高三通用技術(shù) 第四章 控制設(shè)計1學(xué)案

1、第四單元 控制與設(shè)計高考定位及高考分析一、高考定位本章共四節(jié)4.1 控制的手段與應(yīng)用：本節(jié)是控制的入門教學(xué)，主要介紹控制的含義、控制的手段和控制的應(yīng)用，在歷次高考中，對控制的手段考察比較常規(guī)，多在選擇題中出現(xiàn)。4.2控制系統(tǒng)的工作過程與方式：本節(jié)中講了控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。主要介紹了控制是怎樣實現(xiàn)的，是認識控制系統(tǒng)、設(shè)計控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，是本章的重點。這一部分中控制系統(tǒng)的方框圖在高考中是熱點，在主觀題和客觀題中都有所體現(xiàn)，尤其是閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖的補充，對學(xué)生分析問題的能力要求比較高。4.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋：本節(jié)由干擾因素、反饋、功能模擬方法和黑箱方法等內(nèi)容組成，簡要

2、講述了控制系統(tǒng)中的干擾因素的分析、反饋環(huán)節(jié)在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的作用，以及功能模擬方法和黑箱方法的應(yīng)用，是高考熱點，常在選擇題和主觀題中交叉出現(xiàn)。4.4控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施：是前幾節(jié)知識的總結(jié)與應(yīng)用，對開環(huán)控制系統(tǒng)和簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)進行設(shè)計、制作或?qū)υO(shè)計方案進行模擬實施，讓學(xué)生在動手做的活動中體會控制系統(tǒng)的工作過程，以及它是如何實現(xiàn)設(shè)計要求和控制目的的，以加深學(xué)生對控制與設(shè)計知識和應(yīng)用的理解。因為實踐性比較強，所以高考基本不考察。章節(jié)考 點 細 化考試說明中對應(yīng)的內(nèi)容和要求歷年高考題4.1控制的含義控制的含義（）控制的手段控制的手段（）2009.3第20題2010.3第18題控制的應(yīng)用控制的應(yīng)用

3、（）4.2開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程（）2009.3第15題2009.3第19題閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程（）2008.10第14、19、25題2009.3第25題2009.9第25題2010.3第19題2010.3第25題控制系統(tǒng)的方框圖控制系統(tǒng)的方框圖（）2008.10第25題2009.3第25題2009.9第25題2010.3第25題4.3控制系統(tǒng)的干擾因素和反饋控制系統(tǒng)的干擾因素（）2008.10第19、25題2009.3第19題2009.9第25題功能模擬方法和黑箱方法功能模擬方法和黑箱方法（）2009.9第

4、20題2010.3第20題4.4控制系統(tǒng)設(shè)計方案控制系統(tǒng)設(shè)計方案（）二、高考分析12009年9月與2010年3月高考本章考點分布情況試 卷題型題號考 點總分值2009年9月選擇題19控制系統(tǒng)的基本組成1020功能模擬方法和黑箱方法主觀題25控制系統(tǒng)的方框圖2010年3月選擇題18控制的手段和類別1219控制的基本組成20功能模擬方法和黑箱方法主觀題25控制的方框圖2試題評析及預(yù)測從兩年四次高考的實踐來看，本章的主要考點是 “控制的手段和類別”、“閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程”、“干擾因素”以及“功能模擬方法和黑箱方法”?？荚嚨碾y度比較穩(wěn)定，某種程度上還略有下降的趨勢，對學(xué)生能力的考察主要體

5、現(xiàn)在分析問題的能力上。歷次高考里面，閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖都在主觀題中出現(xiàn)，充分體現(xiàn)了閉環(huán)控制系統(tǒng)在本章中的重點地位，同時也為高考備考的復(fù)習(xí)教學(xué)提供了方向。本章在高考中強調(diào)對學(xué)生分析問題能力的考察，比較注重“能利用所學(xué)的技術(shù)解決簡單的生產(chǎn)及日常生活中的實際問題”考查，因為知識點不多，預(yù)計高考試題中將繼續(xù)類似的考察方式，因此在復(fù)習(xí)教學(xué)中應(yīng)該結(jié)合具體的控制案例強化學(xué)生對控制原理、過程的討論和理解，以切實加強學(xué)生分析問題的能力。導(dǎo)練互動考點一：控制的手段與應(yīng)用基礎(chǔ)再現(xiàn):理解任何控制現(xiàn)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。判斷一個控制的類別，要分清楚人工干預(yù)和執(zhí)行部件的區(qū)別

6、。兩種分類方式：（1）從控制過程中人工干預(yù)的情形來分：人工控制、自動控制。A、人工控制（手動控制）：人工紡紗、打開普通自來水龍頭，撳按鍵打開電燈、駕駛汽車等； B、自動控制：數(shù)控機床、飲料自動裝罐生產(chǎn)線、花房恒溫控制、十字路口紅綠燈的轉(zhuǎn)換等。（2）按照執(zhí)行部件的不同，控制分為：A、機械控制：普通水龍頭、電飯煲等；B、氣動控制：化工生產(chǎn)中常見的氣動閥門、公共汽車車門開關(guān)控制等；C、液壓控制：建筑工地打樁機、修理汽車用的液壓千斤頂?shù)?；D、電子控制：電子計算器、家用電冰箱、自動門和汽車自動變速器的電子控制裝置等。典例1（2010.3浙江高考第18題）如圖所示為一款雙缸洗衣機。洗衣時，將定時器旋鈕旋轉(zhuǎn)

7、到設(shè)定時間位置，洗衣機在定時器控制下開始工作，直到定時器回到零位，洗衣機才停止工作。該過程的控制屬于 A.手動控制、開環(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、閉環(huán)控制解析：本題考查控制的手段與類別。所謂自動控制和手動控制是以控制過程中人工干預(yù)的不同情形來區(qū)分的。區(qū)分開環(huán)還是閉環(huán)，關(guān)鍵是看輸出量是否對控制系統(tǒng)有影響，洗衣機的工作是定時器的控制下進行，所以是自動控制；定時器時間到了后，洗衣機自動停止工作，因此是開環(huán)控制。答案：B典例2普通家用調(diào)光臺燈的燈光亮度控制屬于( ) A、自動控制 B、電子控制 、機械控制 D、氣動控制解析：本題考查“控制的手段與方法”。所謂自

8、動控制和手動控制是以控制過程中人工干預(yù)的不同情形來區(qū)分的。家用調(diào)光臺燈的燈光亮度的調(diào)整一般是用轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕來實現(xiàn)的，故屬于手動控制。若按照控制系統(tǒng)執(zhí)行部件的不同來區(qū)分，控制又可分為機械控制、氣動控制、電子控制等，家用調(diào)光臺燈燈光亮度的調(diào)整是通過改變電子元件來實現(xiàn)的，故屬于電子控制。答案：B即時訓(xùn)練11、下列控制系統(tǒng)中不屬于人工控制的是 （ B ）A、汽車駕駛 B、花房恒溫度控制C、普通自來水龍頭 D、按鈕開關(guān)控制2、豆?jié){含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，深受大眾喜歡，但自己制作豆?jié){卻非常麻煩，自從豆?jié){機研制出來后，使每天喝一杯自己煮的豆?jié){變得非常方便。只要接通電源，豆?jié){就會完成磨豆、煮豆?jié){的全過程，豆?jié){機的

9、工作過程是( D )A手動控制，機械控制 B自動控制，機械控制C手動控制，電子控制 D自動控制，電子控制3、加熱爐的爐溫的控制過程：若加熱爐內(nèi)的溫度與給定的溫度存在著偏差值，則通過控制器調(diào)整調(diào)壓器的電壓，使通過電阻絲的電流改變，加熱爐的溫度變化，從而使加熱爐的溫度基本穩(wěn)定在給定的溫度值上。該控制系統(tǒng)的控制對象是加熱爐，控制量是（ B ）A加熱爐實際溫度 B電流的大小 C溫度變化量 D電阻的大小考點二：控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程基礎(chǔ)再現(xiàn): 任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通常分為開環(huán)控制系統(tǒng)（open loop control syst

10、em）和閉環(huán)控制系統(tǒng)（closed loop control system）。簡單的控制系統(tǒng)由兩部分組成，即被控對象和控制裝置。其中的控制裝置，包括傳感器、控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)，對于閉環(huán)系統(tǒng)來說，還包括反饋環(huán)節(jié)與比較環(huán)節(jié)。典例3下列關(guān)于控制系統(tǒng)工作過程的說法，正確的是 ( ) A、信息只能從輸入端傳至輸出端 B、信息只能從輸出端傳至輸入端 C、開環(huán)控制系統(tǒng)的信息只能從輸入端傳至輸出端 D、閉環(huán)控制系統(tǒng)的信息只能從輸出端傳至輸入端分析：本題考查控制系統(tǒng)的工作過程與方式?？刂葡到y(tǒng)在l_作過程中，若從信息的傳輸過程分析歸類可以把控制系統(tǒng)分成開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩類。開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理比較

11、簡單，信息只從輸入端傳至輸出端，僅有一條路徑。它的缺點是控制的精確度不高。閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理比較復(fù)雜，信息流經(jīng)的路徑有兩條，一條是輸入端傳至輸出端，另一條是將輸出端信息反傳到輸入端的比較環(huán)節(jié)。它的優(yōu)點是有較高的控制精度和較強的抗干擾性能。答案：C 即時訓(xùn)練21、下列不屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是 （ D ）A、自動門 B、電動聲控?zé)?C、自動烘干機 D、電飯鍋保溫系統(tǒng) 2、自動烘手機控制系統(tǒng)的工作過程如下：紅外線傳感器感知手的靠近過程，沒人的時候，鼓風(fēng)機和加熱電爐絲都自動切斷電源；當手的溫度在紅外傳感器監(jiān)視的范圍內(nèi)，烘手機就開始工作。該控制系統(tǒng)屬于（ B ）A手動控制，開環(huán)控制 B自動控制，開環(huán)

12、控制C手動控制，閉環(huán)控制 D自動控制，閉環(huán)控制3、電吹風(fēng)的控制工作過程：設(shè)定風(fēng)的擋位就設(shè)定了電機的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機帶動一個小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的風(fēng)通過電吹風(fēng)的電熱絲，輸出的就是與設(shè)定的風(fēng)種相對應(yīng)的風(fēng)。下列關(guān)于電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的說法不正確的是（ C ）A輸入量是設(shè)定電吹風(fēng)的檔位B被控量是與設(shè)定的風(fēng)種相對應(yīng)的風(fēng)C電吹風(fēng)控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)D控制量是電機的電壓4、（2009.9浙江高考第19題）如圖所示為高速公路汽車速度監(jiān)測系統(tǒng)，測速雷達測量車速，經(jīng)控制器判斷后，控制攝像頭將超速車輛的圖像信息記錄下來，作為違章處罰的證據(jù)，該速度監(jiān)測系統(tǒng)中的被控對象是：（ B ） A、汽車 B、測速雷

13、達 C、攝像頭 D、速度顯示器考點三：控制的方框圖基礎(chǔ)再現(xiàn)：在系統(tǒng)控制中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號線來表示系統(tǒng)信號的傳遞方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。輸入量控制器執(zhí)行器控制量被控對象輸出量開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖給定量比較器控制器執(zhí)行器被控對象控制量被控量檢測裝置典例4（2010.3浙江高考第25題）如圖所示為高層樓房自動穩(wěn)壓供水控制系統(tǒng)原理圖，其工作原理是：當用戶用水量變化時，管道中的水壓發(fā)生變化，檢測裝置把檢測到的水壓信號反饋給控制器，與設(shè)定水壓進行比較，控制器根據(jù)偏差值控制電機及水泵

14、的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供水量，保持管道中的水壓穩(wěn)定。（1）根據(jù)示意圖及其描述，在控制系統(tǒng)方框圖中“ ”處填寫與自動穩(wěn)壓供水控制系統(tǒng) 原理圖中相對應(yīng)的內(nèi)容。控制器_ _ _ _ _ （2）請為該系統(tǒng)的檢測裝置選擇一個合適的傳感器（從水溫傳感器、水壓傳感器、水位傳感器中選擇一個，填在“ ”處）_。解析：穩(wěn)壓供水，必定有調(diào)整，所以應(yīng)該是閉環(huán)控制系統(tǒng)。其工作過程為：當水壓降低時，檢測裝置檢測到水壓偏低，將信號反饋給控制器，控制器控制電機及水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供水量，保持管道中的水壓穩(wěn)定，被控量一定是管道中的水壓，那么輸入量就是設(shè)定的水壓。因為是要檢測水壓，所以傳感器選擇水壓傳感器。答案：（1）設(shè)定水壓 電機和水泵

15、管道 管道中的水壓 檢測裝置 （2）水壓傳感器 典例5（2008.6浙江會考）小黃對辦公室飲水機進行了仔細的觀察，發(fā)現(xiàn)飲水機熱膽內(nèi)的水是以“燒燒停?！钡姆绞奖氐?。圖甲 熱水機保溫自動控制系統(tǒng)給定水溫比較器控制器（控制電路）執(zhí)行器（加熱器）被控制對象（ ）加熱時間檢測裝置被控量（ ）（1）小黃畫出了飲水機保溫自動控制系統(tǒng)的部分框圖（如圖甲所示），請你幫助他完成該方框圖，在圖甲有“ ”處填上相應(yīng)內(nèi)容。（2）該系統(tǒng)是 （選填“開環(huán)”或“閉環(huán)”）控制系統(tǒng)。（3）小黃發(fā)現(xiàn)辦公室的飲水機經(jīng)常在沒人時電源還開著。為了解決這一問題，他嘗試設(shè)計一個能自動控制電源的控制系統(tǒng)，通過紅外線傳感器獲取幾米以內(nèi)的人體熱

16、輻射信號來控制電源的開啟或關(guān)閉。小黃設(shè)計的控制系統(tǒng)方框圖如圖乙所示，繼電器內(nèi)有一開關(guān)，開關(guān)的打開或閉合由控制電路控制，該開關(guān)可以控制220V電源的通斷。請在圖乙上有“ ”處填上相應(yīng)的內(nèi)容。控制器（ ）執(zhí)行器（繼電器）被控對象（電源）輸出量（ ）打開、閉合輸入量（ ）圖乙 人體熱輻射電源自動控制系統(tǒng)方框圖飲水機解析：有檢測裝置的一定是閉環(huán)控制系統(tǒng)，給定量是給定水溫，被控量一定是實際水溫，被控對象是控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程，被控對象的輸出量是實際水溫，實際水溫存在的地方是飲水機的熱膽，所以被控對象是飲水機的熱膽。第三小題可以聯(lián)系到課本中的自動門控制系統(tǒng)，如果對自動門控制系統(tǒng)非常熟悉，解

17、答這個題目就非常簡單了。理解并掌握課本中的控制系統(tǒng)工作過程和方框圖對解答控制題目很有幫助。答案：（1）被控對象：（飲水機）熱膽；輸出量：實際水溫（2）閉環(huán)（3）輸入量：紅外線傳感器是否檢測到人體熱輻射信號；控制器：控制電路；輸出量：電源的開啟或關(guān)閉即時訓(xùn)練31、下列關(guān)于開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖描述錯誤的是（ A ）A輸入量即給定量，控制量即所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號B被控對象即控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程C執(zhí)行器即直接對被控對象進行控制的裝置或元件D控制器即對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件2、（2009.9浙江高考第25題）如圖所示為磁懸浮地球儀及控制系統(tǒng)原理圖，控制

18、器發(fā)出的交流電信號，通過電感線圈產(chǎn)生交變磁場，使地球儀產(chǎn)生感生電流，由于線圈產(chǎn)生的磁場和地球感生電流的磁場是相斥的，從而產(chǎn)生電磁懸浮力，將地球儀懸浮起來。位置傳感器檢測地球儀位置，并將檢測到的信號發(fā)送給控制器與設(shè)定信號進行比較，控制器根據(jù)比較偏差值調(diào)整交流電信號。（1）根據(jù)控制系統(tǒng)原理圖及其描述，在控制系統(tǒng)方框圖中_處填寫與磁懸浮地球儀控制系統(tǒng)原理圖中相對應(yīng)的內(nèi)容。控制器_ _ _ _ _（2）地面振動、風(fēng)力等都會引起地球儀位置發(fā)生變化，這些因素在控制系統(tǒng)中稱為_。答案：（1）設(shè)定位置信號 電感線圈 地球儀 地球儀的位置信號 位置傳感器（2）干擾因素。3、電梯，作為一種樓宇運輸設(shè)備使人類加快了

19、進入文明時代的步伐。它必須具有高度的安全性和科學(xué)性，因此它的控制系統(tǒng)受到廣泛的關(guān)注。電梯控制系統(tǒng)需要與電梯外圍設(shè)備的各種信號進行大量的通訊，如電梯的位置、選層、應(yīng)答選層的指示燈信號、當前的樓層顯示信號等，這些信號隨著樓層的增多而迅速增多，在眾多的控制中，電梯的安全控制系統(tǒng)只是其中一個比較重要的控制?？刂瓶驁D如下：根據(jù)控制框圖補齊下面的控制系統(tǒng)圖（可填多項）驅(qū)動模塊電梯橋廂 _ _ _ _答案：初始化設(shè)置PIN口選擇 微控制器 報警系統(tǒng)、電機停轉(zhuǎn)、止動系統(tǒng) 采樣模塊考點四：干擾因素與反饋、功能模擬方法與黑箱方法基礎(chǔ)再現(xiàn)：干擾因素是指在控制系統(tǒng)中除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素；在

20、干擾中我們需要注意以下幾點：（1）來源問題：有的干擾因素是由于環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度變化的自然風(fēng)等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導(dǎo)航信號的手機信號等。（2）數(shù)量問題：在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能是一個，也可能是若干個。如戰(zhàn)士在大風(fēng)大雨中進行射擊練習(xí)，風(fēng)和雨都是子彈命中準確度的干擾因素。（3）處理問題：控制系統(tǒng)在工作中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。如空調(diào)器的溫度控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，它能克服室外溫度變化這一干擾，當室外溫度升高時，空調(diào)器檢測出干擾引起的室內(nèi)溫度變化，通過啟動壓縮機降溫來克服這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。（4）利用問題：在一般控制系統(tǒng)中，干擾因素是需要克服的。而在有些

21、情況下卻可以利用干擾因素實現(xiàn)某種目的。反饋是指控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程。利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統(tǒng)的輸出來調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標運行的方法，稱為反饋方法。功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法就是通過觀測黑箱外部輸入信息（外部對黑箱的影響）和輸出信息（黑箱對外界的反應(yīng)），研究和認識其功能、特性、結(jié)構(gòu)、機理。典例6（2009.9浙江高

22、考第20題）如圖所示的減速器是常用的機械部件。工程師為了判斷其內(nèi)部故障，通常轉(zhuǎn)動輸入軸，根據(jù)發(fā)出的聲音來判斷故障。該診斷方法屬于：A、黑箱方法 B、功能模擬法 C、干擾法 D、虛擬試驗法解析：研究一個未知結(jié)構(gòu)的輸入與輸出的關(guān)系，從而判斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，典型的黑箱方法答案：A典例7（2010.3浙江高考第20題）如圖所示為中科院研發(fā)的一款智能機器人，能模仿人唱歌、跳舞等。這種用機器人模仿人的功能和行為的方法屬于 A、黑箱方法 B、移植方法 C、虛擬方法 D、功能模擬方法解析：機器人能“模擬”人唱歌、跳舞，也就是模擬人的某一中功能，所以是功能模擬方法答案：D即時訓(xùn)練41、家用電視機最容易受到的影響(即

23、干擾因素)是 ( A ) A、電磁干擾 B、環(huán)境溫度 C、環(huán)境濕度 D、風(fēng)的強度 2、家用空調(diào)溫度自動控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制，其中反饋環(huán)節(jié)的作用是( D ) A、減少輸入量 B、增加輸入量 C、穩(wěn)定輸入量 D、穩(wěn)定輸出量3、下列屬于功能模擬法的是（ A ）A在國際象棋的人機對弈中，計算機具有與人腦類似的邏輯判斷功能，能模擬棋手的思維與人下棋。B中醫(yī)看病通過“望、聞、問、切”來了解病人的病況，最后對病情作出判斷。C通過輸入圖像，觀測、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細節(jié)。D.中學(xué)生小明模仿籃球巨星姚明投籃4、下列關(guān)于干擾因素對控制系統(tǒng)的作用，說

24、法正確的是（ C ）A、干擾因素僅作用在被控量上B、干擾因素不會作用于開環(huán)控制系統(tǒng)C、閉環(huán)控制系統(tǒng)中干擾因素的作用都會反映在輸出量的變化上D、干擾因素都是可以利用的考點解讀五：控制系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)再現(xiàn)：（1）要設(shè)計好一個控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個系統(tǒng)要到達的目的，所要控制的對象，被控對象的特性，被控量和控制量，外界的主要干擾因素，選擇恰當?shù)脑O(shè)計方案既能達到目的，又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)，選擇好設(shè)備和元件等。（2）控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟設(shè)計分析：判斷開環(huán)還是閉環(huán)；分析被控對象、被控量、控制量、執(zhí)行器、控制器、檢測裝置、干擾因素等；控制過程；寫出方框圖。典例8自動門的工作過程為：當門口沒有人時，門是關(guān)閉的；當有

25、人來到門口時門自動打開；當人離開門口一段時間后，門又必須自動關(guān)閉。請根據(jù)上述的功能要求完成以下設(shè)計內(nèi)容： (1)確定自動門的技術(shù)要求。 (2)如何實現(xiàn)自動門的打開和閉合。分析：本題考查控制系統(tǒng)方案的設(shè)計。設(shè)計一個控制系統(tǒng)需要確定其技術(shù)要求，自動門的技術(shù)要求一般是指當人離門為多少距離時門自動打開：門打開延遲多少時間后自動關(guān)閉；門開啟的寬度為多大。根據(jù)門的結(jié)構(gòu)和重量確定采用執(zhí)行裝置的類型。答案：(1)自動門的技術(shù)要求可設(shè)計為當人距離門1m(也可其他值)時，門自動打開；在無人走動的情況下門打開延遲l0s(也可其他值)后，門自動關(guān)閉；門開啟的寬度應(yīng)為兩門的寬度之和。(提示：可以參照教科書97頁的齒輪齒

26、條結(jié)構(gòu)) (2)自動門打開和閉合可選擇電動機(轉(zhuǎn)動變移動結(jié)構(gòu))來實現(xiàn)，工作原理為電動機正轉(zhuǎn)門打開；電動機反轉(zhuǎn)門閉合。裝置結(jié)構(gòu)可采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)。門開啟和閉合的行程還必須有行程開關(guān)控制。即時訓(xùn)練51、（2010.3浙江高考第19題）如圖所示為某校學(xué)生設(shè)計制作的自動取湯機，能保持湯的溫度在一定范圍內(nèi)。按一下取湯按鈕，就自動落下一只碗，并放出一定量的湯在碗中。在該自動取湯機的溫度控制系統(tǒng)中，不需要的器件是 A、溫度傳感器 B、加熱器 C、溫度控制器 D、定時器答案：D2、聲控?zé)暨m用于多種場合，如在公共樓道里安裝聲控?zé)艏确奖?，又安全。它與普通的電燈控制電路相比，去掉了手動開關(guān)，而增設(shè)了聲傳感器、控制器

27、和電子開關(guān)。其中聲傳感器的靈敏度可調(diào)整。以適應(yīng)不同場合使用的需要。請根據(jù)聲控?zé)舻墓δ芊治觯?(1)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的輸入和輸出是什么?兩者的關(guān)系怎樣? (2)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的被控量和控制量是什么? (3)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)為什么可以采用開環(huán)控制系統(tǒng)? (4)畫出聲控?zé)糸_環(huán)控制系統(tǒng)的框圖。 答案 (1)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的輸入量是聲響；輸出量是燈泡中的電流。兩者的關(guān)系是聲強達到某給定值時燈亮：聲強達不到某給定值時燈滅。 (2)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)的被控量是燈的亮、滅，控制量是電流。 (3)聲控?zé)艨刂葡到y(tǒng)只有燈亮與燈滅兩種運行狀態(tài)，不需要對輸出量的誤差進行控制，因此，可以采用開環(huán)控制系統(tǒng)。電流傳感器輸入（聲音信號

28、）控制器開關(guān)（執(zhí)行器）燈泡（被控對象）輸出（燈的亮滅）(4)聲控?zé)糸_環(huán)控制系統(tǒng)的框圖如圖所示：備考模擬演練 下列控制系統(tǒng)中，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是（ ）A電冰箱的溫度控制B計算機的CPU上的風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制C現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室的溫度控制D紅綠燈定時控制系統(tǒng) 下列不屬于開環(huán)控制系統(tǒng)的是（ ）A自動門 B電動聲控?zé)?C自動烘干機 D電飯鍋溫控系統(tǒng) 下列控制系統(tǒng)中屬于自動控制系統(tǒng)的是（ ）A按鈕開關(guān)控制 B普通自來水龍頭C花房恒溫度控制 D汽車駕駛 理解一個控制現(xiàn)象，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，導(dǎo)彈控制系統(tǒng)控制的是導(dǎo)彈與目標之間的距離，目的是要擊中目標（距離為零），分

29、析這個控制系統(tǒng)，其控制的對象是（ ）A人 B目標 C計算機 D導(dǎo)彈 電冰箱工作溫度設(shè)定在一定的范圍值，當箱內(nèi)溫度變化超過設(shè)定的范圍值時，熱敏電阻的阻值也相應(yīng)地變化，通過熱敏電阻的變化，電流經(jīng)過三極管放大器的放大，帶動繼電器，控制壓縮的啟動，實現(xiàn)電冰箱的溫度控制。溫度的變化量是（ ）A輸入量 B輸出量 C控制量 D、設(shè)定量 在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況不屬于影響其溫度控制的干擾因素的是（ ）A開電冰箱門 B電冰箱所在房間的溫度從20攝氏度變到32攝氏度C將熱菜或熱飯放入電冰箱中 D在電冰箱外放一盆冷水 人們首先發(fā)現(xiàn)了什么問題而發(fā)明了電冰箱（ ）A冰箱可以制作冰激凌 B低溫可以保鮮C冰箱可以制作冰水 D冰箱可以冰鎮(zhèn)啤酒8 判斷題及填空： 李明學(xué)習(xí)時，用手去調(diào)節(jié)臺燈的亮度，這種控制屬于自動控制。 （ × ） 系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生直接影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。（ ） 大年三十晚，王小軍在家忙于帖對聯(lián)，