控制系统,被控制对象是容器中的水,输出量是水的实际温度,输入量是设定的水温,热电偶是温度检测仪,PID是控制器,电磁阀是执行器,蒸气的流量是控制量,冷凝水不会影响输出量的变化,所以A选项正确。准确理解“三器三量”:1.有的开环控制系统中也有检测装置,所以有检测装置的系统不一定是闭环控制系统;2.一般“恒值”控制都属于闭环控制系统。3.控制过程一般都会在题干中清楚描述出来,一般都会结合示意图加以描述,所以做控制系统的大题时要认真阅读题目。4.被控对象往往是温度、位置、形态等发生变化的物体,而被控量往往是某种物理量或状态量或动作等;5.闭环控制系统的抗干扰能力也是有限的,假如对输出量控制精度要求不高,一般就采用开环控制系统,比较简单便宜。
答案:A-13-【典例2】 由于丝杆传动的误差和滑块移动时的摩擦,导致滑台移动的距离存在误差。为了提高滑台位置的控制精度,需要对该系统进行优化,下列措施合理的是( )
A.将电机换成高精度电机,控制方式改为开环控制
B.将传感器换成高精度传感器,提高电机转动角度的检测精度-14-C.将传感器安装在丝杆上,检测丝杆的转动角度
D.在滑台上安装传感器,检测滑台的位置
解析:相对于传感器安装在电机上,在滑台上安装传感器,检测滑台的位置就可以避免由于丝杆传动的误差和滑块移动时的摩擦,导致滑台移动的距离存在误差。
答案:D-15-【典例3】 如图所示是三相异步电机转速控制系统示意图。系统通过改变交变电流的频率来改变电动机的转速。通过触摸屏设定电动机的转速,变频调速器将50 Hz的交变电流转变成与设定转速相对应频率的交变电流,驱动电动机转动;将在电动机输出轴上的测速发电机随电动机一起转动并发电;PLC根据测速发电机的电流大小,判断电动机实际转速与设定转速之间的差值,向变频调速器发出指令,改变驱动电流的频率。下列关于控制系统的分析中正确的是( )-16-A.执行器是电动机
B.控制器是变频调速器
C.输出量是测速发电机的电流信号
D.控制量是变频调速器输出的电流频率-17-解析:通过触摸屏设定电动机的转速是输入量,电动机是被控对象,PLC是控制器,变频调速器是执行器,控制量是电流的频率。
答案:D-18-【典例4】 (2018·4浙江选考)下列关于控制系统的说法中,正确的是( )
A.有检测传感器的控制系统就是闭环控制系统
B.直接对被控对象进行控制的装置或元件称为执行器
C.控制器发出的控制信号称为控制量
D.能引起被控量发生变化的因素都是干扰因素
解析:有检测传感器的控制系统不一定就是闭环控制系统,如倒车雷达控制系统;执行器发出的控制信号才是控制量;能引起被控量发生变化的因素不一定都是干扰因素,干扰因素是除了输入量之外一切能引起被控量变化的量;所以只有B才是正确的。
答案:B-19-【典例5】 (2016·10浙江选考)如图所示的空气压缩机,当储气罐内的压缩空气排放到一定程度时,压力开关自动接通电源,电机带动气泵运转,向储气罐补充压缩空气,使储气罐内的气压保持在设定范围内。下列关于该压缩机的气压控制系统分析正确的是( )
A.控制方式属于开环控制
B.输入量是电能
C.控制量是气泵输出的空气流量
D.输出量是储气罐内的压缩空气
解析:控制类型是闭环控制,A项错误;输入量是设定气压,B项错误;输出量是实际气压,D项错误。
答案:C-20-【典例6】 (2016·10浙江选考)下图是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图。晾衣时按动开关,电机带动滑轮转动,将晾衣杆连同衣物移到室外,下雨时,传感器检测到信号后,电机带动滑轮反向转动,将晾衣杆和衣物收回室内。请根据示意图和描述,完成以下任务:-21-(1)该装置防雨控制的手段属于 (在“①手动控制;②自动控制”中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(2)该系统中的传感器可选用 (在“①热敏传感器;②光敏传感器;③湿敏传感器”中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该系统的执行器是 (在“①晾衣杆;②电机;③开关”中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(4)为了实现傍晚时能将衣物收回室内,对该系统优化的有效措施是 和 (在“①提高传感器的灵敏度;②增加温度检测及对应的控制子系统;③增加光线检测及对应的控制子系统;④增加定时控制子系统”中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?-22-(5)下列因素不属于影响本系统优化的因素是 (在“①传感器的灵敏度;②控制系统的精度和可靠性;③系统的制造和使用成本;④环境温度、湿度和光线的变化”中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
解析:(1)该装置防雨控制的手段属于自动控制,因为它不需要人的参与;(2)该系统中的传感器可选用湿敏传感器,因为题图是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图;(3)该系统的执行器是电机,电机是最常见的执行器;(4)为了实现傍晚时能将衣物收回室内,优化该系统的措施是增加光线检测及对应的控制子系统或增加定时控制子系统;(5)环境温度、湿度和光线是环境因素,不影响系统的优化。
答案:(1)② (2)③ (3)② (4)③和④ (5)④-23-211.下图是一种典型的液位控制系统示意图。其工作过程为设定液位,液位变送器将检测到的液位信号输送到控制器,控制器根据液位变送器的信号与设定的液位进行比较,根据偏差值控制控制阀往储罐中加液,使得储罐中的液位达到要求的液位。根据该控制系统,以下说法不正确的是( )-24-21A.控制阀输出的流量是该控制系统的控制量
B.储罐中的液位达到要求的液位时,控制阀关闭
C.液位变送器是反馈装置
D.该控制系统中没有比较器 答案解析-25-212.如图所示的一个磁悬浮地球仪,其工作原理是地球仪顶端有一个磁铁,圆环形塑胶框内部顶端有一个金属线圈,金属线圈通过电流就会成为电磁铁。电磁铁与地球仪顶端磁铁间的斥力可抵消地球仪所受重力,因此地球仪可漂浮在半空中。地球仪底端也有一个磁铁,塑胶框内部底端有一个霍尔侦测器,侦测地球仪底端磁铁的磁场变化。便会产生一补偿电流。补偿电流流到塑胶框顶端金属线圈时,金属线圈磁场增加,可将地球仪拉回平衡位置。根据该控制系统,以下说法不正确的是( )
A.该控制系统为闭环控制
B.被控对象为地球仪
C.控制量为电磁力的大小
D.执行器为磁铁 答案解析考点强化练11 控制与设计
1.下图为一款3D涂鸦笔,特殊颜料被加热到设定的温度后从笔尖流出,冷却后变成具有一定强度的固体。当加热温度过高时,控制芯片会自动启动小风扇降温,使颜料的加热温度维持在一个恒定范围。关于该3D涂鸦笔的温度控制系统,以下说法正确的是( )
A.被控对象风扇
B.输入量是设定的温度
C.执行器是控制芯片
D.输出量是加热后的颜料
2.核医学辐射场所监控报警系统能检测场所辐射剂量,超过预设值时发出报警声。它有一个辐射监测探头,能将场所辐射剂量转换成电流,电流的大小正比于辐射剂量水平,当辐射剂量超过剂量仪预设的限值时,输出开关控制信号,触发门电路工作,并驱动固态继电器,使控制信号切换到对应通道,然后触发MP3播放器发出报警声。下列关于该装置的说法错误的是( )
A.该系统的控制方式是闭环控制
B.被控对象是MP3播放器
C.报警声是输出量
D.场所辐射剂量是输入量
3.下图是一款概念产品夹在书本上能够实时监测孩子头部与书本的距离,一旦相对距离过近,本产品内置电子开关闭合,即可发出特殊光线并投射出提示性文字和表情符号用以警告孩子。关于控制系统,以下说法正确的是( )
A.监测到的距离与设定的距离相比较过近了,才会发出警告所以是闭环控制系统
B.被控对象是提示性文字和表情符号
C.执行器是其中的电子开关
D.控制量是提示性文字和表情符号等警告信号
4.下图是一款自动感应垃圾桶,当手伸至一定距离时,垃圾桶上方的红外线感应器将侦测到的信号输入控制电路,控制电路控制电机转动,电机转动开启桶盖。当手离开后一段时间,桶盖自动关闭。下列对该控制系统的分析不正确的是( )
A.输入量是手红外信号[来源:Z|xx|k.Com]
B.控制器是控制电路
C.执行器是红外线感应器
D.被控对象是垃圾桶盖
5.下图为一款磁浮水晶灯,位置传感器时刻检测水晶球的高度变化,控制芯片根据检测结果改变底座中的电磁线圈的电流强度,从而改变对水晶球的磁悬浮力大小,使水晶球高度稳定在设定高度。关于该控制系统,以下说法正确的是( )
A.被控对象是电磁线圈
B.该控制系统是开环控制
C.输出量为电流强度
D.输入量为水晶球的设定高度
6.下图是工业锅炉利用重锤进行压力控制的示意图,重锤挂在横杆上,杆的支点在最左端,中间是锅炉的排气孔。当锅炉内的蒸汽压力过大,超过设定值,就会冲开排气孔上的重锤,释放一定的气体;气体释放后,气压降低,使得重锤又重新落下封闭排气孔;周而复始,保持锅炉内的气压不超过规定值。关于该压力控制系统,以下说法正确的是 ( )
A.将重锤往横杆的左端移动一段距离,可以增大锅炉的蒸汽压力
B.该控制需要人为调节重锤的位置,是一种人工控制
C.该压力控制系统存在反馈环节
D.输出量是排气孔是否释放气体
7.声光照明灯特别适用于车房、仓库、停车场等特殊场所,光线不足时,可以用声音来控制开启,并且能够自动延时关闭,给人们带来了方便。该照明灯控制属于( )
A.电子控制、开环控制
B.电子控制、闭环控制
C.机械控制、开环控制
D.机械控制、闭环控制
8.下图是智能化室内通风系统,气敏传感器检测空气中的二氧化碳浓度,模块化集成芯片根据二氧化碳浓度值的不同自动调节气阀的开度,从而改变干净空气的输送量。关于该控制系统,以下说法不正确的是( )
A.控制器是模块化集成芯片
B.执行器是气阀
C.被控对象是二氧化碳浓度
D.输出量是室内空气的二氧化碳实际浓度值
9.在我国的北方地区,大多采用集中供暖的方式提供高温水汽入户。下图是暖气恒温控制系统的示意图,各家庭在采暖季节需要依据各户的要求设定室内温度,自动恒温暖气阀就会利用感温元件来控制阀门闭合的大小,调节合适的热水流入室内散热器,直到室内空气被加热到设定的温度值时关闭阀门,热水就不再流入散热器,室内空气不再被加热。待室内温度下降时再次开始加热过程,由此循环达到恒温的目的。则温控阀门属于该控制系统的( )
A.反馈元件
B.输入元件
C.执行器
D.控制器
10.采用雨滴感应式自动雨刷控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦,雨滴传感器将检测出的雨滴大小变成电信号,传递给单片机,单片机根据电信号的强弱控制直流电动机的转速,从而控制雨刷的速度,使得雨刷的速度与雨量的大小相适应。关于这个控制系统,下列说法正确的是( )
A.被控对象是雨刷
B.控制器是直流电动机
C.执行器是雨滴传感器
D.设定值是雨刷的速度
11.下图为某种抽水马桶水箱的结构示意图,浮球和连杆用螺纹连接,通过调节连杆长度来设置给定水位,当水位上升到给定水位时,浮球带动连杆装置关闭进水阀。如果往进水阀方向调节浮球,缩短连杆长度,那么产生的后果是( )
A.降低给定水位高度 [来源:学。科。网Z。X。X。K]
B.增加给定水位高度
C.不影响给定水位高度
D.降低实际水位高度
12.现有一种通过水泵增压将水流通过喷头喷射到空中,呈雨滴状散落在田间及农作物上的农田灌溉设备。通过控制系统可实现喷灌设备的自动化运行,如利用土壤湿度计和传感器系统,在土壤湿度变低或超过预定范围时自动开启或关闭喷灌机;根据系统内发出的故障信号,或在一个灌溉程序结束时发出信号,使供水设备自动停机。下列说法不正确的是( )
A.该喷灌系统是一个闭环控制系统
B.该喷灌设备的输出是土壤湿度计
C.该喷灌系统的控制部分是内部的电子电路组成的控制器
D.该喷灌系统通过传感器和土壤湿度仪构成反馈和检测
13.下图是储气罐气压控制系统原理图,当检测装置检测到储气罐中的气压低于设定值时,控制器控制压缩机运转,使储气罐的气压升高到设定值。该控制系统的方框图是 ( )
14.下图是声控灯系统组成示意图,声控灯适用于多种场合,如在公共楼道里安装声控灯既方便,又安全。它与普通的电灯控制电路相比,去掉了手动开关,而增设了声传感器、控制器和电子开关。其中声传感器的灵敏度可调整,以适应不同场合使用的需要。根据你的理解和认识回答下列问题。
(1)画出控制系统方框图。
(2)如果声控灯的附近并没有人,而楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响,灵敏度高的声控灯也会应声而亮。为避免这种情况你有什么好办法?(可在原图上补画一些装置)
[来源:Zxxk.Com]
15.下图为某土壤湿度自动控制系统示意图,该系统会根据设定好的湿度实现自动灌溉。当土壤湿度低于设定的湿度时,控制系统的处理单元会发出指令给电磁阀门让其开启喷头喷水,当达到设定湿度后,处理单元会发出指令,关闭电磁阀门结束灌溉,从而达到灌溉的自动化。请根据示意图和描述,完成以下任务:
(1)该控制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闭环控制中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(2)该控制系统的控制器是 (在①处理单元;②电磁阀门;③喷头中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统中的输出量是 (在①喷水量;②设定的土壤湿度;③土壤湿度中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(4)在设计该控制系统的方案时,既要考虑保持土壤的湿度设定值范围内,又要考虑节约水资源和能源等因素,做到统筹兼顾,体现了系统分析的 原则(在①整体性;②科学性;③综合性中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
16.(2016·4浙江选考)下图为车间温度控制系统示意图。当传感器检测到室内温度达到设定值的上限时,控制器发出信号,接通水泵和风机电源,水泵向进气窗输送冷却水形成水帘,风机将室内的空气排出,室外的空气通过水帘降温后进入室内,降低室内温度。当室内温度达到设定值的下限时,断开水泵和风机电源。请根据示意图和描述,完成以下任务:
(1)该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闭环控制中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
(2)该系统的被控对象是 (在①水帘;②水泵和风机;③车间中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
(3)该系统中的传感器应选用 (在①流量传感器;②湿度传感器;③温度传感器中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
(4)为了提高该系统的降温效果,有效的优化措施是 和 (在①增大进气窗和水帘面积;②降低温度设定值;③加大排风量;④提高传感器的灵敏度中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
17.李明学习了通用技术后,设计了如图甲所示能自动控制温度、湿度的栽培箱。在控制器上设定好湿度范围后,当湿度传感器检测到栽培箱空气湿度低于或等于下限湿度时开始加湿,达到上限湿度时停止加湿,当栽培箱内湿度高于设定值上限时,换气扇启动,开始除湿,达到上限湿度时停止除湿。请根据示意图和描述,完成以下任务。
甲
(1)该系统的湿度控制方式为 (在①开环控制;②闭环控制中选择合适的选项,将序号填写在“ ”上)。?
(2)湿度控制系统的执行器为 (在①小水泵;②喷雾头;③发热带;④小水泵、喷雾头和换气扇中选择合适的选项,将序号填写在“ ”上)。?
(3)当栽培箱内的空气湿度和外界环境空气湿度均高于设定湿度的上限值时,则换气扇会 (在①持续运转;②间歇性运转;③运转一段时间后自动停止;④无法判断中选择合适的选项,将序号填写在“ ”上)。?
(4)由于水箱的水很快会被用完,李明设计了图乙所示的水位控制系统,当水位上升到设定值时,感压包压力增大,使传动膜片向外胀,推动连接杆带动电触点断开,电磁阀门关闭,停止进水;当水位低于设定值时,感压包压力减小,弹簧回拉连接杆,使电触点闭合,开始进水,如此反复。据此判断,在水位控制过程中,弹簧 (在①始终处于拉伸状态;②始终处于压缩状态;③拉伸和压缩状态交替变化中选择合适的选项,将序号填写在“ ”上),将凸轮逆时针旋转一定角度,则水箱水位会 (在“①上升;②下降;③保持不变;④无法判断”中选择合适的选项,将序号填写在“ ”上)。?
乙
(5)李明在设计分析时,孤立地从每个子系统分析,未能把电磁阀和湿度控制子系统等部分整合,说明他违背了系统分析的 原则(从①整体性;②科学性;③综合性中选择合适的选项,将序号填写在“ ”上)。?[来源:学科网]
18.如图所示的扫地机器人,由单片机、传感器、驱动电机、驱动轮、万向轮、吸尘器等部件构成,它具有自动绕开障碍物的控制功能。其工作过程是机器人测距系统通过传感器检测行进方向有无障碍物,如果在一定距离中存在障碍物,单片机控制左右驱动电机速度差来实现转向绕行。请回答下列各题,填写“ ”处的相应内容。?
(1)该扫地机器人转向控制系统的控制手段和控制方式分别是 和 (在①手动控制;②自动控制;③开环控制;④闭环控制中选择一项,填写序号)。?
(2)该转向控制系统的执行器是 (在①吸尘器;②万向轮;③驱动电机中选择一项,填写序号)。?
(3)扫地机器人测距系统中的传感器一般是 (在①超声波传感器;②红外线传感器;③压力传感器中选择一项,填写序号)。?
(4)若扫地机器人突然无法转向,以下不可能造成的原因是 和 (在①驱动电机故障;②家用电器发出的电磁辐射;③万向轮转动受阻;④集尘室垃圾太多中选择一项,填写序号)。?
19.下图为游泳池水pH自动调节系统示意图。游泳池水经溢流水道收集后,会同补充水一起进入循环水管线,在循环水泵驱动下进入过滤器彻底过滤,pH检测仪实时检测水的pH,该值被送到伺服控制器与设定pH进行比较,伺服控制器根据偏差值控制加药计量泵,向循环水中注入浓度10%的稀盐酸,将游泳池水的酸碱度控制在国家规定的范围。请针对该游泳池水pH值自动调节系统回答以下问题:
(1)该游泳池水pH自动调节系统的控制方式属于 (在①闭环控制;②开环控制中选择一项,将序号填在“ ”处)。?
(2)pH检测仪将检测到的水的pH送到伺服控制器与设定值比较的过程称为 (在①干扰;②反馈;③控制中选择一项,将序号填在“ ”处)。?
(3)该游泳池水pH自动调节系统的被控对象是 (在①加药计量泵;②pH检测仪;③游泳池中的水中选择一项,将序号填在“ ”处)。?
(4)该游泳池水pH自动调节系统的输出量是 (在①加药计量泵投药量;②游泳池水的pH;③循环水泵的抽水量中选择一项,将序号填在“ ”处)。?
(5)使用一段时间后,该游泳池水pH自动调节系统仍在工作,但将游泳池水pH自动改变到低于国家标准,不可能出现故障的部件是 (在①加药计量泵;②pH检测仪;③伺服控制器中选择一项,将序号填在“ ”处)。?
20.下图是一个粮食运货车自动灌装运输的控制系统,其工作过程是(1)控制甲:当检测装置检测到运货车进入预定灌装位置时,综控台关闭驱动电机使运货车停止后,打开电磁阀门,运货车灌装粮食。(2)控制乙:当传感器检测到运货车上所装载的粮食质量达到设定值时,综控台关闭电磁阀门后,控制驱动电机转动,运货车自动驶向卸货处。请根据上述说明,完成以下任务。
(1)运货车自动灌装运输控制中的控制甲属于 ;控制乙属于 。(在①开环控制;②闭环控制中选择一项,将序号分别填在“ ”上)其中控制乙的执行器是 、 (在①运货车;②电机;③电磁阀门;④综控台中选择两项,分别写在“ ”上)。?
(2)运货车自动灌装运输控制中的控制甲的检测装置选用 ;控制乙的传感器选用 。(在①地感线圈;②压力传感器;③温度传感器;④湿度传感器中选择一项,分别写在“ ”上)?
(3)对控制系统分析中发现:当运货车停稳后,才能打开阀门;当关闭阀门后,才能够开启运货车电机。这说明在该控制中,要实现正常控制,需要有一个合理的 (在①干扰;②反馈;③延时中选择一项,写在“ ”上)。系统要实现该功能,需要突出系统的 (在①动态性;②环境适应性;③相关性中选择一项,写在“ ”上)。?
21.下图为一款“无人驾驶”婴儿车,婴儿车内置驱动电机、摄像头以及各种传感器和控制芯片。婴儿车有三种工作模式。在全自动模式下,车与父母距离变化,车会随着父母一起前进、后退或转弯,始终保持在设定距离内;在遇到障碍时它还会自动减速停止,一旦婴儿车离开安全范围,父母手机就会收到自动提醒信息。请根据示意图和描述,完成以下任务:
(1)婴儿车随着父母一起前进、后退或转弯(跟随)的控制方式属于 ;遇到障碍自动减速停止的控制方式属于 。(在①闭环控制;②开环控制中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)?
(2)上述跟随和减速停止控制二个系统中的被控对象分别是 和 。(在①婴儿车速度;②婴儿车;③婴儿车与父母间的距离;④驱动电机中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)?
(3)婴儿车减速停止的控制过程中系统的输出量和控制量分别是 和 。(在①婴儿车速度;②障碍物的阻碍作用;③婴儿车与父母间的距离;④驱动电机的转速中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)?
22.下图是磁浮列车浮力控制原理示意图:装在车辆转向架上的导电磁铁(悬浮电磁铁)与导轨上的铁磁轨道(导磁轨道)相互吸引,磁场浮力使车辆浮起。传感器实时测量车辆浮起的实际间隙返回给悬浮控制器,比较后精确地控制电磁铁中的电流,使车体与导轨之间保持10毫米左右的间隙。请根据上述说明,完成下列任务(将序号填写在“ ”处)。?
(1)该磁浮列车浮力控制系统的控制方式属于 控制(在①开环;②闭环中选择一项),控制手段属于 控制(在①人工;②自动中选择一项)。?
(2)该磁浮控制系统的被控量是 (在①磁场浮力;②电磁铁中的电流;③车体与导轨实际间隙;④推进动力中选择一项)。?
(3)以下不属于该磁悬浮控制系统干扰因素的是 (在①乘客数量;②电磁铁供电系统的电压变化;③大雨大风天气;④气温变化中选择一项)。?
(4)磁浮控制系统的悬浮间隙大小、电磁铁中电流大小、电磁铁的参数要求等都需要经过严密的计算和反复的论证分析,体现了系统分析的 原则(在①整体性;②综合性;③科学性中选择一项)。?
(5)为提升磁浮列车运行的安全性,需要对磁浮控制系统进行优化,以下属于磁浮控制系统优化的约束条件的是 (在①轨道的宽度;②传感器的灵敏度;③导电磁铁的性能中选择一项)。?
参考答案
考点强化练11 控制与设计
1.B 本题主要考查闭环控制系统的基本组成。题目中要求分析温度控制系统,通过分析其控制目的是维持颜料加热的温度恒定,进而可以判断其为闭环控制。被控对象是颜料,输出量是颜料的实际温度,输入量是设定的温度,控制器是控制芯片,执行器是小风扇。其反馈作用的检测装置题中并未具体说明,但不影响分析。
2.A 本题考查的是控制系统的控制方式和组成。此控制系统没有反馈,是一个开环控制系统,本题选错误选项,所以答案是A。
3.C 本题警告控制系统的执行器是电子开关、被控对象是警告器,注意控制量是执行器的输出所以应是电子开关的开或关,选项A“……与……比较”是误导。
4.C 执行器应是电机。
5.D 本题主要考查闭环控制系统的基本组成。该控制系统的目的是维持水晶球高度稳定,并通过位置传感器完成对实际高度的反馈,所以是闭环控制。输入量是设定的高度,输出量是水晶球的实际高度,检测装置是位置传感器,控制器是控制芯片,执行器是电磁线圈,电流强度是控制量。
6.C 7.A
8.C 本题考查的是控制系统的工作过程,智能化室内通风系统的被控对象是需要调节的室内空气而不是二氧化碳浓度,室内的二氧化碳浓度是被控量。
9.C
10.A 被控对象是雨刷;控制器是单片机;执行器是直流电动机。
11.B 抽水马桶水箱水位控制系统的目的是使水位保持一定位置,调节连杆长度可以改变给定水位的位置,如果往进水阀方向调节浮球,缩短连杆长度,使浮球位置向左上方移动,从而提高设定水位。
12.B 该喷灌设备的输出是执行命令,即水泵是否开启。由土壤湿度计时刻做检测,检测土壤湿度和设定值的差别,构成反馈,属于闭环电子控制系统。
13.C 储气罐气压控制系统能使储气罐的压力稳定在设定值。执行器是压缩机,被控对象是储气罐,设定量是设定气压,被控量是实际气压。对一个控制系统,首先应判断是开环还是闭环控制系统,闭环控制系统是通过反馈使某一个量稳定在设定值。如果是闭环控制系统,接着应寻找设定量,关键词是稳定、恒定,本题中储气罐气压控制系统这个量就是气压,那么设定量是设定气压,被控量是实际气压,检测装置是能检测气压的装置。根据题意“使储气罐的气压升高到设定值”中被控对象是储气罐。控制器控制压缩机运转,执行器是压缩机。
14.(1)控制系统方框图如下图:
声音 信号→控制 电路→常开 接点电灯→电灯亮
(2)
15.(1)② ④ (2)① (3)③ (4)③
16.答案 (1)② ④ (2)③ (3)③ (4)① ③
解析 本题综合考查控制的手段和方法、控制系统的工作过程与方式、闭环控制系统中反馈环节的作用和系统的优化。
(1)自动控制是指在无人直接参与的情况下,事物的变化准确地按照期望的方向进行。该系统的控制过程不需要人工任何干预,所以是自动控制;该控制系统能够根据传感器检测到的室内温度来控制启动或停止水泵和风机电源,存在反馈环节,所以是闭环控制。
(2)该控制系统的控制目的是保持车间内温度恒定,所以被控对象是车间。
(3)该系统中的传感器检测的是室内温度,故应选用温度传感器。
(4)要想提高系统的降温效果,选用冷却加快和加快室内空气排出,因此增大进气窗和水帘面积以及加大排风量可以提高系统降温效果。
17.(1)② (2)④ (3)① (4)① ① (5)①
18.答案 (1)② ③ (2)③ (3)① (4)②[来源:学科网]
解析 (1)(2)(3)原理和过程和教材上的自动门案例一样。
(4)若扫地机器人突然无法转向,以下不可能造成的原因是家用电器发出的电磁辐射,集尘室垃圾太多。
19.(1)① (2)② (3)③ (4)② (5)③
20.(1)① ① ② ③ (2)① ② (3)③ ③
21.(1)① ② (2)② ② (3)① ④
22.答案 (1)② ② (2)③ (3)④ (4)③ (5)①
解析 (1)(2)原理和过程和教材上的水箱水位控制案例一样。
(3)干扰因素一定要是对控制系统的输出量有影响作用的,气温变化磁悬浮列车浮力控制原是没有作用的。
(4)定量计算应该属于系统分析得科学性原则。
(5)约束条件是客观存在,不为人的意志为转移的。
