技術與設計2-4控制及其設計知識點歸納及練習

通用技術技術與設計2第四章控制及其設計一、學考考點1．

控制手段與應用2．

控制的工作過程與方式3．

閉環(huán)控制系統的干擾及其反饋4．

控制系統的設計與實施二、知識點歸納一、控制手段與應用1、人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。理解任何控制現象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。例如，人力三輪車轉彎過程中的方向控制問題，其控制的對象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變三輪車行駛的方向，控制的手段是騎車人通過雙手轉動車把，改變前輪的方向并帶動后輪。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制和自動控制（有無人直接參與)。按照執(zhí)行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。當然，在很多控制事例中，控制的手段又可以是綜合的。二、控制系統的工作過程與方式任何一種控制的實現，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構成了一個系統，稱為控制系統?？刂葡到y的輸出與輸入之間有一定的對應關系?？刂葡到y通常又分為開環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統。1、控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環(huán)控制系統。對于開環(huán)控制系統，通?？梢杂孟旅娴姆娇驁D來描述：控制量被控對象執(zhí)行器控制器輸入量輸出量被控對象執(zhí)行器控制器2、控制系統可以把輸出量返回到輸入端與給定值進行比較，構成一條閉合回路。我們把系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環(huán)控制系統。三、閉環(huán)控制系統的干擾與反饋1.干擾因素在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。有的干擾因素是由于環(huán)境造成的，有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。在控制系統中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個?？刂葡到y在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。2、反饋：控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統的輸出來調整系統的行為，使系統沿著預期的目標運行的方法，稱為反饋方法。閉環(huán)控制系統的工作過程從反饋來看，閉環(huán)控制系統就是指在系統的輸出與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產生影響的控制系統。閉環(huán)控制系統的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。由于某種干擾因素的存在，系統的被控量偏離給定值時，閉環(huán)控制系統中的反饋壞節(jié)能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較，控制器根據比較得到的偏差信號進行調節(jié)，從而使系統的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。所以，一個閉環(huán)控制系統，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。閉環(huán)控制系統與開環(huán)控制系統的比較開環(huán)控制系統本身不能對被控量的偏差進行調整和補償。也就是說，由于某種干擾信號的作用使輸出信號出現非正常狀態(tài)時，系統本身沒有自動糾正的能力，要進行糾正，必須借助于人工。所以，開環(huán)控制系統的控制精確度（或稱控制精度)相對比較低。但如果控制系統中各組成元件的特性比較穩(wěn)定，而且外界的干擾相對較小，則開環(huán)控制系統也可以保證一定的精度。開環(huán)控制系統一般結構簡單，適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩(wěn)定的場合。閉環(huán)控制系統的優(yōu)點是控制精度高，不論何種原因造成系統的輸出量偏離給定量，閉環(huán)控制系統都會產生控制作用來減小這一偏差。與開環(huán)控制系統相比，閉環(huán)控制系統的設計比較麻煩，結構也相對復雜，構成控制系統的成本較高。閉環(huán)控制系統是自動控制中廣泛采用的一種控制方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。四、控制系統的設計與實施要設計好一個控制系統，應該明確這個系統要達到的目的是什么，所要控制的對象是什么，被控對象有哪些重要的特性，被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設計方案既能達到目的，又經濟、易于實現，如何選擇設備和元件，等等。設計一個控制系統，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應根據對控制精度的要求以及條件的可行性而定?？刂葡到y的設計方案，還包括畫出必要的設計圖紙（控制電路設計或系統結構設計)和實施圖紙、撰寫設計說明書等。開環(huán)控制系統的設計開環(huán)控制系統的設計相對比較簡單，在明確設計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統的方案。閉環(huán)控制系統的設計第一，一個閉環(huán)控制系統要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。第二，控制系統的控制精度必須符合要求，即系統的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內。第三，閉環(huán)控制系統應有較好的抗干擾性能。在進行閉環(huán)控制系統的設計時，幾項控制要求之間往往會產生矛盾，需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。隨堂練習1、恒溫魚缸的出現使得非熱帶地區(qū)也可以養(yǎng)殖熱帶魚，它的工作原理是，當溫度傳感器檢測到缸內水溫低于設定溫度時，控制器控制電熱棒加熱。當水溫達到設定溫度時，電熱棒停止加熱，據此分析該恒溫控制系統中的輸出量是（）A實際水溫B傳感器C控制器D電熱棒2、高速公路收費站已逐漸普及ETC,在高速公路收費站出口車輛駛入ETC(高速公路電子收費系統)車道時,ETC系統對車輛身份進行識別并扣除通行費用后，電動欄桿自動抬起放行，該控制系統屬于()自動控制、開環(huán)控制B、人工控制、閉環(huán)控制自動控制、閉環(huán)控制D、人工控制、開環(huán)控制、3、公路上超速攝像頭可抓拍超速違法行為，汽車超速檢測系統的工作流程如下：測速雷達測量出汽車的車速，主機根據測量結果做出判斷后，控制攝像頭對超速汽車進行拍攝這個控制系統中的執(zhí)行器是（）A汽車B主機C攝像頭D測速雷達4、關于下圖閉環(huán)控制系統方框圖，說法正確的是（）A圖中的箭頭表示信息傳遞方向B圖中的方框表示控制系統中的環(huán)節(jié)C描述的是控制系統的組成和工作過程D控制系統方框圖是一種技術語言5、使用停車場智能車位顯示系統能夠快速、準確顯示空余車位，控制系統方框圖姐下，該控制系統中的執(zhí)行器是（)A車位顯示屏B探測車位信息C空余車位信息D信息發(fā)布芯片6、.蔬菜大棚可以讓我們吃到反季蔬菜，它的濕度控制系統屬于閉環(huán)控制系統，其工作原理是：傳感器獲取大棚內濕度數據，控制器根據據實際濕度與設定濕度的差值，或開啟排風循環(huán)扇降低濕度，或開啟加濕機增加濕度，直至達到設定值，從而保持大棚濕度恒定。判定該控制系統屬于閉環(huán)控制的理由是（）A控制電路能發(fā)出控制指令B傳感器能獲取大棚內部的濕度值C執(zhí)行器是加濕器和風扇D存在反饋環(huán)節(jié)7、冰箱的溫度控制系統中，不屬于影響其溫度控制的干擾因素是（）A、頻繁開關冰箱門B、把熱菜放入電冰箱中C、電冰箱所在房間的溫度從20度變到30度D、把電冰箱冷藏溫度設定為4度8、如圖所示是一款新型太陽能飯盒，可以利用太陽加熱實現飯盒盒保溫。該飯盒的保溫控制系統中，被控量是（）A飯盒B飯盒內實際溫度C太陽能D飯盒內的食物9、家用轎車都有倒車雷達。倒車雷達的工作過程是:車尾的探頭傳感器接收超聲波信號傳遞給控制器，控制器依據車體與障礙物間的距離和方位信息，控制蜂鳴器是否發(fā)出警報。為提高該系統的性能，需要對其進行優(yōu)化，以下屬于影響該系統優(yōu)化的因素是（）A、控制器的性能B、障礙物和車之間的距離C、探頭的探測精度D、探頭的數量10、開環(huán)控制系統中必有反饋環(huán)節(jié)（）A正確B錯誤11、燃氣熱水器是某些家庭常用熱水裝置，燃燒天然氣加熱進入熱水器管道中的自來水。水溫控制過程為；溫度傳感器檢測實際出水溫度，若低于設定值，控制器加大天然氣進氣量加劇燃燒，使水溫升高；若高于設定值控制器減少天然氣進氣量，使水溫降低，讓水溫保持在設定值。對該控制系統的分析，以下說法正確的是（）A該控制系統構成比較復雜屬于抽象系統B該控制系統是閉環(huán)控制系統C系統的輸入量是天然氣D溫度傳感器是監(jiān)測裝置，但不屬于反饋環(huán)節(jié)12、圖示自行車夜用警示燈，在夜晚騎行時，當內置感應器檢測到自行車在運動，內部控制芯片控制LED警示燈閃爍，當自行車靜止超過30秒，警示燈熄滅。該控制系統中的被控對象是()A自行車B內置感應器CLED警示燈D內部控制芯片13、導彈通過制導方式跟蹤目標,并依靠自身動力裝置飛行，在飛行中遇到氣流會使導彈偏離預設路線。導彈控制系統實時檢測導彈位置與預設路線之間的偏差，并不斷調整其飛行路線導向目標。"氣流”被視為該控制系統的()A控制量B干擾因素C被控量D輸入量14、控制分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。下列控制系統屬于開環(huán)控制的是()A抽水馬桶自動上水控制系統B冰箱溫度控制系統C魚缸恒溫控制系統D聲控燈開關控制系統15、常見的煙霧報警滅火系統由煙霧探測器、控制器、蜂鳴器、噴淋裝置等組成。對該系統進行優(yōu)化不需要考慮的因素是()A噴淋裝置的性能B控制器的可靠性C自來水的溫度D煙霧探測器的靈敏度16、要對紙的原料進行處理，需要嚴格處理紙漿。如圖所示為紙漿濃度控制系統示意圖。其工作原理是:傳感器檢測來自取樣閥的配漿濃度,根據與設定值的偏差，控制器控制電動調節(jié)閥調節(jié)清水流量,使配漿濃度達到設定值。下列關于該控制系統的描述正確的是()A輸入量是配漿濃度設定值口B有比較環(huán)節(jié)C執(zhí)行器為電動調節(jié)閥D輸入量是清水流量17、、多功能恒溫電熱水壺有保溫功能。當壺內水溫低于于設定溫度時，自動加熱，該控制系統屬于（）A手動控制、閉環(huán)控制B自動控制、開環(huán)控制C自動控制，閉環(huán)控制D手動控制、開環(huán)控制18、空調使人們的生活更加舒適。在室內空調溫度控制系統中，以下不屬于影響其溫度控制的干擾因素是（）AA、以上都是B、室內人數增加C、室內窗戶被打開D、在室內燒水19、惡劣天氣中的陣風不是影響飛機穩(wěn)定飛行的干擾因素（）A正確B錯誤20、閉環(huán)控制系統有反饋環(huán)節(jié)，反饋環(huán)節(jié)的主要作用是提高控制精度()A正確B錯誤21、抽水馬桶的水箱水位控制系統屬于()A人工控制、閉環(huán)控制B自動控制、閉環(huán)控制C自動控制、開環(huán)控制D人工控制、開環(huán)控制22、有一款智能化的太陽能草坪燈，夜晚自動打開，白天燈會熄滅。在該控制系統中，被控對象是()A光照B燈C太陽能板D開關23、某款豆?jié){機的保溫控制系統框圖如下。對該控制系統分析正確的是()A檢測裝置檢測的是給定溫度B被控對彖是豆?jié){機C執(zhí)行器是加熱管D該控制系統具有反饋環(huán)節(jié)為了節(jié)約，樓道里大多安著聲控燈。聲控燈系統屬于開環(huán)控制系統()A正確B錯誤25、家用普通魚缸通過水溫控制系統可使魚缸水溫保持在設定的溫度。其控制方框圖如下,下列于魚缸溫度控制系統干擾因素的是(）A更換大功率加熱棒B從魚缸中放出少量水C向魚缸加入涼水D電壓波動26、以下各種控制系統中屬于閉環(huán)控制的是()A動車上的煙霧報警系統B家用空調的溫度控制系統C酒店的自動門控制系統D學校樓道的聲控燈系統27、小明用微波爐加熱食物.設定時間為一定時間，時間到后.微波爐停止工作。這個控制系統屬于()A閉環(huán)控制、自動控制B開環(huán)控制、人工控制C開環(huán)控制、自動控制D閉環(huán)控制、人工控制28、電熱水器溫度自動控制系統的構成示意圖如下。當熱電偶檢測到箱內水溫低于設定值時，控制電路控制加熱絲工作，加熱儲水箱中的水，待水溫達到設定值后,加熱絲停止工作，使箱內水溫保持在設定溫度。下列關于該控制系統的說法正確的是()A控制器是控制電路B被控量是箱內水溫aC被控對象是加熱絲D執(zhí)行器是熱電偶29、我們的校園鈴聲系統屬于一種開環(huán)控制系統（）A正確B錯誤30、許多公共衛(wèi)生間安裝了自動感應式干手器。當手靠近感應區(qū)域時，熱風就會自動吹出，大約10秒后自行停上，除非再用手靠近該區(qū)域。下列分析正確的是（）A該控制系統有反饋環(huán)節(jié)B該控制系統的控制器是吹風電機C該控制系統有檢測環(huán)節(jié)D該控制系統是閉環(huán)控制票統31、有一種自動恒溫干衣機可在烘干衣服時干衣機內溫度恒定，避免衣服被燒壞。其溫度控制系統方框圖如下，該控制系統的執(zhí)行器是（）A控制電胳B干衣機C濕度傳感器Ｄ電熱絲32、在某個控制系統中,除輸入量(給定值)外，引起被控量變化的各種因素統稱為干擾因素。關于干擾因素,下列說法不正確的是（）A干擾因素對控制系統的影響是破壞性的，甚至是致命的，因此一定要克服所有干擾因素B在控制系統中干擾因素可能有一個也可能有若干個C射擊時，風雨都是子彈命中目標的干擾因素D在設計控制系統時，應盡力避開或抑制干擾因素對系統的影響33、當有人攜帶違禁品通過安全檢測門，檢測門立即發(fā)出聲音報警。該報警控制系統屬于（）A自動控制、閉環(huán)控制B人工控制、開環(huán)控制C人工控制和閉環(huán)控制D自動控制、開環(huán)控制34、某公司設計了一款無線遠程控制開關，當該產品接入互聯網后，用戶可通過智能手機的APP實現遠程控制。設計此款開關時，可以不考慮的因素是（）A無線開關使用的無線網絡環(huán)境B智能手機的充電接口類型C無線控制開關的外形和尺寸D智能手機App界面的友好程度35.智能停車收費系統可識別機動車車牌進行處理。車輛到達停車場出口,系統自動識別車牌，驗證車輛相關信息，決定開啟閘門或提示收費。該控制系統屬于（）A自動控制、閉環(huán)控制B自動控制、開環(huán)控制C人工控制、閉環(huán)控制D人工控制、開環(huán)控制36、為了保證安全駕駛，交通部門的超速檢測系統能自動檢測和記錄超速的車輛。測速雷達通過測量汽車的車速，由控制器根據車速控制攝像斗抓拍超速車輛。控制方框圖如圖所示，關于該控制系統的理解正確的是（）A輸入量是測速雷達B該系統是閉環(huán)控制C該系統有反饋環(huán)節(jié)Ｄ被控對象是攝像頭37、圖示為某種供水水箱水位控制系統框圖。從圖中可知，該控制系統中檢測裝置是（）A閥門B連桿機構C浮子D水箱38、系統分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。因為閉環(huán)控制系統有反饋環(huán)，所以閉環(huán)控制系統不受干擾因素影響（）A正確B錯誤39、公共場所都要安裝火災報警系統，當煙霧探測器檢測到煙霧濃度達到設定值時，控制器控制報警器發(fā)出聲光信號進行報警，該控制系統屬于（）A自動控制、開環(huán)控制B人工控制、開環(huán)控制C自動控制、閉環(huán)控制D、人工控制、閉環(huán)控制40、防管網的水壓控制系統工作示意圖如下。當消防管網壓力降至限定下，限時水泵啟動使壓力上升，當消防管網壓力達到設定上限，水泵停止運行，使消防管網壓力保持在設定的范圍內，該控制系統的被控對象是（）水泵B水壓檢測裝置C控制單元D壓力罐41、為了保護環(huán)境，我們要節(jié)能減排，現代化智能環(huán)保大廈采用太陽能發(fā)電，通過恒溫控制系統使大廈內保持恒溫，下列屬于該恒溫控制系統干擾因素的是（）A