第四章 控制与设计
（一）本章重点知识阐述：
控制是人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展。这里所说的手段就是控制技术。
简单的控制系统由两部分组成，即被控对象和控制装置。其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括反馈环节和比较环节。
闭环控制系统是信息流经一个闭合环路，在其系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为反馈。开环控制系统是信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动，也就不存在闭环。
干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响，这种影响越小越好。分析一个控制系统的干扰因素要分析控制系统易受到其外部环境或条件中的哪些因素的影响。
控制系统的运行调试通常有以下几方面的内容，即：系统的试运行、系统参数的调整、其他问题的发现与解决。
（6）控制系统的评价与优化通常有以下几个方面内容，即系统方案的评价与优化，系统制作水平的评价与优化，系统的总体评价与优化等。
（二）基础知识再现：
1、信息流经一个闭合环路，这类系统称之为 。此系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为 。
2、闭环控制系统与开环控制系统，是两类不同的系统。从构成形式上看，二者的不同表现为 。从本质上讲，二者的不同在于 。
3、简单的控制系统由两部分组成，即 和 。其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括 环节与 环节。
4、开环控制系统的结构和原理比较简单，信息从输入端传到输出断，仅有一条路径。它的最大缺点是 不高；闭环控制系统的结构较为复杂，信息流经的路径有两条，它可以有较高的 和较强的
性能。
5、控制系统框图中，信息流经的路径叫做 ，对于闭环控制系统来说，有两个基本通道，那就是
和 。
6、在控制系统中，将控制器的信号转换成能影响被控对象的信号的装置，称为 。
7、在人体温度控制系统中，皮肤相当于 。
8、 就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。这种影响_____越好，如果一个控制系统能够很好地避开或抑制干扰，使干扰对系统产生的影响很小，我们就说这个系统 强。
（三）精题解析：
1、射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，我们理解一个控制现象应该从（ ）入手？
A、对象 B、目的 C、手段 D、对象、目的、手段
2、画出闭环控制系统的方框图。
（四）思考与训练：
一、选择题
下列关于控制的叙述，错误的是（ ）
自动控制系统能在无人直接参与的情形下运行
“神州号”飞船之所以能够遨游太空，并且能够准确地返回地面，控制 技术起着至关重要的作用
古老的农用水车就是一个控制系统D、控制技术指的是自动控制技术
下列各项中，不属于控制的是（ ）
骑自行车时，如果觉得车速过快，我们就会使用刹车使车速变慢
当感觉教师内不够亮时，我们就会开灯
随着时间的推移，铁器会生锈
当我们的学习成绩不够理想时，我们会增加学习时间或改进学习方法，以提高学习成绩
自动门系统的组成是（ ）
门、控制对象、传感器 B、控制对象、门、控制器、传感器
C、控制对象、执行器、控制器、传感器 D、门、驱动器、传感器、控制对象
下列各项中，属于开环控制系统的是（ ）
家用电风扇的转速调节系统 B、电冰箱温度控制系统
C、汽车方向控制系统 D、抽水马桶水箱的水位控制系统
在控制系统中，将控制器的信号转换成能影响被控制对象的信号的装置，称为（ ）
传感器 B、控制器 C、执行器 D、敏感器
在人体温度系统中，皮肤相当于（ ）
控制器 B、传感器 C、 执行器 D、驱动器
在声控灯系统中，被控量是（ ）
通过电灯的电流 B、电路中的导线和电灯泡
C、供电电网的电压或频率 D、楼道里声音的大小
我们理解一个控制现象，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。射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个 过程，其控制的对象是：（ ）
A、射手 B、枪 C、子弹 D、靶心
9、在电冰箱的温度控控制系统中，下列情况不属于影响其温度控制的干扰因素：
A、开电冰箱门 B、电冰箱所在房间的温度从20摄氏度变到32摄氏度
C、电热菜或热饭放入电冰箱中 D、在电冰箱外放一盆冷水
10、下列不属于开环控制系统的是：（ ）
A、自动门 B、自动声控灯
C、自动烘手机 D、电饭锅温控系统
11、 控制系统中属于自动控制系统的是（ ）
A、按钮开关控制 B、普通自来水龙头
C、花房恒温度控制 D、汽车驾驶
二、在下列控制系统当中：⑴ 家用缝纫机的缝纫速度控制系统；⑵ 电冰箱的温度控制系统；⑶走道路灯的声光控制系统；⑷ 交通路口红绿灯自动控制（根据车流大小改变红绿灯时间）系统，属于闭环控制系统的是哪些？
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- 1 -第三章 系统与设计
（一）主干知识概述：
本章重点知识阐述：
“系统基本特征分析”、“系统的优化”、和“简单系统设计的基本方法”，具体包括以下内容：
系统是由相互依存、相互作用的若干个元素构成的，并完成特定功能的统一体。
系统特征的基本分析方法------运用系统思想进行分析。
系统的基本特性：整体性、相关性、目的性、环境适应性。
系统的特性构成了系统的基本思想，系统分析的方法就是运用系统的思想和定性定量相结合的方法分析和处理问题的基本思路，整个过程可以归纳为阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。
简单系统设计的案例分析------简易教室的设计，重点分析教室平面设计和保温设计两个子系统的设计过程。
系统优化的意义（获取系统的最佳效益或最佳功能）。
影响系统优化的因素是多方面的：首先优化追求的目标要适度；其次实施系统优化，总要有付出，或称投入。再次系统优化是离不开条件的。
总结简单系统设计是基本方法（自己总结）。
简单系统设计的基本原则：以实现系统功能为首要原则；综合处理原则；追求效益的最大化；可实现动态调整的原则；人性化设计原则；具备战略性思考等原则。
（二）基础知识再现：
1、 是由相互依存的若干部分组成的、具有特定功能的有机整体。
2、由自然物自然形成的系统，称为 系统；由人工建造、加工而构成的系统，称为 系统，也称为人工系统。
3、作为系统，它们都具有 性、 性、 性和 性。系统的这些基本特性，就构成了系统的基本思想。
4、运用 和 的方法，对系统进行分析，就是系统分析的基本方法。
5、简单的系统分析报告的内容包括 、
和 三部分。
6、系统被改善了，就是系统优化了。获取系统的最佳 或最佳 ，就是系统优化的意义。
7、为了使系统达到最优化的目标所提出的各种解决方法，称为 方法。
（三）精题解析：
1、一堆沙子、钢筋、水泥等等材料散放在一起没什么意义，但是如果将它们按照一定的结构形式造成一座桥梁，就具有了交通的功能，这个案例说明系统最基本的特性是：（ ）
A、目的性 B、动态性
C、整体性 D、适应性
2、“丢卒保车”、“一招不慎，全盘皆输”是我们日常生活中的常用语言，它们说明了系统基本特性中的（ ）
A、整体性 B、相关性
C、动态性 D、目的性
3、高考临近，各学科进入紧张的复习，某一位教师为了提高所教学科的成绩，他充分利用晚修、自习课时间给同学们补课。从系统的角度来看，你认为该教师的做法是否正确？为什么？
4、系统有大小，有复杂有简单。我们的多媒体教室就是一个系统，你可把它分为哪些子系统？
多媒体教室
①电脑子系统：
② ：
③ ：
④ ：
（四）思考与训练：
一、选择题
1、一座城市属于（ ）
A、人造系统B、自然系统C、复合系统D、实体系统
2、一棵大树是一个系统，它属于（ ）
抽象系统 B、开放系统 C、静态系统 D、人造系统
3、下列各项中，属于静态系统的有（ ）
棚室环境系统 B、池塘生态系统
C、 人体消化系统 D、汽车制冷系统
我们使用计算机离不开windows操作系统，它属于（ ）
自然系统 B、开放系统 C、实体系统 D、抽象系统
系统的基本特性包括（ ）
整体性、先进性、相关性、目的性
整体性、可靠性、目的性、环境适应性
整体性、相关性、目的性、环境适应性
整体性、开放性、实用性、可靠性
下面关于系统的叙述，错误的是（ ）
系统是一个整体，既具有整体的特性功能、目标和作用的有机整体
系统的目的性是指每个系统都具有特殊的功能
系统必须适应外部环境的变化
在一个系统中，有时各子系统之间往往是互不相干的，甚至是相互对立的
以下不属于修建隔音墙需要考虑的技术要点的是（ ）
噪音的严重程度
从系统优化的角度考虑，要做到投入最小，效果最好
建立隔音墙防噪音的数学模型及墙体参数关系条件，求其数学解
招收工人，及早建成
系统优化的意义是（ ）
获取系统的最佳效益或最佳功能 B、改善系统环境
C、调整系统的结构 D、改变系统的特征
下列关于系统优化的叙述不正确的是（ ）
系统优化的过程受一定条件的影响和约束
系统最优化的方法通常是指在一定人力、物力和财力资源的条件下，使取得的效果（如生产价值、利润、效益等）达到最大，而投入（如能源、资金、人力、时间）达到最小的一种方法
在实施优化的过程中，需要及时调整计划和方法
系统优化是指通过改变系统的结构，使系统达到更理想、更佳效果的过程
10、2003年10月我国自行研制的载人飞船“神舟五号”飞入太空。飞船和运载火箭共有几百万个零部件，这些零部件本身都很一般，但是它们按照一定的结构组合在一起就构成了性能优异的航天飞船，从而体现了系统的（ ）
A、动态性 B、目的性 C、整体性 D、相关性
二、 A地区有山有水有湖泊，就是耕地面积少。20世纪50年代以来，他们的做法是毁林开荒，开湖放水，围湖造田，并在湖水的源头兴建水库，扩大水浇地面积，一时间，粮食生产上去了，但却带来了一系列灾难，由于毁林开荒，乱砍滥伐，造成水土流失严重，每年有大量的泥沙流入湖中，由于围湖造田，开湖放水，使得湖面缩小，湖水减少，而这些变化又引起这个地区气候恶化，近30年发生了三次大旱灾，每次都造成大批庄稼旱死、粮食大幅减产，近些年，这一地区才又开始退耕还田，保湖蓄水。
B地区农村的人均耕地也比较少，他们通过调整农业结构，开发低丘缓坡，在那里建立各种经济林基地，如在山坡上种植青枣、板粟等，有的还实行林粮间作，使荒山野岭变成了绿色园林，这样，不仅农业生产上去了，而且还绿化了山区、改善了环境。
请同学们用系统的方法分析以上案例做法的优缺点以及用到了系统的那些特性。
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