单元小结
知识系统构建
单元检测题组
时间:50分钟 分值:100分
一、选择题(每题2分,共44分)
1.如图所示是一款智能垃圾桶。投垃圾时,手或垃圾靠近感应区上方,桶盖会自动打开,投入后桶盖会自动关闭,该控制系统的控制手段和方式属于( )
A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
答案 B 本题考查控制手段及控制系统的类型。该系统控制过程中无人参与,所以是自动控制;桶盖的打开和关闭只与手或垃圾的红外信号有关,信号是单方向传递,所以是开环控制。
2.如图所示是自动门示意图。当人靠近自动门时,探头探测到人体信号,控制电路接收到该信号后,发出相应的指令,启动电动机把门打开。关于该控制系统,下列说法中错误的是( )
A.输入量是人体信号 B.输出量是门的打开
C.被控对象是人体 D.执行器是电动机
答案 C 本题考查控制系统的组成分析。这是一个开环控制系统,输出量是门的打开,所以被控对象是门。
3.如图所示的金属探测门,当有人携带金属制品通过时,探测门即发出声音报警。该报警控制系统的控制手段和控制方式属于 ( )
A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
答案 B 本题考查控制手段及控制系统的类型。输入量是探测到的金属制品信号,输出量是报警声音,报警声音仅取决于输入量,无反馈信号,所以是开环控制系统,且整个过程无人参与,是自动控制。
4.如图所示为3G无线防盗报警器,能360°旋转摄影,当有窃贼入侵时,能自动摄影并向主人手机发送视频报警。该控制系统的控制手段和控制方式属于( )
A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
答案 B 本题考查控制手段及控制系统的类型。输入量是检测到的人体信号,输出量为摄影及发送报警信号,没有反馈,是开环控制系统;且控制过程无人参与,是自动控制。因此B项正确。
5.某校学生设置了雨天自动关窗装置,其工作原理:下雨时,湿度传感器把检测到的雨水信号传给放大及处理电路,启动电动机关闭窗户。关于这个控制系统,下列说法正确的是( )
A.雨水信号是输出量
B.控制器是电动机
C.执行器是湿度传感器
D.被控对象是窗户
答案 D 本题考查控制系统的组成分析。该系统是开环控制系统,输入量是雨水信号,控制器是放大及处理电路,执行器是电动机,被控对象是窗户,输出量是窗户的关闭。因此D项正确,A、B、C项错误。
6.百度手机语音输入技术具备了国际上众多语音输入系统的技术特点。使用时,点击“话筒”标志,进入语音识别界面,可以自动将声音转换成文字,边说边识别,自动添加合适的标点,支持整句输入。百度手机语音输入法作为一个输入法控制系统来看,其中的输入量和输出量分别是( )
A.语音和文本 B.话筒和文本
C.语音和话筒 D.语音识别界面和文本
答案 A 本题考查的是对控制系统输入量和输出量的判断。作为语音输入法控制系统,输入量是语音,输出量是文本。所以答案选A。
7.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
答案 C 本题考查的是控制系统的组成。湿敏传感器是控制系统中的检测装置,而控制电路相对于电动机、晾衣杆而言具有识别和决策能力,由它发指令给电动机,然后由电动机控制晾衣杆。所以控制电路是控制器,电动机是执行器,晾衣杆是被控对象。
8.如图所示是太阳能土壤湿度控制系统示意图。工作时,水分传感器将检测到的土壤湿度信号传送给太阳能控制器与设定湿度值比较,太阳能控制器根据湿度偏差信号控制电磁阀的开闭,调节喷水量,使土壤保持设定的湿度。该控制系统的被控对象是( )
A.太阳能控制器 B.水分传感器 C.电磁阀 D.土壤
答案 D 本题考查的是控制系统的组成。此控制系统是一个闭环控制系统,其中太阳能控制器是控制器,电磁阀是执行器,土壤是被控对象,水分传感器是检测装置。
9.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,下列说法不正确的是( )
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
D.该控制是闭环控制
答案 B 本题考查的是控制系统的工作过程。轮胎的充气控制是闭环控制,输入量是正常压力值,控制器是ECU电子控制单元,被控对象是轮胎而不是报警灯,所以选择B。
10.如图所示是一种自动寻轨器。本产品有线性跟踪功能,它通过两个红外二极管发出信号和两个接收器感应地面颜色来识别路线,能自己沿自制的黑色轨道行走。当偏离黑色轨道时,寻轨器的单片机电路会根据两个传感器的信号差别判断出是左偏还是右偏,再相应地驱动右轮或左轮纠正行驶的方向。关于寻轨器的控制系统,其设定值是( )
A.自制轨道的黑颜色
B.自制轨道路线的形状
C.寻轨器的行驶方向
D.寻轨器的左偏或者右偏
答案 B 本题考查的是控制系统的输入量(设定值)。该装置的基本功能是能够自动沿着预先设定好的黑色轨道行走,故控制系统的设定值为轨道路线的形状,答案是B。
11.如图所示为一款智能加油机,设定需要加入的燃油量或金额后开始加油,当流量计检测到加油量达到设定值时,控制电路就会关闭油泵和电磁阀停止加油。该控制系统的被控量是( )
A.设定的燃油量或金额
B.油泵和电磁阀的启动与关闭
C.流量计输出的电信号
D.实际燃油量
答案 D 本题考查的是控制系统的组成。设定的燃油量或金额是给定量(输入量),A错误;油泵和电磁阀的启动与关闭是控制量,B错误;流量计输出的电信号是反馈信号,C错误;实际燃油量是被控量,D正确。
12.电梯都配有超载报警系统,其工作原理:传感器检测电梯的载重量,控制电路进行判断,若载重量超过设定值则接通电子开关,报警器发出声、光信号进行报警,并强行停止电梯运行。关于该报警控制系统,下列说法中正确的是( )
A.被控对象是电梯
B.控制器是电子开关
C.执行器是报警器
D.输出量是声、光信号
答案 D 本题考查控制系统的组成分析。本题中的报警控制系统的控制器是控制电路,执行器是电子开关,被控对象是报警器,所以A、B、C都不对。
13.如图所示的停车诱导控制系统通过泊位信息采集设备检测进出车辆,采集停车场车位变化数据,并将数据传送到控制处理服务器进行处理,生成空余泊位数据。下列关于该控制系统的说法正确的是( )
A.是电子控制系统,被控对象是停车场
B.是闭环控制系统,被控对象是显示牌
C.是开环控制系统,控制(处理)部分是控制处理服务器
D.是闭环控制系统,输入部分是泊位信息采集设备
答案 C 本题主要考查开环控制系统的工作过程与原理。因为信号是单向传递的,所以是开环控制系统,所以本题的正确答案是C。
14.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
D.执行器是单片机
答案 B 本题主要考查控制系统的过程与原理。该控制系统是开环控制系统,被控对象是车票,输出量是车票被取票机吐出,执行器是电机及机械装置。所以本题的正确答案是B。
15.如图所示为一款婴幼儿耳测体温计,它有一个声光报警装置,当所测体温高于37.5 ℃时,就会发出“嘟嘟”声并闪光。这个体温报警系统的控制方式属于( )
A.手动控制、开环控制
B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制
D.手动控制、闭环控制
答案 B 本题考查控制手段及控制系统的类型。该系统的控制目的为满足某一条件时发出声音与闪光,这一条件为“当所测体温高于37.5 ℃时”。系统的输出量为声音与闪光信号,系统中没有检测输出量的装置,不存在反馈,因此该系统为开环控制系统;系统工作过程中无人参与,因此为自动控制。
16.如图所示是一款太阳能饭盒,每个饭盒都有独立的温度控制系统,当饭煮熟后,自动进入保温状态,该饭盒温度控制系统的控制手段和控制方式属于( )
A.手动控制、开环控制
B.自动控制、闭环控制
C.自动控制、开环控制
D.手动控制、闭环控制
答案 B 本题考查控制手段及控制系统的类型。该饭盒温度控制系统的输入量是预设温度,输出量是饭盒内实际温度,保温状态要求当实际温度低于设定温度时,控制器向执行器发出加热指令,当实际温度高于设定温度时,控制器向执行器发出停止加热指令,从而使温度维持在设定值上下波动,所以有反馈且输出量相对稳定,是闭环控制系统;工作过程是自动进行的,不需要人参与。因此B项正确。
如图所示为纸浆浓度控制系统工作原理示意图,其工作原理是:控制器将传感器检测到的配浆浓度与设定值相比较,根据偏差值控制电动调节阀调节清水流量,从而使配浆浓度达到设定值。(完成第17题)
17.在该控制系统工作原理示意图中,不直接参与浓度自动控制的部件是( )
A.电动调节阀 B.控制器 C.传感器 D.手动取样阀
答案 D 本题考查控制系统的组成。手动取样阀属于手动控制部分,与自动控制无关,因此D项符合题意。
18.如图所示为某校学生设计制作的自动取汤机,能保持汤的温度在一定范围内。按下取汤按钮,就会自动落下一个碗,并放出一定量的汤在碗中。在该自动取汤机的温度控制系统中,不需要的器件是( )
A.温度传感器 B.加热器 C.温度控制器 D.定时器
答案 D 本题考查控制系统的组成分析。该系统是闭环控制系统,控制目的为保持汤的温度稳定。根据对温度的闭环控制系统的运行特征分析,系统不需要定时器,因此D项符合题意。
19.如图所示是一种风阻尼器,用于高层建筑应对台风。一个几百吨重的大铁球通过弹簧和液压装置安装在高层建筑物的中上部,当强风来袭时,该装置的传感器探测到建筑物的摇晃程度,通过计算机控制液压装置推动大铁球向反方向运动,从而降低建筑物的摇晃程度。若把大铁球作为被控对象,下列分析中不正确的是( )
A.输入量是建筑物的摇晃程度
B.控制器是计算机
C.控制量是风力的大小
D.输出量是大铁球的运动方向和速度
答案 C 本题考查控制系统的组成分析。这个控制系统中,液压装置为执行器,计算机是控制器,控制量是描述执行器运行的量,即推力的大小和方向,因此C项符合题意。
20.如图所示是上海世博会“智能化垃圾气力输送系统”中的垃圾桶,桶内装有容量传感器,当垃圾达到桶容积的80%时,该信息传输到垃圾处理控制中心,中心启动千米外的抽风机开始抽气,将垃圾吸往“垃圾收集站”。关于这个控制系统,下列说法正确的是( )
A.执行器是容量传感器
B.控制器是抽风机
C.被控对象是桶内垃圾
D.设定值是实际吸出的垃圾量
答案 C 本题考查控制系统的组成分析。该系统为开环控制系统,控制目的为“当垃圾达到桶容积的80%时”运送垃圾,因此系统的被控对象为垃圾桶内的垃圾,C项正确;系统的控制器为垃圾处理控制中心,执行器为抽风机,没有设定值,因此A、B、D项错误。
21.监控摄像系统(如图所示)被广泛用于记录道路交通实时图像信息。对于监控摄像系统,下列环境因素中不属于干扰因素的是( )
A.噪声 B.浓雾 C.闪电 D.沙尘
答案 A 本题考查干扰因素的概念。干扰因素是指除输入量外引起被控量变化的因素。监控摄像系统的控制目的是获取图像信息,凡是影响图像质量的因素都是干扰因素。噪声对图像信号不会产生影响,因此A项符合题意。
22.下列方法中不属于黑箱方法的是( )
A.用仪器测试集成电路输出信号判断集成电路的功能
B.通过脑电波检查诊断病人大脑的状况
C.列车司机用锤子敲击车轮,通过声音判断有无故障
D.通过胃镜检查诊断病人的胃部疾病
答案 D 本题考查黑箱方法的概念。黑箱方法是指研究对象的内部无法打开或不便打开的情况下,通过输入量与输出量的关系探测其内部的特性。如果把胃部看做研究对象,胃镜检查则是直接观察研究对象内部情况,与黑箱方法的概念不符,因此D项符合题意。
二、非选择题(共56分)
23.(1分)如图所示为某储气罐压力自动控制和自动报警系统示意图,压力变送器检测储气罐中的压力值,该值被送到控制器,与设定压力值进行比较,控制器根据偏差值控制变频气泵的转速,从而使储气罐的实际压力达到设定值。当压力超出设定值上限时,就发出报警信号,并自动排气。请完成下题:
当压力值自动控制系统出现故障,导致储气罐内气体压力过高,在此情况下对压力罐有保护作用的是 (在①去车间的送气管道;②自动排气装置中选择一项,填写序号)。?
答案 ②
解析 本题考查控制系统工作过程的分析。根据题干所述,罐内压力过高时,系统能自动排气,因此自动排气装置具有保护作用。
24.(5分)某学校机房的夜间防盗报警系统具有灵敏度高、反馈及时的特点。在夜间开启后,一旦有人进入机房,报警系统的红外感应摄像头就会将检测到的信号反馈到系统主控设备当中,主控设备马上就会通过电信号控制保卫处的报警器发出警铃提示声。
(1)该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,将序号填写在“ ”处);?
(2)该控制系统的控制手段属于 (在①手动控制;②自动控制中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统的输入量是 (在①是否有人进入机房;②电信号;③警铃提示声中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(4)该报警系统适合在无人值守机房或夜间机房无人时使用,却不适用于网吧等24小时运行的网络机房。这体现了系统的 (在①整体性;②相关性;③目的性;④动态性;⑤环境适应性中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
(5)红外感应摄像头对入侵者进行检测并报警的过程中会受到各种干扰,下列不属于干扰因素的是 (在①机房内的老鼠;②运行电压不稳;③入侵者黑衣蒙面中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)① (2)② (3)① (4)⑤ (5)③
解析 (1)开环控制系统和闭环控制系统的区别主要在于反馈。有反馈的即为闭环控制系统,本题的控制系统没有反馈的过程,所以不是闭环控制系统,选①。
(2)该控制系统工作由系统本身自主判断并执行,没有人的直接参与,所以是自动控制,选②。
(3)报警系统的红外感应摄像头检测是否有人进入机房并以此判断如何操作,所以选①。
(4)报警系统适合在无人值守机房或夜间机房无人时使用,却不适用于网吧等24小时运行的网络机房体现了系统的环境适应性,所以选⑤。
(5)干扰因素是指在控制系统中,除输入量(给定值)以外引起被控量变化的各种因素,所以选③。
25.(6分)如图所示是学校文印室一体化速印机,印刷速度可达每分钟100张以上。在印刷过程中如进纸槽出现卡纸,卡纸传感器会将检测到的信号传递给控制系统,控制系统将通知电机使滚筒停止转动,从而达到停机目的。
(1)根据示意图及描述,分析一体化速印机卡纸时的停机控制过程,在方框图中“ ”处填写相应的内容;?
控制系统② ?③ ?
(2)一体化速印机印刷时间久了,卡纸传感器上面将有纸粉尘覆盖,会出现卡纸信号、停机故障现象,使一体机无法正常工作。下列措施不合理的是: (在①一体机要经常进行清理纸粉尘等维护工作;②提高卡纸传感器的灵敏度;③文印员要加强对一体机工作原理的学习,学会排除故障中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)一体机在设计时,设计师要充分考虑印刷过程中的卸版、扫描、制版、挂版、进纸、印刷、出纸等环节性能,其中有一环节出现故障,将会影响整个一体机速印功能的发挥。这体现了系统的 (在①整体性;②动态性;③目的性中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)①卡纸信号 ②电机 ③滚筒 ④停止转动 (2)② (3)①
解析 本题主要考查控制系统的设计与控制过程原理分析。先确定被控对象,然后再确定执行器,最后确定控制器。部分影响整体属于系统的整体性。
26.(6分)如图所示的倒车雷达利用了超声波原理。超声波传感器探测汽车与障碍物的距离信号,将信号输入到微处理器,微处理器计算出汽车与障碍物间的实际距离,若到达危险距离,通过电子开关打开蜂鸣器发出警报,提醒驾驶员,使停车或倒车更容易、更安全。
(1)根据上述描述,分析该系统的控制过程,在方框图中“ ”处填写相应的内容;?
微处理器② ?③ ?
(2)倒车雷达突然出现故障,即使在开阔地,只要一打倒挡,蜂鸣器就报警。经检查,原来是车上安装的一台空气净化器产生了电磁波,这对控制系统来说属于 ;?
(3)设计的时候既要考虑到倒车雷达的性能,又要考虑到倒车雷达的价格,这体现了系统分析的 (从①整体性原则;②科学性原则;③综合性原则中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)①超声波传感器探测汽车与障碍物的距离信号或汽车与障碍物的距离信号或超声波检测到的信号 ②电子开关 ③蜂鸣器 ④发出警报 (2)干扰因素 (3)③
解析 本题主要考查控制系统的组成分析、干扰因素以及系统分析的基本原则。
27.(5分)定速巡航系统能有效减少驾驶员疲劳并节省燃料,当启动定速巡航开关后,控制电路设定当前速度为定速巡航速度,并与车速传感器检测到的实际车速进行比较,根据偏差值调整节气门的开度,使汽车以恒定的速度行驶。请根据上述说明,完成以下任务:
(1)该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,将序号填写在“ ”处);?
(2)该控制系统的控制手段属于 控制(在①手动;②自动中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统的控制量是 (在①车速设定值;②节气门开度;③实际车速中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(4)定速巡航系统不仅要有稳定车速的功能,还要兼顾行驶安全以及与汽车其他控制系统协同工作等问题,这体现了系统分析的 原则(在①整体性;②科学性;③综合性中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(5)该系统在控制车速的过程中会受到各种干扰,以下因素中不属于干扰因素的是 (在①沙尘;②风速;③道路坡度中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② (2)② (3)② (4)③ (5)①
解析 本题主要考查控制系统的分析、干扰因素以及系统分析的基本原则。(1)车速传感器将实际车速反馈给控制电路与设定车速比较,然后根据偏差值采取控制措施,是典型的闭环控制。(2)自启动开关后,全程的速度控制无需人的参与,所以是自动控制。(3)控制量是执行器输出给被控对象的量,节气门是执行器,控制量即节气门开度。(4)定速巡航目标、行驶安全目标以及功能优先级排序等需要统筹兼顾,体现了系统分析的综合性原则。(5)沙尘影响的是人的视线,对定速巡航系统来说,几乎没有什么影响。
28.(5分)如图所示是某车间喷淋除尘洒水系统工作示意图。当传感器检测到车间的粉尘浓度达到设定值范围时,可编程控制器控制电磁阀打开,防尘喷头周向转动喷出水雾除尘;当粉尘浓度达到设定值上限时,管道加压泵加压,水雾压力增大,提高除尘效果;当传感器检测到粉尘浓度低于设定值下限时,电磁阀、管道加压泵停止工作。请根据上述说明,完成以下任务:
(1)该喷淋除尘洒水系统的控制方式属于 控制(在①闭环;②开环中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(2)该喷淋除尘洒水系统的控制手段属于 (在①手动控制;②自动控制中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统的输出量是 (在①粉尘的实际浓度值;②电磁阀门打开;③喷头喷水或不喷水中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(4)为了防止粉尘浓度达到设定值时,车间相关人员不知道而进入车间造成危险,以下对该系统进行优化的措施中合适的是 (在①增加声光报警装置;②增加远程联网,将车间粉尘浓度信息传送到车间控制中心;③降低管道加压泵的转速中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(5)在设计该控制系统时,需要考虑系统的安全性,同时要考虑系统的使用成本和维护,还要考虑卫生等目标,这体现了系统分析的 原则(在①整体性;②科学性;③综合性中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② (2)② (3)③ (4)① (5)③
解析 本题考查的是控制系统的工作过程和系统分析的基本原则。第(1)、(2)小题喷淋除尘洒水系统的输出对控制过程没有影响,控制过程中人没有参与,是自动开环控制系统,所以第(1)小题选②,第(2)小题选②。输出量即控制系统的输出信号,该系统的输出量是喷头喷水或不喷水,所以第(3)小题选③。第(4)小题要根据系统优化的目标来选择,本题中是为了防止粉尘浓度达到设定值时,车间相关人员不知道而进入车间造成危险,优化措施是提醒,所以选择①。第(5)小题考查的是系统分析的基本原则,系统存在多个目标,需要统筹兼顾,体现了系统分析的综合性原则,所以选③。
29.(5分)汽车自动感光头灯可以让驾驶员更专注于汽车驾驶,汽车前挡风玻璃后的感光探头检测外界光线强弱,控制电路根据探头检测信号判断是否达到开灯条件,如果太暗则继电器接通,车头灯开启照明。请根据上述说明,完成以下任务:
(1)根据描述在车头灯自动开关控制系统方框图中“ ”处填写相应的内容;?
控制电路继电器② ?
(2)为了实现车头灯开关的准确控制,需要进行大量的技术试验和数据统计,这体现了系统分析的 原则(在①整体性;②科学性;③综合性中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统的感光探头在检测外界光线强弱时会受到各种干扰,以下因素中不属于干扰因素的是 (在①雨雾;②探头上的积灰;③前挡风玻璃的防晒贴膜中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)①光强检测信号/检测信号 ②车头灯/头灯/车灯 ③车头灯的亮灭/车灯的开与关 (2)② (3)①
解析 本题主要考查控制系统的组成分析,干扰因素以及系统分析的基本原则。(1)该控制系统的控制目的是控制车头灯的开与关,所以可以确定被控对象是车头灯,输出量是车头灯的亮灭,输入量是所检测到的外界光线的信号。(2)技术试验与数据统计都体现出了系统分析的科学性原则。(3)干扰因素不能是输入量,雨雾天光线暗,但不管明暗,对感光探头来说都是输入量。而探头上的积灰以及前挡风玻璃的防晒贴膜都影响了感光探头对外界光线的准确感知,所以②、③是干扰因素,①不是。
30.(5分)汽车的车架与轮胎是通过悬架连接起来的,自动悬架是由电脑控制的一种新型悬架,当汽车在不同的路面行驶时,自动悬架系统能够自动控制汽车的车身高度,从而增加汽车行驶的平顺性、稳定性。自动悬架系统的工作过程是:通过传感器检测到汽车车身的高度、振动幅度、车速等数据,电子控制单元ECU不停地接收到传感器的信息,并与预先设定的数据进行比较,再通过控制阀门来自动调整车身的位置。
请根据上述说明,完成下列任务:
(1)该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,将序号填写在“ ”处);?
(2)该控制系统的控制手段属于 (在①手动控制;②自动控制中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统的输出量是 (在①汽车的行驶速度;②汽车车身的实际高度;③汽车的振动幅度中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(4)为了实时检测汽车车身的高度、振动幅度、车速等数据变化信号,电子控制单元ECU不停地接收到传感器的信息,并通过数学模型计算出汽车车身的实际高度,这体现了系统分析的 原则(在①整体性;②科学性;③综合性中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(5)自动悬架系统自动控制汽车车身高度时会受到各种干扰,以下因素中属于干扰因素的是 (在①压气机漏气;②刮风下雨;③雾霾的影响中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② (2)② (3)② (4)② (5)①
解析 (1)本题考查控制系统的控制方式。传感器将检测到的汽车车身高度反馈到电子控制单元ECU,所以该控制系统的控制方式属于闭环控制。
(2)本题考查控制系统的控制手段。该控制过程中没有人工干预,所以该控制系统的控制手段属于自动控制。
(3)本题考查控制系统的组成分析。该控制系统的目的是控制汽车的车身高度,被控对象是车身,输出量是车身的实际高度。
(4)本题考查系统分析的基本原则。通过数学模型计算出汽车车身的实际高度,体现了系统分析的科学性原则。
(5)本题考查控制系统的干扰因素。自动悬架系统自动控制车身高度时不会受自然环境的影响,只受压气机性能的影响。
31.(6分)孙丽设计并制作了一个路灯控制装置,用来控制家门口的路灯。当环境光线不足时,光敏电阻检测到光线强度信息,控制单元接收到该信息后作出判断,并发出指令给电子开关,开启路灯;当光线充足时则关闭路灯。请完成下列各题,在“ ”处填上相应的内容。?
(1)根据题中所述,将路灯控制系统方框图补充完整。
① ?② ?路灯
(2)晚上,孙丽用台灯(白炽灯)代替路灯对控制装置进行技术试验。当关闭室内其他照明用具时,台灯亮起。将控制装置靠近台灯,灯泡的光线直接照射到光敏电阻上,则出现的现象是 ;(填选项前的字母)?
A.灯泡一直亮 B.灯泡熄灭
C.灯泡亮灭交替 D.灯泡亮度变暗
(3)第(2)小题中灯泡的光线影响了正常的控制,对该控制系统来说这属于 。?
答案 (1)①控制单元 ②电子开关 ③灯亮/灭 (2)C (3)干扰因素
解析 (1)本题考查控制系统的组成分析。路灯控制系统是开环控制系统,输入量是环境光线强弱信号,控制器是控制单元,执行器是电子开关,被控对象是路灯,输出量是路灯的亮或灭。
(2)本题考查控制系统工作过程的分析。该试验是在晚上而且关闭室内其他照明用具时进行,台灯首先亮起,当控制装置靠近台灯时,光敏电阻检测到光线强度增强,台灯就熄灭,环境又变为黑暗,台灯又重新亮起,之后这样交替进行,形成循环过程。因此C项正确。
(3)本题考查干扰因素的概念。干扰因素是指除输入量以外引起被控量变化的因素。该系统的输入量为外界光线强度,输出量为灯的亮或灭,根据题意,灯泡的光线是除输入量外能引起灯的亮或灭变化的因素,符合干扰因素的概念。
32.(6分)风力发电机运行时风轮对准风向才能获得最大风能,如图所示是风力发电机跟踪风向的控制系统示意图,风向测定装置将检测到的风向信号传递给迎风控制装置与设定值比较,迎风控制装置根据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。
(1)根据描述,在跟踪风向的控制系统方框图中的“ ”处填写相应的内容;?
(2)风向测定装置将检测到的风向信号传递给迎风控制装置与设定值比较的过程称为 。(从干扰;反馈;控制中选择一项,将正确答案填在“ ”处)?
答案 (1)①迎风控制装置 ②偏航电机 ③风轮 ④风轮实际朝向 ⑤风向测定装置 (2)反馈
解析 (1)本题考查控制系统的组成分析。该系统是闭环控制系统。在闭环控制系统中,给定量与被控量为同一量纲的物理量,根据题干中的给定量,可确定被控量为风轮的实际朝向,被控对象为风轮,即③为风轮,④为风轮实际朝向。迎风控制装置的作用是把来自风向测定装置检测到的风向信号与设定值比较,并且对角度信号进行运算处理获得偏差值,再向后面的偏航电机发出指令,调整风轮角度,因此控制器①为迎风控制装置,执行器②为偏航电机,检测装置⑤为风向测定装置。
(2)本题考查反馈的概念。反馈是指在自动控制系统中,将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。题干表述符合反馈的概念。
33.(6分)如图所示是数控机床的位置控制系统示意图。检测装置检测机床工作台的实际位移,并将该位移值传输给数控装置与设定位移量进行比较,数控装置根据比较的偏差值控制伺服装置运动,驱动机床工作台到达指定的位置。
(1)根据示意图及其描述,将在控制系统方框图中“ ”处填写相应的内容。?
(2)实际位移量与设定位移量的比较是由 完成的(从①检测装置;②数控装置;③输入装置;④伺服装置中选择一项,将序号填在“ ”处)。?
答案 (1)①设定位移 ②伺服装置 ③机床(机床工作台) ④实际位移 ⑤检测装置 (2)②
解析 (1)本题考查控制系统的组成分析。该系统是闭环控制系统,①是输入量,即设定位移;②是执行器,即伺服装置;③是被控对象,即机床;④是输出量,即实际位移;⑤是检测装置。
(2)本题考查闭环控制系统中的比较功能。比较功能通常由控制器来完成,该系统的控制器为数控装置。
模拟演练
1.(2017浙江重点中学期末,10,2分)如图所示是大门开关自动控制系统。其工作原理是当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号,经放大器放大后驱动伺服电动机带动绞盘转动,使大门向上提起,同时,与大门连在一起的电位器电刷上移,使桥式测量电路重新达到平衡,电动机停止转动,开门开关自动断开。反之同理,当合上关门开关时,伺服电动机反转,带动绞盘转动使大门关闭。关于该控制系统,下列说法不正确的是( )
A.被控对象是大门
B.输出量是大门的开或关
C.该控制系统是闭环控制系统
D.控制量是伺服电动机的转速
答案 C 本题考查控制系统的分析。该控制系统是通过开关控制门的开闭,属于开环控制系统,因此C项符合题意。
2.(2017新高考联盟第二次联考,10,2分)如图所示是网络型温室智能控制系统示意图。该系统可实时采集、存储温室内的环境信息(室内温度、土壤湿度、CO2浓度、光照等环境参数),然后通过网络将数据传输给控制计算机,并按控制计算机的命令对温室的执行机构进行控制,从而实现对温室的智能控制。下列关于该控制系统的说法,错误的是( )
A.控制器是控制计算机
B.输出量是实际的温室环境信息
C.执行器是温室智能采集控制器
D.检测装置是各类传感器
答案 C 本题考查控制系统的组成。该控制系统通过检测温室的当前状态,控制温室达到预期的状态,属于闭环控制系统。传感器为检测装置,控制计算机为控制器,实现喷灌、加温、开窗等操控的执行机构为执行器,实际的温室环境信息为输出量,因此C项符合题意。
3.(2017浙江绍兴模拟,9,2分)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。它通过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。以下关于该数控机床控制系统的说法中正确的是( )
A.该控制系统是闭环控制系统
B.该控制系统执行器为主轴和刀具
C.该控制系统控制器为MCU
D.该控制系统控制量为机床工作台的位移量及速度、方向
答案 C 本题考查控制系统的组成分析。该控制系统根据程序控制工作台的位移、速度及方向,属于开环控制系统,控制器为MCU,执行器为步进电动机,控制量为电动机的转动,因此C项正确,A、B、D项错误。
4.(2017浙江温州模拟,9,2分)如图所示为排队叫号控制系统示意图,由取号子系统和叫号子系统组成,叫号子系统又分为窗口屏提示部分及语音播报部分。按下呼叫器,主控制器接收到叫号信号,传送给功率放大器,从而使喇叭发出声音。语音播报控制系统的执行器是( )
A.主控制器 B.功率放大器 C.喇叭 D.呼叫器
答案 B 本题考查控制系统的组成分析。语音播报控制系统根据呼叫器接收的信号控制喇叭发出声音,其执行器是功率放大器,因此B项正确。
5.(2017宁波十校联考,10,2分)如图所示为自动感应螺丝刀。工作原理是:当手腕向右轻微转动螺丝刀时,内置陀螺仪感应螺丝刀状态,通过微处理器系统控制电机转动使螺丝刀顺转,螺丝便被拧紧;同理,当手腕向左轻微转动螺丝刀时,微处理器系统控制电机反转使螺丝刀逆转,螺丝便被拧出。关于该自动感应螺丝刀控制系统,以下说法正确的是( )
A.此控制系统为闭环控制系统
B.反馈装置是陀螺仪
C.控制器是电机
D.控制量是电机的转向
答案 D 本题考查控制系统的控制方式及组成。该系统根据手腕的转动方向控制螺丝刀的转动方向,不存在反馈,属于开环控制系统,控制器为微处理器,执行器为电机,控制量为电机的转动方向,因此D项正确,A、B、C项错误。
6.(2017浙江金华8月联考,10,2分)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
答案 B 本题考查控制系统的分析。该控制系统根据手轮的旋转控制负载达到相应角度,属于开环控制系统,主轴电机为执行器,其旋转量为控制量,负载为被控对象,负载达到相应角度为输出量,因此B项符合题意。
7.(2017浙江名校新高考联盟联考,10,2分)如图所示为汽车防侧倾控制系统示意图,其工作原理是:车辆转弯时,传感器检测车身倾斜信息并传递给悬架控制单元,控制电磁电机调整避震高度,保持车身平稳。下列关于该系统说法中正确的是( )
A.执行器是电磁电机
B.输入量是控制信号
C.该系统是开环控制系统
D.控制器是传感器
答案 A 本题考查控制系统的组成分析。该系统要控制车身平稳,属于闭环控制系统。传感器是检测装置,控制单元是控制器,电磁电机是执行器,车身倾斜程度的设定值与实际值是给定量与被控量,因此A项正确。
8.(2017宁波九校联考,10,2分)如图所示的扫地机器人,其前端安装有红外线间距检测装置,可实时检测与障碍物的距离。马达转动带动机器人行走,方向由万向轮控制,当快要碰到障碍物时,电脑芯片会产生相应控制信号,调整万向轮的方向使其后退并改变方向。关于该方向控制,以下说法不正确的是( )
A.被控对象是扫地机器人 B.控制量是马达转速
C.执行器是万向轮 D.输入量是与障碍物的距离
答案 B 本题考查控制系统的组成分析。方向控制的控制目的是改变机器人的运动方向,万向轮是执行器,万向轮的方向是控制量,因此B项符合题意。
9.(2017浙江宁波十校联考,10,2分)为了改善城市的交通管理,有些地方采用了智能化的红绿灯电子控制系统,通过调整红绿灯的持续时间来缓解车辆的拥堵。它的工作原理为:在路口停车线前一段距离内埋下一些环形感应器,感应器将车辆在上面通过所产生的数据传输给微处理器,微处理器根据交叉路口车辆的多少指挥红绿灯的自动切换。该控制系统的被控对象是( )
A.红绿灯 B.车辆 C.微处理器 D.环形感应器
答案 A 本题考查控制系统的组成。该控制系统能够根据交叉路口车辆的多少调控红绿灯的持续时间,因此被控对象是红绿灯。
10.(2017浙江宁波模拟,10,2分)如图所示是一款自平衡两轮电动车,它以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿态,通过高速的中央微处理器计算出适当的指令,从而驱动马达来达到平衡的效果。当人与车往前倾斜时,智能平衡车车身内的内置电动马达会产生往前的力量,一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩,一方面产生让车辆前进的加速度,相反当陀螺仪检测到人和车往后倾时,会产生向后的力量达到平衡效果。智能平衡车的速度与驾驶人身体倾斜的程度成正比。关于该自平衡两轮电动车的自平衡控制过程,以下说法中不正确的是( )
A.被控对象是马达
B.检测装置是陀螺仪
C.输入量是人和车倾斜的方向和角度
D.输出量是行驶的速度和角度
答案 A 本题考查控制系统的组成。该系统能够实现根据人和车倾斜的方向和角度,控制电动车的行驶速度和角度。检测装置是陀螺仪,被控对象为电动车,执行器为马达,因此A项符合题意。
11.(2017浙江温州模拟,10,2分)如图所示为数控机床伺服控制系统原理图,步进驱动器将指令脉冲信号转换为步进电机所需的信号,步进电机将接收到的信号变换为机械转角,再经过丝杠带动机床工作台移动。下列关于数控机床伺服控制系统分析中,正确的是( )
A.控制量是机床工作台的位移量
B.控制器是步进电机
C.执行器是步进驱动器
D.输入量是指令脉冲
答案 D 本题主要考查控制系统组成的分析。该控制系统通过响应不同的指令脉冲,实现机床工作台的移动。输入量是指令脉冲,输出量是机床工作台的位移量,执行器是步进电机,控制器是步进驱动器。综上,答案为D。
12.(2017浙江新高考联盟期始考,10,2分)如图所示是智能清洁机器人,具有吸尘、防撞功能。吸尘系统用电机带动清扫刷转动,清扫灰尘并将灰尘集中于吸风口处,由吸尘机构制造的吸力将灰尘吸入灰尘存储器中。防撞系统中传感器检测周围的障碍物,单片机对信号加以判断,控制电机驱动轮子改变方向,躲避障碍。如果吸尘系统与防撞系统的被控对象分别为灰尘存储器和轮子,则以下分析正确的是( )
A.吸尘系统属于开环控制,防撞系统属于闭环控制
B.吸尘系统的执行器是吸力
C.防撞系统的传感器可以选用红外传感器
D.防撞系统的控制器是单片机
答案 D 本题考查控制系统的组成分析。吸尘系统能够实现清扫并吸收灰尘,不存在反馈,因此属于开环控制,吸尘机构是执行器。防撞系统根据障碍物的情况控制轮子的运行,因此也属于开环控制,控制器是单片机,因此D项正确,A、B项错误;红外传感器无法检测障碍物,不能作为防撞系统的检测装置,因此C项错误。
13.(2017新高考联盟第二次联考,14(1)(2),4分)下面是国家专利网上公布的某项实用新型专利,请根据示意图和描述,回答以下问题。
本发明公开了一种单片机的智能窗控制系统,属于智能家居控制系统技术领域。该系统包括主控模块、与主控模块连接的传感器模块、窗户开关装置、窗帘开关装置;所述传感器模块包括雨露传感器、光敏传感器;所述主控模块用于接收传感器模块发来的信号,然后再输出指令控制窗户开关装置或窗帘开关装置进行开关窗或开关窗帘的动作。该控制系统具有功能完善、安装方便、使用方便的优点,能够满足广大用户的不同要求。
(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,将序号填在“ ”处);?
(2)主控模块和开关装置在该控制系统中分别属于 和 (在①控制器;②执行器;③被控对象;④检测装置中选择合适的选项,将序号填在“ ”处)。?
答案 (1)② ③ (2)① ②
解析 本题考查控制系统的分析。该控制系统根据雨水、光照和温度信号自动控制窗户和窗帘的开关,属于开环控制系统。主控装置为控制器,开关装置为执行器。
14.(2017浙江温州模拟,14(3),1分)如图所示为双圆锥齿轮传动机构的结构示意图,键安装在转轴与圆锥齿轮之间的键槽处,用于传递扭矩,轴套1、轴套2用于固定转轴,转轴正好穿过支架上的安装孔,安装键后,转轴无法穿过支架上的安装孔。
该传动机构的装配需要以下环节:A.安装轴套1和轴套2;B.安装齿轮轴;C.安装键;D.放置圆锥齿轮;E.转轴穿过支架上的右侧安装孔;F.转轴穿过支架上的左侧安装孔。
该传动机构不适用于 (选择合适的选项,将序号填入“ ”处)。?
答案 C
解析 本题考查传动机构的动态分析。该传动机构可以传递两个相互垂直方向的转动形式,而车窗的开闭是上下平动的形式,因此C项符合题意。
15.(2017宁波十校联考,14(1)(2),3分)如图所示为汽车电动助力转向控制系统示意图。其工作原理是电子控制单元ECU根据扭矩传感器检测到的转向盘转角信号、汽车速度信号和汽车负载信号综合确定转向助力大小和方向,并控制电动机相应转动,电机作用于减速机构,减速机构带动转向齿轮、转向齿条和连接杆使车轮转到相应角度。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电动机;②减速机构;③转向齿轮、转向齿条和连接杆;④车轮中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ③ (2)④
解析 本题考查控制系统的分析。该系统根据转向盘转角信号、汽车速度信号和汽车负载信号控制车轮的转动角度,属于自动控制、开环控制,被控对象为车轮。
16.(2017浙江金华8月联考,14(1)(2),4分)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。图乙是空气压缩机,当储气罐内气压低于2 atm(标准大气压)时,气泵启动,储气罐充气;当储气罐内气压高于3 atm时,气泵关闭,停止充气。根据要求,完成下列各题:
(1)图甲和图乙的充气控制分别属于 和 (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“ ”处);?
(2)上述图甲和图乙的控制中,被控对象分别为 和 (在①电机;②车胎;③储气罐;④气泵中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ② (2)② ③
解析 本题考查控制系统的分析。图甲的控制系统能使车胎的胎压达到预设值,被控对象为车胎,属于闭环控制系统;图乙的控制系统能使储气罐内的气压保持在设定范围内,被控对象为储气罐,属于闭环控制系统。
17.(2017浙江名校新高考联盟联考,14(1)(2)(3),4分)如图所示是智能行人过街系统示意图。当红灯亮时,电机带动闸门关闭,使行人停留在安全区域,检测装置一旦探测到有人翻越闸门闯红灯,控制电路通过继电器让扬声器发出警告声,提醒不要闯红灯。请根据示意图和描述完成以下任务:
(1)该系统中闸门关闭子系统的控制手段和控制方式属于 和 (在①人工控制; 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)该系统中闯红灯警告子系统的检测装置可选用 (在①热敏传感器;②光敏传感器;③声敏传感器;④红外传感器中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该系统中闯红灯警告子系统的执行器是 (在①扬声器;②继电器;③电机;④控制电路中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ③ (2)④ (3)②
解析 (1)本题考查控制系统的控制手段和控制方式。闸门关闭子系统能实现当红灯亮时,闸门自动关闭,因此属于自动控制、开环控制。
(2)该控制系统中的检测装置用于检测输入量,因此选择红外传感器最合适。
(3)本题考查控制系统的组成分析。闯红灯警告子系统能实现当探测到有人翻越闸门闯红灯时,系统发出警告声,属于开环控制。输入量为翻越闸门的行人信号,控制器为控制电路,执行器为继电器,被控对象为扬声器,输出量为警告声。
18.(2017浙江宁波九校联考,14(1)(2),2分)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,关于该控制系统回答以下问题:
(1)该控制系统属于 控制(在①开环;②闭环中选择一项,将序号填写在“ ”处。请填序号,填文字内容不给分,以下小题类同);?
(2)该控制系统的被控对象是 (在①舵机;②垂直陀螺仪;③飞机中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② (2)③
解析 本题考查控制系统的组成及控制方式。该系统能够控制飞机按照设定的参数飞行,因此属于闭环控制,被控对象为飞机。
19.(2017浙江绍兴模拟,14(1)(2),4分)如图所示为某奶粉干燥系统原理图,其工作过程为:热敏元件测量出干燥器的出口温度反馈到放大器,与给定的温度相比较,产生的偏差信号经可控硅控制的电动机操纵空气阀门,改变冷热空气的比例,从而把干燥器内的温度控制在给定温度范围内。请根据原理图和描述,完成以下任务:
(1)该干燥系统的控制手段和控制方式分别属于 、 (在①机械控制;②电子控制;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)该控制系统的执行器和被控对象分别是 、 (在①可控硅;②空气阀门;③热交换器;④放大器;⑤干燥室中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ④ (2)② ⑤
解析 本题考查控制系统的组成及控制手段和方式。该系统利用电路将干燥室内的温度自动控制在给定温度范围内,因此属于电子控制、闭环控制。干燥室为被控对象,空气阀门为执行器。
20.(2017浙江衢丽湖舟联考,14(1)(2),3分)如图所示为某汽车门禁系统示意图。车门把手①内的传感器一旦检测到有物体靠近,主控单元②通过低频天线③发送一个唤醒信号,该信号激活车主身上的汽车钥匙发送器④,汽车钥匙发送器与RFID接收器⑤交换信息,如果信息与主控单元②内置信息匹配,汽车门锁打开。请完成以下任务:
(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汽车钥匙;②汽车门锁;③车主;④RFID接收器中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ③ (2)②
解析 本题考查控制系统的组成及控制手段和方式。该控制系统的目的是通过传感器测距来打开门锁,进一步得出其输出量为开车门锁,其输入量为测距信号。输入量和输出量类型不同,不能进行反馈比较,所以为开环控制系统,且很明显其控制过程是自动完成的,为自动控制。输出量为开车门锁,则被控对象就是汽车门锁。
21.(2017浙江宁波十校联考,14(1)(2),4分)如图所示是小通家装在厨房的天然气报警设备,它的工作原理是:当气敏传感器检测到厨房的天然气浓度超过设定值时,滚屏上的状态显示异常,报警器开始报警,风扇转动换气,直至天然气浓度下降到设定值,报警器停止报警,风扇停止转动,滚屏上的状态显示正常。
(1)该天然气报警设备中风扇排气控制属于 ;厨房中天然气浓度控制属于 (在①开环控制;②闭环控制中选择合适的选项填在“ ”处);?
(2)滚屏上显示的是控制系统的 ,滚屏是控制系统的 (在①输入量;②输出量;③控制量;④被控对象;⑤执行器中选择合适的选项填在“ ”处)。?
答案 (1)① ② (2)② ④
解析 (1)本题考查控制系统的控制方式。风扇排气控制的被控对象为风扇,系统实现的是对风扇的开关控制,因此属于开环控制;厨房中天然气浓度控制的被控对象为厨房中的天然气,系统实现的是将天然气浓度控制在设定值,因此属于闭环控制。
(2)本题考查控制系统的组成分析。滚屏作为显示控制的被控对象,其显示的内容是该控制系统的输出量。
22.(2017浙江宁波模拟,14(1),2分)如图所示是一款光电烟雾报警器,内有一个光学迷宫,安装有红外对管,无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光,当烟尘进入光学迷宫时,通过折射、反射,接收管接收到红外光,智能报警电路判断是否超过阈值,如果超过则蜂鸣器发出警报声。
该控制系统的控制方式为 ,控制系统的输出量(被控量)是 (在①开环控制;②闭环控制;③阈值;④报警声中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ① ④
解析 本题考查控制系统的控制方式与组成。该系统能够对超过阈值的烟雾浓度进行报警,因此属于开环控制,输出量为报警声。
23.(2017浙江温州模拟,14(1)(2),4分)如图所示为胎压监测系统示意图,安装在轮胎里的传感器测量轮胎的气压,并利用无线发射器将压力信息送到中央处理器,将实际胎压与正常胎压设定值进行比较,当实际胎压过高或过低时,汽车喇叭发出警报声,同时,车载显示器显示轮胎气压异常信号。请根据示意图和描述,完成以下任务:
(1)该系统的控制手段与控制方式分别是 和 (在①人工控制;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)该控制系统的输出量及控制器分别是 和 (在①实际胎压;②汽车喇叭的警报声及车载显示器显示的信号;③正常胎压设定值;④中央处理器;⑤汽车喇叭声及车载显示器;⑥无线发射器中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ③ (2)② ④
解析 本题主要考查控制系统的组成及控制手段和方式。
(1)该控制系统的目的是通过检测胎压来控制喇叭报警,进一步得出其输出量为报警声,其输入量为胎压信号。输入量和输出量类型不同,不能进行反馈比较,所以其为开环控制系统,且很明显其控制过程是自动完成的,为自动控制。
(2)如前面分析,输出量为报警声及车载显示器显示的信号。中央处理器负责判断决策,为控制器。
24.(2017浙江新高考联盟期始考,14(1)(2),4分)洲际弹道导弹是一种无人驾驶的无翼飞行器,以惯性制导为主。惯性制导(inertial guidance)是利用陀螺仪和加速度表组成的惯性测量装置测量导弹的运动参数,控制其按预定路线飞行的一种制导方式。整个制导系统由惯性测量装置、计算机和执行机构等组成。惯性测量装置测出导弹运动参数,计算机根据实时测得的数据、发射前输入的初始条件和重力影响等数据,算出导弹的实际飞行速度、航向、姿态和坐标,并将这些数据与制导程序要求的预定值进行比较,根据偏差值输出相应的制导指令,执行机构根据制导指令控制导弹沿正确的路线飞行。请根据示意图和描述,完成以下任务:
(1)该制导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和被控对象分别是 和 (在①陀螺仪;②计算机;③加速度表;④洲际导弹中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② ④ (2)② ④
解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统能够自动控制导弹按照预定路线飞行,属于自动控制、闭环控制,控制器为计算机,被控对象为洲际导弹。
25.(2017浙江温州十校联考,14(1)(2)(3)(4),5分)如图所示是空气能热水器控制系统。其工作过程是:温度传感器检测储水箱中的水温,把信号反馈给微电脑控制器,与设定的温度值进行比较,达到设定的温度值时,控制器控制蒸发器、压缩机关闭。请回答下列问题:
(1)该定量控制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,将序号填写在“ ”处);?
(2)温度传感器在该控制系统中属于 (在①输入处理装置;②检测反馈装置中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该控制系统的执行器与控制量分别是 、 (在①微电脑控制器;②蒸发器、压缩机;③热量;④温度值中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处);?
(4)温度传感器应该安装在 里(在①膨胀阀;②蒸发器;③储水箱中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)① (2)② (3)② ③ (4)③
解析 (1)本题考查控制系统的控制方式。该系统能对水箱中的水的温度实现稳恒控制,因此属于闭环控制系统,选择①项。
(2)(3)题考查控制系统的组成。该系统中,温度传感器为检测反馈装置,微电脑控制器为控制器,蒸发器、压缩机为执行器,蒸发器、压缩机产生的热量为控制量。
(4)本题考查控制的过程分析。该系统要控制储水箱中的水温,因此温度传感器应放置在储水箱中。
26.(2016浙江高中联盟模拟,14,5分)如图所示是某饮料灌装定量控制系统。其工作过程是:接通电源后,电机抽取原料向饮料罐输送,流速计测得管内流速将信号传递给定量控制箱,定量控制箱根据实际流速和设定的流量计算出电磁阀开启时间,时间一到,定量控制箱控制电磁阀关闭。请根据控制系统图及上述说明,回答下列问题:
(1)该定量控制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,将序号填写在“ ”处);?
(2)流速计在该控制系统中属于 (在①输入处理装置;②检测反馈装置中选择一项,将序号填写在“ ”处);?
(3)该定量控制系统中的控制器是 (在“ ”处填入相应内容);?
(4)该系统在设计时,根据实际流速、设定流量、饮料罐换装时间等建立数学模型进行研究,为确定电磁阀开闭时间提供依据,这体现了系统分析的 原则(在“ ”处填入相应内容);?
(5)该控制系统现在需要灌装更大容量的饮料罐,下列采取的措施中你认为合理的是 (在①增大储蓄罐容量;②提高电机动力;③增大储蓄罐与饮料罐高度差;④改变流量设定值中选择一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 (1)② (2)① (3)定量控制箱 (4)科学性 (5)④
解析 本题主要考查控制系统以及系统分析等。
真题再现
1.(2017浙江11月选考,10,2分)如图所示是三相异步电动机转速控制系统示意图。系统通过改变交流电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的交流电转变成与设定转速相对应频率的交流电,驱动电动机转动;装在电动机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。下列关于该控制系统的分析中正确的是( )
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
答案 D 本题考查控制系统的组成。该系统的执行器是变频调速器,因此D项正确,A、B项错误;系统的输出量是电动机的实际转速,因此C项错误。
2.(2016浙江10月选考,10,2分)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的分析中,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
答案 C 本题考查控制的手段及控制系统的组成。该系统能“使储气罐内的气压保持在设定范围内”,应为闭环控制系统,输入量是设定气压值,输出量是实际气压值,执行器是气泵,因此控制量为气泵输出的空气流量,因此C项正确,A、B、D项错误。
3.(2016浙江4月选考,10,2分)根据消防要求,仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时,电子开关被接通,报警器发出声光信号进行报警。关于该报警控制系统,以下说法中正确的是( )
A.输出量是有无声光信号
B.被控对象是仓库、图书馆等场所
C.控制器是电子开关
D.反馈装置是烟雾探测器
答案 A 本题考查控制系统的组成。该系统为报警控制系统,属于开环控制,烟雾探测器检测到的烟雾浓度为输入量,控制电路为控制器,电子开关为执行器,报警器为被控对象,声光报警信号为输出量,系统中不存在反馈,因此A项正确,B、C、D项错误。
4.(2016浙江10月选考,14(1)(3),2分)如图所示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:
(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);?
(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)。?
答案 (1)② (3)②
解析 本题考查控制的手段及控制系统的组成分析。(1)该系统能自动完成控制目的,无需人的全程干预,因此为自动控制。(3)系统中操控被控对象晾衣杆的装置是电机,因此电机是执行器。
课件65张PPT。
第1节 控制与控制系统
一 控制的手段和应用二 控制系统的基本概念三 开环控制系统教材研读四 闭环控制系统突破一 开环控制系统与闭环控制系统的判断突破二 简单控制系统的工作过程分析重难突破一、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。3.对构成控制的三要素的理解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。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。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。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。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
? 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。1.(2016浙江3月学考,19,3分)某学校铃声控制系统的工作过程是:电脑根 据设定的时间顺序,发出电信号给功率放大器,使音箱发出铃声。关于 该控制系统的说法中,不正确的是?( D )
A.控制器是电脑
B.执行器是功率放大器
C.被控对象是音箱
D.输出量是功率放大器发出的电信号 解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统的控制目的是使音 箱发出铃声,因此铃声是系统的输出量,D项符合题意。2.(2015浙江9月学考,20,3分)如图所示是一款自动伸缩式遮阳篷的示意 图,当传感器检测到雨水、阳光时,将感应信号发送给控制器,启动电机 展开遮阳篷。关于该控制系统,下列说法中不正确的是?( B )
A.输入量是雨水、阳光信号B.控制量是前杆的位移量
C.执行器是电机 ????
D.被控对象是遮阳篷 解析 本题考查控制系统的组成分析。该控制系统为开环控制系 统,传感器接收到的雨水、阳光信号作为输入量,经控制器后启动执行 器电机,从而带动被控对象(遮阳篷)展开或放下。控制量是指执行器的 输出信号,即电机的转动量,而非前杆的位移量,因此B项符合题意。3.(2015浙江3月学考,19,3分)如图所示为公共厕所人体感应自动供水系 统示意图。当探头检测到有人进入厕所,控制器控制电磁阀打开,向水 箱供水。该供水控制系统的执行器是?( D )A.水箱 B.进水阀 C.探头 D.电磁阀 解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统的控制目的是向水 箱供水,决定水是否流向水箱的装置为执行器,根据材料所述,应为电磁 阀,因此D项符合题意。4.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?????( C )
?
A.传感器 B.控制器 C.继电器 D.插头 解析 本题考查控制系统的组成分析。自动干手器工作过程是开 环控制系统,输入量是手的感应信号,控制器经过信号处理向继电器发 出指令,继电器闭合则电吹风工作。因此C项正确。5.要设计水箱水位的闭环控制系统,下列器材中,适合用做检测装置的是 ?( D )
? 解析 本题考查控制系统的组成分析。水箱水位的闭环控制系统, 被控量是水箱实际水位,给定量是设定水位,检测装置必须能检测水位, 所以必须选择水位传感器。因此D项正确。6.(2016浙江3月学考,28(1),4分)如图所示是智能车位引导系统示意图。 该系统能够准确、快速引导驾驶员到达空余车位,其工作过程是:中央 处理器接收到超声波车位探测器探测的车位信息,经过处理后控制信息 发布器把空余车位信息通过引导屏和车位指示灯显示出来。根据示意 图及其描述,请回答下列问题。根据上述描述,分析该车位引导系统的控制过程,在方框图中“ ????????”处填写相应的内容。
①?车位信息（超声波车位探测器探测的车位信息） ②??中央处理器???
③??信息发布器?? 引导屏和车位指示灯 ④?空余车位信息??解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统能根据探测器探测的车 位信息,使显示屏和车位指示灯显示空余车位信息,控制器为中央处理 器,执行器为信息发布器。7.(2015浙江9月学考,28(1),4分)如图所示的隧道内设置有通风控制系 统,用于调节隧道内的空气质量和能见度。当检测装置测出隧道内的烟 雾浓度值超过设定值时,控制器控制电机带动风叶运转,改善隧道内的 空气质量和能见度。请回答问题:
?根据上述描述,分析该系统的控制过程,在方框图中“ ????”处填 写相应的内容。①?检测装置测得的烟雾浓度值（或检测信号） 控制器
②??电机??? ③??风叶?? ④?风叶运转（或风叶转动、运行、旋转）解析 本题考查控制系统的组成分析。根据方框图,该控制系统为开环 控制系统,检测装置测得的烟雾浓度作为输入量,控制器启动执行器电 机,带动被控对象风叶转动。8.如图所示是某仓储运货工作示意图,运货车的工作过程是:当传感器检 测到车上的载货量达到设定值时,控制电路控制电机转动,车驶向卸货 平台;当车上的限位开关接触到卸货平台,电机停止转动,车停下等待卸 货;当传感器检测到货物被卸,电机反向转动,车返回装货平台。请回答 下题,在“ ????”处填写相应的内容。(1)该运货车的控制方式属于 ② ????(在①闭环控制;②开环控制中选 择一项,填写序号);
(2)该运货车的控制手段属于 ② ????(在①手动控制;②自动控制中选
择一项,填写序号)。解析 (1)本题考查控制系统的类型。信号是单方向传送的,这里的传 感器是检测输入量的,并不形成反馈,所以是开环控制。
(2)本题考查控制手段的类型。运货车是否工作完全取决于车上载货 量,整个过程没人参与其中,所以是自动控制。9.如图所示是液体原料定量控制系统。其工作过程是:流量计检测到流 出的液体原料流量值,把信号反馈给控制器,与设定的流量值进行比较, 达到设定的流量值时,控制器控制桶泵关闭。请回答问题。该控制系统的检测装置与被控量分别是 流量计??、?流出的液体原料流量实际值?(在“ ????”处填写相应的内容)。解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统是闭环控制系统,控制目 的是控制液体原料的流量,因此被控量是流出的液体原料流量实际值, 检测装置是检测液体原料流量的流量计。突破一 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。例1????(2016浙江4月选考,14(1),2分)如图所示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:该系统的控制手段和控制方式分别属于 ② ????和 ④ ????(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)。解析 本题考查控制手段和控制方式。该系统的控制目的是调节车间 的温度,传感器能检测室内温度并与设定值比较,因此系统存在反馈,属 于闭环控制。控制过程不需要人直接参与,因此属于自动控制。1-1 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?( B )
?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 解析 本题考查对控制手段和控制系统工作方式的判断。该控制系统 需要将温度信号转化为声音和光信号,同时还有电子显示屏显示温度, 这都是由电子元件完成的,因此为电子控制;控制系统的输出量是声音 和光信号,而检测元件检测的是耳部温度,不是检测系统的输出量,因此 不存在反馈,是开环控制系统。1-2????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 )
?
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 解析 本题考查控制手段及控制系统的类型。此控制系统在控制过程 中无人参与,所以是自动控制,又因为电水壶具有保温功能,即壶内水的 温度保持在设定温度范围内,故是闭环控制系统。因此A项正确。突破二 简单控制系统的工作过程分析例2????(2017浙江4月选考,9,2分)如图所示为滑台的运动系统示意图,由电机控制子系统和机械传动子系统组成。在电机控制子系统中,传感器检测电机的转动角度,并反馈到控制装置与设定值比较,控制装置根据偏差值发出运动信号,驱动器将运动信号转变成相应的电流驱动电机转动,在机械传动子系统中,电机带动丝杆转动,丝杆通过螺母驱动滑台移动。系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离,从而实现对滑台位置的间接控制。电机控制子系统的执行器是?( )A.驱动器 B.控制装置 C.电机 D.丝杆答案????A解析 本题考查控制系统的组成。电机控制子系统的被控对象是电机, 根据题中所述,驱动器驱动电机转动,因此驱动器是执行器,A项正确。2-1 如图所示的抽屉,每次拉开,抽屉内的LED灯会自动点亮30秒。该 LED灯自动开关控制系统的输出量是?( D )
?
A.房间的亮度 B.抽屉的开或关
C.设定的亮灯时间 D.灯的亮或灭 解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统的控制目的是使抽屉内 的LED灯点亮,因此输出量为灯的亮或灭,D项正确。例3????(2015浙江3月学考,28(1),4分)如图所示是自动变速扶梯系统控制 过程示意图。无乘客时,扶梯缓慢运行;当乘客进入检测传感器的检测 范围时,控制器接收到传感器的检测信号,控制电动机和传动装置加速 转动,扶梯正常运行。请回答下列问题:根据示意图及描述,分析自动扶梯系统控制过程,在方框图中“ ?????”处填写相应的内容。①??检测传感器检测到的乘客信号?? 控制器 ②??电动机和传动装置??
③??扶梯?? ④??扶梯正常运行??解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统是控制扶梯正常运行的 开环控制系统,根据信号传输的过程,系统各部分依次运转,因此输入量 ①为检测传感器检测到的乘客信号,执行器②为电动机和传动装置,被 控对象③为扶梯,输出量④为扶梯正常运行。2-2 图甲是禽蛋孵化恒温箱,图乙是该孵化恒温箱的温度自动控制原理图。刚接通电源时,由于恒温箱内温度低于设定温度(20~50℃),温度传感器向电子控制器传递孵化箱内的低温信息,电子控制器即向孵化箱内的加热管输送220 V的交流电压,加热管发热升温。当达到设定温度50℃时,温度传感器向电子控制器传递孵化箱内的高温信息,电子控制器自动切断加热管上的工作电压,加热管停止发热。当箱内温度降低至20℃时,加热管再发热。如此循环,使恒温箱内的温度保持在设定的孵化恒温温度。请将控制系统方框图补充完整(在“ ????”处填写相应的内容);
图甲 图乙 图丙答案 ①加热管 ②恒温箱解析 本题考查对闭环控制系统各组成部分的分析。该控制系统的名称为孵化恒温箱的温度自动控制系统,因此其被控对象②为恒温箱;控制系统的执行器是指直接对被控对象进行控制的装置或元件,根据题干信息可得,加热管发热引起恒温箱的温度升高,因此执行器①为加热管。2-3 如图所示是杭州绿色建筑科技馆,集成了先进的建筑节能技术系 统,其中包括:利用太阳能、风能、氢能的发电系统以及利用电梯升降 过程中的势能进行发电的系统;雨水收集系统;不需耗能的日光照明系 统;可以对空调、通风系统等进行智能控制的系统。请回答问题:
?馆中的窗户可以自动开关,当馆内二氧化碳浓度超过设定值,控制电路 控制液压装置开启窗户;当馆内二氧化碳浓度低于设定值,则自动关闭 窗户。根据描述在窗户的开关控制系统方框图中“ ????”处填写 相应的内容。
① 控制电路?????② 液压装置?????窗户
③ 窗户的开启与关闭 ?? 解析 本题考查开环控制系统的组成分析。该控制系统为开环控制系 统,其工作过程为:二氧化碳浓度作为输入量,由控制电路根据比较结果 发出控制指令,液压装置带动窗户完成开启或关闭的动作。2-4 如图所示为某单位大门的控制系统,具有门禁、对讲和考勤功 能。职工进门时把手指放到指纹采集器中,经门禁控制器识别后控制电 锁打开插销,进入大门后自动关闭,出门时,按出门按钮,门禁控制器直接 控制电锁打开插销,外来人员通过门铃对讲机与室内人员联系,考勤机 根据指纹信息进行考勤。请针对该系统回答以下问题:?
根据示意图及描述,分析职工进门时的系统控制过程,在“ ????” 中填写相应内容。
①???指纹信息???→门禁控制器→ ②?电锁??→ ③??插销??→ 插销打开解析 本题考查控制系统的组成分析。该控制系统为开环控制系统,控 制目的是根据指纹信息控制职工进门。根据题干,①为输入量,即指纹 采集器采集到的职工指纹信息;②为执行器,即电锁;输出量是插销打开, 可确定被控对象是插销,即③为插销。模拟演练
1.(2017浙江绍兴11月模拟,10,2分)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.
B.
C.
D.
答案 C 本题考查控制系统的优化的实例分析。C项用速度传感器检测伺服电动机的速度,通过闭环控制解决由于电机老化带来的运行不稳定的问题;用位置传感器检测工作台的实际位置,通过闭环控制解决由于丝杆磨损带来的位移精度不高的问题,因此C项符合题意。
2.(2017浙江绍兴模拟,10,2分)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
B.电热丝在控制系统中的作用是检测温度并反馈
C.调低设定温度或炉体隔热性能不好会导致炉内温度降低,都是该控制系统的干扰因素
D.在加热炉工作时,如果炉内温度大大超过了设定值,可能的原因是控制器损坏
答案 D 本题考查控制系统。控制器损坏可能导致系统无法实现控制目标,出现炉内温度超过设定值的情况,因此D项正确。A项属于功能模拟法,B项电热丝的作用是执行器,C项中“调低设定温度”是改变输入量,不属于干扰,因此A、B、C项错误。
3.(2017浙江衢丽湖舟联考,10,2分)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
答案 C 本题主要考查控制系统组成的分析。题中提到“以保持食物的温度与卫生”是一个严重干扰,这里的保持温度不是说该控制系统具有对温度的控制作用,它只是可以及时关炉盖,使温度尽量下降得慢一些而已。控制过程为通过检测有人与否来控制炉盖开关,没有反馈环节,所以是开环控制,A错。人靠近与否最好的判断条件是距离,所以用位移传感器最好,若用热敏传感器,一方面需要靠的极近才会有温度上的变化,另一方面极容易受到炉内食品温度的干扰,B错。人靠近与否,不在乎人的数量,都属于输入量,故D错误。
4.(2017宁波十校联考,14(4),1分)如图所示为汽车电动助力转向控制系统示意图。其工作原理是电子控制单元ECU根据扭矩传感器检测到的转向盘转角信号、汽车速度信号和汽车负载信号综合确定转向助力大小和方向,并控制电动机相应转动,电机作用于减速机构,减速机构带动转向齿轮、转向齿条和连接杆使车轮转到相应角度。请根据示意图和描述,完成以下任务:
下列属于该系统干扰因素的是 (在①汽车刹车减速;②驾驶员猛打方向盘;③汽车进入强力磁场地区;④汽车驶过坑洼地带中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ③④
解析 本题考查控制系统的干扰因素。强力磁场可能影响电子控制单元的工作,坑洼地带可能改变车轮的角度,都属于该控制系统的干扰因素。
5.(2017浙江金华联考,14(3),1分)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。图乙是空气压缩机,当储气罐内气压低于2 atm(标准大气压)时,气泵启动,储气罐充气;当储气罐内气压高于3 atm时,气泵关闭,停止充气。根据要求,完成下题:
图甲的控制过程中,以下不属于干扰因素的是 (在①供电电压的波动;②胎压传感器测量不准确;③充气皮管漏气;④改变预设气压中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ④
解析 本题考查控制系统的干扰因素。④属于改变给定量,由此引起被控量变化,不属于干扰因素。
6.(2017浙江宁波九校联考,14(4),1分)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,关于该控制系统回答以下问题:
下列属于系统干扰的是 (在①高空气流波动;②乘客在飞机内走动;③飞机燃油报警;④飞机内行李位置变化中选择对的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ①②④ 本题考查控制系统的干扰因素。①、②、④项均会引起飞机飞行姿态的变化,因此属于该系统的干扰因素。
7.(2017浙江宁波模拟,14(4),1分)如图所示是一款光电烟雾报警器,内有一个光学迷宫,安装有红外对管,无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光,当烟尘进入光学迷宫时,通过折射、反射,接收管接收到红外光,智能报警电路判断是否超过阈值,如果超过则蜂鸣器发出警报声。
在使用过程中发现,由于受到干扰,有时没发生火灾但烟雾报警器却发出报警声,以下因素中属于干扰因素的是 (在①自来水管爆裂;②小孩子的尖叫声;③烹饪时产生的油烟中选择合适的一项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ③ 本题考查控制系统的干扰因素。控制系统中的干扰是指在控制系统中,除输入量(给定值)以外,引起被控量变化的各种因素。选项③中的烟雾不是由火灾引起的,不属于输入量,但能引发系统报警,因此属于干扰因素。选项①、②均不能产生烟雾,不能引发系统报警,因此不属于干扰因素。
8.(2017浙江温州模拟,14(4),1分)如图所示为胎压监测系统示意图,安装在轮胎里的传感器测量轮胎的气压,并利用无线发射器将压力信息送到中央处理器,将实际胎压与正常胎压设定值进行比较,当实际胎压过高或过低时,汽车喇叭发出警报声,同时,车载显示器显示轮胎气压异常信号。请根据示意图和描述,完成以下任务:
胎压监测系统运行过程会受到各种干扰,以下因素不属于干扰因素的是 (在①其他车载装置收发的无线信号;②中央处理器工作异常;③调整正常胎压范围中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ③ ①无线信号之间会有干扰,故其他装置发出的无线信号为干扰因素;②处理器也会干扰控制效果,故也为干扰因素;③调整胎压后,胎压报警控制就会按新的设定标准进行,所以这种控制结果的改变不能算是干扰。
9.(2017浙江新高考联盟期始考,14(4),1分)洲际弹道导弹是一种无人驾驶的无翼飞行器,以惯性制导为主。惯性制导(inertial guidance)是利用陀螺仪和加速度表组成的惯性测量装置测量导弹的运动参数,控制其按预定路线飞行的一种制导方式。整个制导系统由惯性测量装置、计算机和执行机构等组成。惯性测量装置测出导弹运动参数,计算机根据实时测得的数据、发射前输入的初始条件和重力影响等数据,算出导弹的实际飞行速度、航向、姿态和坐标,并将这些数据与制导程序要求的预定值进行比较,根据偏差值输出相应的制导指令,执行机构根据制导指令控制导弹沿正确的路线飞行。请根据示意图和描述,完成以下任务:
导弹命中方位与设定的目标范围相去甚远,究其原因,不可能是因为 造成的(在①设定目标出现问题;②计算机处理失控;③飞行过程中碰到了飞鸟中选择合适的选项,将序号填写在“ ”处)。?
答案 ③ 本题考查控制系统的故障分析。飞鸟属于干扰因素,该系统能够利用反馈克服干扰,保证控制目标的实现,因此选择③项。
真题再现
1.(2018浙江11月选考,10,2分)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
答案 A 本题考查控制系统的工作过程分析。根据示意图,冷凝水是蒸气加热后的产物,其温度不影响该控制系统的运行,因此A项符合题意。
2.(2018浙江4月选考,10,2分)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
答案 B 本题考查控制系统。B项为执行器的概念,B项正确;开环控制系统中也可能存在检测装置,因此A项错误;控制量是指执行器的输出信号,因此C项错误;干扰因素是指除输入量(给定值)以外,引起被控量变化的各种因素,D项表述错误。
3.(2017浙江4月选考,10,2分)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,下列措施中合理的是( )
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
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
答案 D 本题考查控制系统的优化。根据题意,系统优化的目标是提高滑台位置的控制精度,误差来源于丝杆传动和滑台移动时的摩擦。D项中传感器检测滑台位置,利用闭环控制的方式,可以克服误差影响,实现优化目标,因此D项正确;A、B项无法克服两个误差因素的影响,C项无法克服滑台移动时的摩擦的影响,均不能实现优化目标,因此A、B、C项错误。
课件42张PPT。
第2节 干扰与反馈
一 干扰与反馈二 功能模拟法与黑箱方法三 开环控制系统与闭环控制系统比较四 控制系统的设计教材研读突破一 分析影响控制系统运行的干扰因素突破二 闭环控制系统工作过程的分析重难突破一、干扰与反馈1.干扰因素的含义
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。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与输 入量进行比较的过程称为反馈。
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。二、功能模拟法与黑箱方法
1.功能模拟法
以功能和行为的相似性为基础,用“模型”模拟“原型”的功能和行为 的方法,就是功能模拟法。2.黑箱方法
通过对系统输入与输出关系的研究,进而推断出系统内部结构及其功能 的方法,就是黑箱方法。三、开环控制系统与闭环控制系统的比较
1.闭环控制系统的工作过程2.开环控制系统与闭环控制系统的比较四、控制系统的设计
1.控制系统设计要考虑的主要问题
? 2.设计控制系统的要素分析3.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。4.闭环控制系统的设计要求
(1)闭环控制系统正常工作时,必须是稳定的;
(2)控制的精度必须符合要求;
(3)闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。1.如图所示是消防管网的水压控制系统工作示意图。当消防管网压力 降至压力下限时,水泵启动,使压力上升;当消防管网压力达到上限时,水 泵停止运行,使消防管网压力保持在设定的范围内。电压、温度等变化 会影响输出量的稳定,这些影响被称为该控制系统的?( B )
?A.反馈 B.干扰因素 C.被控量 D.控制量 解析 本题考查控制系统的相关概念。干扰因素是指除输入量以 外引起被控量变化的各种因素。该系统给定量为水压的设定值,被控量 为水压的实际值,电压、温度是除给定量外能引起水压值变化的因素, 符合干扰因素的概念,因此B项正确。2.如图所示是某仓储运货工作示意图,运货车的工作过程是:当传感器检 测到车上的载货量达到设定值时,控制电路控制电机转动,车驶向卸货 平台;当车上的限位开关接触到卸货平台,电机停止转动,车停下等待卸 货;当传感器检测到货物被卸,电机反向转动,车返回装货平台。请回答 下题:该控制系统中,若车上与卸货平台相接触的限位开关损坏,可能造成 ①????(在①车到了卸货平台后,电机继续转动;②车到了卸货平台后,不等卸货马上返回装货平台;③传感器无法检测载货量中选择一项,将序号填写在“ ???”处)。
解析 本题考查控制系统工作过程的分析。限位开关的作用是保证车 能够正确停在卸货平台,如果限位开关损坏,则电机继续转动,其结果是 有可能车到了卸货平台后,电机继续转动。3.如图所示是液体原料定量控制系统。其工作过程是:流量计检测到流 出的液体原料流量值,把信号反馈给控制器,与设定的流量值进行比较, 达到设定的流量值时,控制器控制桶泵关闭。请回答问题:
?该控制系统的流量计损坏,不可能造成 ③???(在①桶泵运行不止;②计量不准确;③软管损坏中选择一项,将序号填写在“ ????”处)。解析 本题考查控制系统工作过程的分析。流量计损坏则系统无法完 成反馈,不能实现准确计量流量的目的,可能出现桶泵运行不止。软管 不属于控制流量的控制系统的核心部件,因此流量计损坏不会造成软管 损坏。4.如图所示为某储气罐压力自动控制和自动报警系统示意图,压力变送 器检测储气罐中的压力值,该值被送到控制器,与设定压力值进行比较, 控制器根据偏差值控制变频气泵的转速,从而使储气罐的实际压力达到 设定值。当压力超出设定值上限时,就发出报警信号,并自动排气。
?当压力值自动控制系统出现故障,导致储气罐内气体压力过高,在此情 况下对压力罐有保护作用的是 ② (在①去车间的送气管道;②自 动排气装置中选择一项,填写序号)。解析 本题考查控制系统工作过程的分析。根据题干所述,罐内压力过 高时,系统能自动排气,因此自动排气装置具有保护作用。突破一 分析影响控制系统运行的干扰因素1.干扰既存在于闭环控制系统中,也存在于开环控制系统中。2.干扰因素通常作用在被控对象上,其作用是使被控量偏离给定值。3.通常控制系统中的干扰因素不止一个,因此必须对可能存在的干扰因 素进行全面的调查和分析。但并非所有的干扰都需要采取抗干扰措施, 因为任何抗干扰措施的实现,都意味着系统结构的复杂和成本的增加。例1????(2016浙江3月学考,20,3分)各种干扰因素会造成系统工作不正常, 下列不属于干扰因素的是?( B )
A.电脑中侵入病毒程序
B.响铃时间顺序设定错误
C.工作电压超出系统正常工作范围
D.系统附近使用无线电设备 解析 本题考查干扰因素的概念。响铃时间的设定是系统的输入量,不 属于干扰因素,因此B项符合题意。1-1 恒温式燃气热水器的温度控制系统为闭环控制系统。下列因素 中,不属于该温度控制系统干扰因素的是?( D )
A.燃气的流量 B.进水的流量
C.进水的温度 D.出水的温度 解析 本题考查干扰因素的概念。干扰因素是指除输入量外引起被控 量变化的因素。该闭环控制系统的给定量是设定出水温度,被控量是出 水的实际温度,因此D项为被控量,不符合干扰因素的概念,D项符合题 意;A、B、C项都有可能会造成出水温度的变化,均为干扰因素。1-2????如图所示是一加热炉的恒温自动控制示意图。在加热炉工作时, 如果炉内温度大大超过了设定值,以下原因可能的是?( C )
?
A.加热炉门未关好 B.加热器断路
C.控制器损坏 D.工作场所环境温度过高 解析 本题考查对控制系统工作过程的分析。“炉内温度大大超过了 设定值”说明反馈没有完成,即设定量、检测输出量、比较功能三个环 节可能出现问题。闭环控制系统中的比较功能往往由控制器完成,因此 C项符合题意。A、B项会使炉内温度降低,D项不会对炉内温度产生显 著影响,因此A、B、D项不符合题意。1-3 如图所示是废水pH值自动控制系统示意图。该控制系统可以使 生产中连续排出废水的pH值达到设定要求。其控制过程是:pH检测仪 测出中和池中废水的pH值,测得的值被送到pH控制仪与设定的pH值进 行比较,pH控制仪根据偏差值控制计量泵加药,从而使废水的pH值逐步 达到设定值。请完成下题,在“ ????”处填上相应的内容。?
进水量突然增加或减小,都会使中和池中废水的pH值发生变化。进水 量的变化是该控制系统的 干扰????因素。解析 本题考查干扰因素的概念。干扰因素是指除输入量外引起被控 量变化的因素。该系统给定量为废水pH的设定值,被控量为废水pH的 实际值,根据题意,进水量的变化是除给定量外能引起废水pH值变化的 因素,符合干扰因素的概念。突破二 闭环控制系统工作过程的分析
闭环控制系统的基本工作过程为:检测装置检测到被控量,并将其 反馈到输入端与给定值比较,得到偏差值,控制器根据偏差值进行相应 的控制,使执行器操控被控对象向期望的方向变化,直到系统的被控量 与给定值相符,偏差值为零时,控制过程结束。
根据上述工作过程的描述,从以下一组问题中可以得到闭环控制系统的 各个组成部分。例2????(2015浙江3月学考,28(2),2分)如图所示是自动变速扶梯系统控制 过程示意图。无乘客时,扶梯缓慢运行;当乘客进入检测传感器的检测 范围时,控制器接收到传感器的检测信号,控制电动机和传动装置加速 转动,扶梯正常运行。请回答下题:?
为防止扶梯加速使乘客站立不稳,检测传感器的安装位置应在 ①???? (在“①乘客进入扶梯踏步前;②乘客进入扶梯踏步之后”中选择一项, 将序号填写在“ ????”处)。解析 本题考查控制系统工作过程的分析。若乘客站上扶梯后扶梯再 加速,可能导致乘客站立不稳,因此该控制系统控制扶梯加速至正常运 转应在乘客站上扶梯之前,即方案①正确。2-1 如图所示为现代农业喷灌控制系统示意图,土壤湿度传感器将检 测到的土壤湿度转换成电信号传输给喷灌控制器,与土壤湿度设定值进 行比较,当检测到的土壤湿度低于设定值的下限时,喷灌控制器发出信 号打开电磁阀,喷头向农作物喷水。当检测到的土壤湿度高于设定值的 上限时,喷灌控制器发出信号关闭电磁阀,喷头停止喷水,从而达到自动 控制土壤湿度的目的。?
(1)根据示意图及其描述,在控制系统方框图中“ ????”处填写相 应的内容。?
(2)如果要改变土壤湿度的控制范围,需要调整的是 ???? ????。(从土壤湿度传感器;土壤湿度设定值;电磁阀中选择一个,将正确答 案填在“ ????”处)。答案 (1)①喷灌控制器 ②电磁阀 ③土壤 ④土壤湿度的实际值???? ⑤土壤湿度传感器
(2)土壤湿度设定值解析 (1)本题考查控制系统的组成分析。该系统为闭环控制系统,控制目的为保持土壤湿度稳定,因此被控对象③为土壤,被控量④为土壤湿度的实际值,⑤为检测土壤湿度的检测装置,即土壤湿度传感器;根据题干所述的控制过程,①为控制器,即喷灌控制器,②为执行器,即电磁阀。
(2)本题考查闭环控制系统中给定量的设定。闭环控制系统的工作特征是使被控量保持在给定量附近稳定,保持土壤湿度稳定为该系统的控制目的,题干的要求为改变系统的控制范围,因此需要改变系统的给定量,即土壤湿度设定值。2-2 如图所示为某储气罐压力自动控制和自动报警系统示意图,压力 变送器检测储气罐中的压力值,该值被送到控制器,与设定压力值进行 比较,控制器根据偏差值控制变频气泵的转速,从而使储气罐的实际压 力达到设定值。当压力值超出设定值上限时,就发出报警信号,并自动 排气。请完成下题,在“ ”处填上相应的内容。根据示意图及其描述,补充完整压力自动控制系统方框图。 答案 ①变频气泵 ②压力变送器解析 本题考查控制系统的组成分析。该系统是使储气罐内气压稳定 的闭环控制系统。①为执行器,起到改变罐内气压的作用,因此是变频 气泵;②为检测装置,起检测被控量的作用,因此是压力变送器。
