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通用技术学考复习必修2第四单元


第四单元 控制与设计

最新考纲 典题精析

考情分析

第4单元

好题精练

最新考纲
考点一:解释案例中控制的对象和目的。

考点二:举例说明控制在生产和生活中的应用。
考点三:识别人工控制和自动控制。
从控制过程中____

________来分,控制有人工控制和自动控制。 人工控制是指控制的过程是在人的________________下进行的。自 动控制是指在______________的情况下,使事物的变化准确地按照 期望的方向进行。普通高中通用技术课程中侧重讨论________。 【答案】人工干预的情形 直接干预和全程干预 无人直接参与 自

动控制

? 重点能力提升: ? 1、手动和自动的区别。 ? 重点关注控制过程,即控制系统从哪里开 始到哪里结束,在这一过程中需不需要人 的参与区分。注意:启动控制系统时人的 参与是不算在控制过程中的人的参与的。

考点四:针对案例分析控制系统的基本组成、工作过程与方 式,能画出相应控制系统的方框图。

1.开环控制系统的基本组成: ①________(给定量):即控制系统的给定量,如游泳池进水的设 定时间; ②________(被控量):即控制系统所要控制的量,也是控制系统 的输出信号,如游泳池的水位; ③________:即控制系统中所要求的装置或生产过程,如游泳池; ④________:即直接对被控对象进行控制的装置或元件,如进水 阀门; ⑤________:即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或 元件,如控制电路; ⑥________:即执行器的输出信号,如流过阀门的水量。 【答案】 器 ⑥控制量 1.①输入量 ②输出量 ③被控对象 ④执行器 ⑤控制

重点能力提升:
? 2、控制系统各个组成部分的判断。 ? 输入量:让控制系统开始控制的信号。 ? 控制器(实物):有处理或判断能力,对输入信号进行处 理的装置或元件。 ? 执行器(实物):直接对控制对象施加控制作用的装置或 元件,具体执行控制器发出的控制命令。 ? 控制量:执行器发出的信号。 ? 被控对象(实物):控制系统要达成的目标所对应的对象, 即输出量的信号来源者,也是执行器所控制的对象。 ? 输出量:控制系统的控制目的,控制对象所输出的信号。 ? 检测装置(实物):具有检测输出量的装置,多以传感装 置为主。(注意:检测装置不能作为区别开环和闭环的标 志)

2.控制系统的输出与输入之间有一定的________。开环控制系
统的________不对系统的控制产生任何影响。如:自动门的控制 系统,红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号是________, 门的开启或关闭是________,当人走近自动门时,门上方的红外 装置检测到人体热辐射发出的红外信息,________接收到该信号 后,便会发出相应的指令,启动________运转,从而带动 ________自动开启。当门开启之后,控制电路将作出判断,如果

没有人在门四周,就通知电动机做反向运转,使门关闭。
【答案】 对应关系 输出量 输入 输出 控制电路 电动机 门

3.闭环控制系统的基本组成:

________:测量出被控量并返回到系统的输入端;?是________,

它将______与所检测的________进行比较,求出________;
________将这一偏差值进行运算处理,并向执行器下达控制指令; 执行器根据指令对被控对象进行控制,从而使被控量稳定在一定范 围内。与开环控制系统相比,闭环控制系统多了一个由________组 成的环节。

【答案】

检测装置 比较器 给定量 被控量 偏差值 控制器 检

测装置

4.闭环控制系统的________返回到输入端并对控制过程产生影
响。例如,游泳池水位控制系统,设定游泳池需要达到的水位是

________,实际水位是________(输出量),当实际水位比设定水
位________时,控制器控制进水阀门继续注水;当实际水位 ________设定水位低时,控制器发出信号关闭进水阀门;实际水

位一直与设定水位比较,实际水位这一输出量对控制过程产生影响。

【答案】

输出量 给定量 被控量 低 达到

5.在控制系统中,为了分析方便,常采用________表示系统的 环节,用__________来表示系统________的方向,这种图称为控 制系统的方框图,它表示了系统的各个环节在系统中的位置、

________和相互之间的关系,控制系统的方框图有两种形式,一
种是________方框图,另一种是________方框图。 【答案】 方框 单向信号线 信号传递 功能 逻辑 物理

6.开环控制系统的方框图如下:

上图中,输入量即________________;输出量(被控量)即 ______________________,也是控制系统的输出信号;被控对象 即控制系统中________________的装置或生产过程;执行器即 ________的装置或元件;控制器即对__________进行处理并发出 ______________的装置或元件;控制量即________的输出信号。

【答案】输入量 控制器 执行器 控制量 被控对象 输出量 控制系统的给定量 控制系统所要控制的量 所要求控制 直接对被 控对象进行控制 输入信号 控制命令 执行器

7.闭环控制系统的方框图如下:

上图中,检测装置测量出______________并返回到系统的 ____________;⊕是比较器,它将________与所检测的________ 进行比较,求出__________;控制器将这一__________进行运算 处理,并向________下达控制指令;执行器根据指令对________进 行控制,从而使被控量稳定在一定范围内。

【答案】 给定量 控制器 执行器 控制量 被控对象 被控量 检测 装置 被控量 输入端 给定量 被控量 偏差值 偏差值 执行器 被控对象

重点能力提升: 3、开环和闭环的区别 依据反馈区分开环无反馈,闭环有反馈。也可以抓住 控制系统的输出量判定。
状 态变 化 输 出( 如 灯 的亮 或 灭 ,门 的 开或关等) 开环

判断
输出量

假设输 可 持续 变 出 有 偏 化 输 出 差 (如温度, 高度等)

控 制系 统 不能自行 纠正偏差 控制系 统可自 行纠正 偏差

开环

闭环

考点五:针对简单控制系统说明其主要干扰因素。
1.在控制系统中,除________以外,引起________变化的各种 因素称为干扰因素。在一般控制系统中,干扰因素是需要克服的。 而在有些情况下,却可以______干扰因素实现某种目的。 【答案】 1.输入量(给定值) 被控量 利用 2.在控制系统中,干扰因素可能有________,也可能有 ________。如战士在大风大雨中进行设计练习,________和 ________都是子弹命中准确度的干扰因素。干扰可以影响到控制系 统的________。 【答案】一个 多个 风 雨 各个环节

考点六:解释反馈的含义,说出闭环控制系统中反馈环节的 作用。
1.控制系统中,将________通过适当的检测装置返回到输入端 并与__________进行比较的过程,就是反馈。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。闭环控制系统的核心是通过 ____________________。 【答案】 1.输出量 输入量 反馈来减少被控量(输出量)的偏差

考点七:知道功能模拟方法和黑箱方法。 考点八:能根据要求设计简单的控制系统。
1.控制系统设计必须考虑的基本问题有: ①明确控制的目的;②分析被控对象的主要特性;③确定 ____________________;④分析__________;⑤方案选择;⑥调 试、运行和评价;⑦系统的成本、元件、设备分析等。 【答案】 1.被控量和控制量 主要的干扰因素

2.对于简单的闭环控制系统,有以下基本要求: ①一个闭环控制系统要正常工作,首先必须是________的。 ②控制系统的控制精度必须符合要求,即系统的输出量与给定 值之间的差应控制在 ______________。 ③闭环控制系统应有较好的____________性能。 【答案】 ①稳定 ②允许的范围之内 ③抗干扰

3.设计一个控制系统,是选择开环控制还是闭环控制,应根据 对________的要求以及________而定。在控制系统设计过程中, 被控对象通常是通过了解________与________之间的关系来分析 它的基本特性。__________和__________的确定是控制方案的关 键,对于简单控制系统,需要控制的量往往被确定为__________, __________应选择可控制的、对抑制干扰因素和保持系统稳定有 明显作用的量。 【答案】控制精度 条件的可行性 输入 输出 被控量 控制量 被控 量 控制量

考点九:能根据开环系统的设计方案,制作一个控制装置。
开环控制系统的设计,首先明确设计要求,明确被控对象、被控 量和控制量后,即可考虑具控制系统的方案。根据方案,选择经 济、易于实现的基本条件来确定具体实用的控制器、执行器等来 制作控制装置。

? 重点能力提升: ? 4、理解开环和闭环的控制原理和过程。 ? 开环是一个单向信号而闭环是一个循环的 信号。重点是理解反馈在闭环中的作用, 开环不具备反馈环节。开环控制系统主要 关注控制系统输入量对控制系统的影响, 而闭环控制系统的输出量也会影响控制系 统工作过程。

1. 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 【解析】 控制量是执行器施加给被控对象的,所以这里应该

是液压装置推动大铁球的力。

? 2.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。若将电吹风看作 被控对象,则执行器是 【答案】C ? A.传感器 B.控制器 ? C.继电器 D.插头

? 3.要设计水箱水位的闭环控制系统,下列器 材中,适合用作检测装置的是【答案】D

? 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进,水泵停止运行,使 消防管网压力保持在设定的范围内。请根据示意图及 其描述完成第4-5题。
【答案】D 4.该控制系统的执行器是( ) A.水压检测装置 B.电控单元 C.压力罐 D.水泵

5.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 【答案】 系统的( ) B A.反馈 B.干扰 C.被控量 D.控制量

? 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。请根据示意图和上述说明,完成6-7题。
6.该供水控制系统的执行器是 A.水箱 【答案】D B.进水阀 C.探头 D.电磁阀

7.适合用作探头的是 【答案】A A.红外传感器 C.水位传感器

B.压力传感器 D.光敏传感器

? 8. 如图所示是自动变速扶梯控制过程示意图。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。请下列问题: ? (1)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“ ”处填写相应内容:

? (2)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________(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);

? (3)该系统在运行时需要解决下面的问题,当乘客 进入检测传感器检测范围时,扶梯正常运行,当 乘客随着扶梯运行离开检测范围后,扶梯又回到 缓慢运行状态,而此时乘客还没离开扶梯。从合 理性、可行性方面考虑,以下措施中合理的是 ________(在下列措施中选择一项,将序号填写 在“________”处)。 ? ①控制器中安装计时器,当有乘客进入时,扶梯 正常运行,计时器开始计时;若达到设定的乘客 离开扶梯的时间,无其他乘客进入,扶梯自动缓 慢运行,有其他乘客进入时,计时器将重新计时。 ? ②在扶梯上布满检测传感器,保证乘客在扶梯上 的任一位置都能被检测到,只有乘客完全离开扶 梯时,扶梯才会缓慢运行。 ? ③在每个踏步上安装检测传感器,只要踏步上有 乘客便正常运行,无乘客时便缓慢运行。


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