第四单元 微专题5 开、闭环控制系统综合分析A-【同步宝典】2024-2025学年高中通用技术必修《技术与设计2》课程精练（苏教版2019）

第三节 闭环控制系统的工作过程 B 能力提升题组 一尧选择题 1. A揖解析铱该控制系统的控制目的是控制纸张卷绕后的侧面 整齐一致袁所以输出量是纸张卷绕实际位置袁被控对象是纸 张袁有光电传感器检测纸张边缘位置信息袁则反馈成立袁是 闭环控制系统袁B正确袁A错误曰执行器是指直接对被控对象 进行控制的装置或元件袁所以该系统的执行器是活塞袁C正 确曰干扰因素是指除了输入量以外引起被控量变化的各种 因素袁机械传动装置的振动对纸张卷绕位置有影响袁是干扰 因素袁D正确遥 2. D揖解析铱平台小球位置控制系统袁控制的目的是将小球控制 在设定位置袁因此摄像头检测的当前小球实际位置是输出 量袁输入量是小球的设定位置袁被控对象是小球袁平台的粗 糙度变化会影响小球的实际位置袁但又不是输入量袁属于干 扰因素遥 3. C揖解析铱用水量大时的水泵工作控制系统的方框图如图所 示袁水压检测器参与反馈袁A错误袁C正确曰正常工作时变频 器为执行器袁输出的频率变化的电流属于控制量袁B错误曰需 要实现恒压供水的功能袁水压检测器比流量传感器更能精 确地检测实际水压变化袁D错误遥 4. D揖解析铱注胶嘴位置控制子系统的方框图如图所示袁其控制 方式为闭环控制袁D错误遥 5. C揖解析铱在奶粉温度控制系统中控制目标是控制奶粉的温 度袁其输出量是奶粉的温度袁被控对象是奶粉袁执行器是调 节阀袁控制器是单片机袁A尧B错误曰在奶粉温度控制系统中 通过检测奶粉温度反馈至输入端袁可以克服干扰袁使奶粉温 度稳定在设定范围内袁C正确曰除了细菌外袁对奶粉温度控制 产生影响的还有许多其他因素袁如室温尧工作电压的波动等袁 D错误遥 6. D揖解析铱该控制系统能够实现蒸汽机的转速控制在一定范 围内袁且重球锥摆能够将转速检测并反馈到输入端即有反 馈环节袁可判断该控制系统为闭环控制系统袁A错误曰蒸汽阀 是执行器袁控制量是蒸汽流量或蒸汽阀的开启程度袁B尧C错 误曰蒸汽机的负载变化会引起皮带传动轮转速下降袁且不是 输入量袁属于干扰因素袁D正确遥 7. B揖解析铱该控制系统的输入量是设定的摆杆处于竖直倒立 状态时精密电位器输出的电压值袁电机运行产生的振动能 破坏摆杆的稳定性从而向一侧倒下袁属于干扰因素袁B错误遥 8. D揖解析铱车速传感器检测的是车的实时速度袁实时速度是输 出量袁而不是输入量遥 9. B揖解析铱动力电池电量控制子系统的工作方框图如下图所 示袁动力电池的实际电量为该系统的输出量袁A错误曰司机突 然踩下加速踏板时袁动力电池的实际电量会下降袁即输出量 发生了变化袁但是输入量没变袁它属于该系统的干扰因素袁B 正确曰该系统的控制量是燃料电池的发电情况袁C错误曰动力 电池为该控制系统的被控对象袁D错误遥 10. C揖解析铱pH检测探头属于检测装置袁将被控量返回给定量 控制箱曰pH值控制系统的被控对象是水池槽曰pH值控制系 统的被控量是水池槽的 pH值袁系统的输入是设定的 pH值袁 料罐没有足够的溶液会对被控量产生影响袁且不是输入袁因 此属于干扰因素曰pH值控制系统的执行器是泵袁手动阀属 于手动开关袁不是自动控制系统的要素遥 11. D揖解析铱控制方框图如下袁输入量是设定长度袁控制器是 PLC袁被控量是板材实际长度遥 12. A揖解析铱输入量是设定温度袁B错误曰执行器电磁阀的进水 量和加热管的状态是控制量袁C错误曰控制盒是控制器袁加 热管是执行器袁D错误遥 微专题 5 开尧闭环控制系统综合分析 A 基础巩固题组 一尧选择题 1. D揖解析铱电加热器辅助加热子系统的控制目的是使水箱的 水温达到设定温度袁该控制是闭环控制系统袁被控对象是水 箱袁输出量为水箱的实际水温袁执行器是电加热器袁控制量 是电加热器发出的热量袁反馈检测装置是温度探头遥 出水温 度不影响水箱水温袁不属于干扰因素遥 2. C揖解析铱工件类型的变化是输入量袁不是干扰因素曰工控机 是控制器袁控制量是执行器的输出信号曰输出量有 2个袁输 送工件 A尧B的数量并在屏幕中显示也是输出量遥 3. C揖解析铱被控对象是无人机曰低电量自动返航子系统无反馈袁 不是闭环控制系统曰剩余电量是自动返航子系统的输入量袁 不是干扰因素遥 4. A揖解析铱道路上的其他汽车是输入量袁不属于干扰因素遥 5. B揖解析铱发电机发电子系统无反馈袁属于开环控制袁A错误曰 反应堆温度控制子系统为闭环控制袁经过气体发生器后的 重水会影响反应堆的实际温度袁且不为该子系统的输入量袁 它属于该子系统的干扰因素袁B正确曰反应堆温度控制子系 统的执行器为燃料棒袁所以控制量为燃料棒的发热与否袁C尧 D错误遥 6. C揖解析铱水肥浓度配比子系统的方框图如下袁浓度计测得的 水肥浓度为该系统的被控量袁A错误曰执行器为变频器尧水泵 和蠕动泵袁B错误曰水泵故障会影响水肥浓度袁且不是输入量 变化袁所以是干扰因素袁C正确曰执行器的输出量为控制量袁 PLC为控制器袁D错误遥 7. B揖解析铱卷绕半径的变化会影响带材的张力袁属于干扰因素遥 8. D揖解析铱该控制系统的方框图如下院 该系统是闭环控制系统袁被控对象是吸热器袁控制量是角度 和流速袁风沙雨雪等气候环境不是输入量又会引起吸热器 温度变化所以是干扰因素遥 + 实际供 水水压 频率变化的电流设定供 水水压 PLC 变频器 水泵 水压检测器 - 注胶嘴的 实际位置 电机转动设定注胶 嘴的位置 PLC 注胶嘴电机 传感器 - +比较器 实际长度 比较器 设定长度 + - 电动机 转动量PLC 板材 旋转编码器 设定电量 上限与下限 控制 系统 燃料 电池 发电 动力 电池 实际 电量 检测装置 - + 实际 浓度 水流量尧 肥液量设定 浓度 变频器尧水 泵尧蠕动泵 比较器 PLC 水肥 浓度计 + - 实际 温度 角度 流速 设定 温度 热像仪 定日镜尧 传热流体 调控 中心 吸热器 + - 205 9. A揖解析铱扫描仪扫描的尺寸应该是系统的输入信号袁故是输 入量袁A正确曰纸板是被控对象袁那么切割机是执行器袁切割 机的动作是控制量袁B错误曰传送带打滑会影响扫描尺寸与 纸板长度袁故会造成干扰袁C错误曰位置传感器没有比较输入 与输出的作用袁D错误遥 10. C揖解析铱该控制系统的输入量为设定水位袁输出量为实际 水位袁检测装置为浮球袁控制器为杠杆遥 11. B揖解析铱增程控制系统可以分为电动机运行供能控制子系 统和电池充电控制子系统袁电池充电控制子系统的被控对 象是电池遥 控制系统方框图见下图院 微专题 5 开尧闭环控制系统综合分析 B 能力提升题组 一尧选择题 1. B揖解析铱控制量是执行器发出的信号袁而材质分拣子系统的 执行器是水平推杆袁PLC是控制器曰传感器 2检测的是工件 的颜色袁工件颜色是颜色分拣子系统的输入量曰将金属工件 推送至回收工位的过程中袁并没有反馈环节袁不是闭环控制 方式遥 2. C揖解析铱被控量是指需要被控制的物理量袁在这个系统中袁 被控量是产品的装箱数量袁A错误曰箱内已装产品数量的变 化并不是干扰因素袁而是被控量的一部分袁B错误曰相机玉拍 摄的图像信息是输入量袁用于确定产品的位置和数量袁C正 确曰把产品装入到纸板箱的过程不需要反馈袁采用了开环控 制方式袁D错误遥 3. B揖解析铱人工智能的算法优劣属于影响因素曰比较器不是人 工智能算法系统曰从判断来球到击球的整个过程属于开环 控制遥 4. C揖解析铱送料量控制系统的目的是控制送料量稳定在设定 值袁故送料量是输出量袁它会影响整个控制过程袁该控制系 统是闭环控制系统袁A错误曰移动配重是设定送料量袁是设定 输入量袁不是干扰因素袁D错误曰直接控制物料量的是出料 口袁B错误曰该系统的核心工作原理是利用杠杆结构来实现 控制袁故是机械控制袁C正确遥 5. C揖解析铱智能巴士自动驾驶系统的被控对象是巴士曰道路障 碍物是输入量曰电子刹车系统输出是刹车袁输入是障碍物等袁 属于开环控制系统曰传感器不能作为输入量袁其检测的信号 是输入量遥 6. C揖解析铱模具冷却会影响电缆的质量遥 7. A揖解析铱被控对象是导弹遥 8. A揖解析铱执行器是贴标压轮和贴标机皮带袁执行器发出的信 号是控制量曰该控制系统属于开环控制系统曰标签检测装置 和产品检测装置都检测输入量遥 9. D揖解析铱注塑工艺要求变化引起的压力值变化属于输入量袁 不是干扰因素曰控制量是执行器的状态袁所以伺服电机转速 和转矩是控制量曰液压机体内的压力值是输出量遥 10. C揖解析铱对于门禁控制子系统而言袁无反馈环节袁所以为开 环控制系统遥 11. B揖解析铱不合格电容的位置是输入量袁工控机是控制器袁切 刀是执行器袁被控对象是不合格电容袁输出量是不合格电 容被切断袁为开环控制遥 第四节 控制系统的设计与实施 A 基础巩固题组 一尧选择题 1. D揖解析铱被控对象是风扇灯袁A错误曰没有将温度维持在一 定范围内袁这是开环控制系统袁B错误曰该控制系统是开环袁 没有反馈袁C错误遥 2. D揖解析铱由关键词野电冰箱温度保持在设定的温度范围内冶袁 可知这是闭环控制系统遥 输出量是信号类袁不能是装置元件遥 3. C揖解析铱输入量是输入的程序袁输出量是机床工作台坐标位 移量和位移速度尧方向袁利用电动机控制机床的位置袁无反 馈袁故为开环控制系统曰被控对象是机床工作台袁执行器为 步进电动机曰控制量为电动机的转动量遥 4. C揖解析铱提高机床工作台位置的控制精度袁需要将控制系统 设计成闭环袁被控对象是机床工作台袁被控量是机床工作台 坐标位移量和位移速度尧方向袁传感器需要检测被控量袁选 项 C最符合要求遥 5. C揖解析铱该提醒控制系统的控制目的是当教室里无人且门 窗未关好时袁控制门口的报警装置报警袁被控对象应为报警 装置遥 6. D揖解析铱该系统是闭环控制系统袁被控对象是风机出口处的 空气袁被控量是出风口的压力袁选项 D符合要求遥 二尧非选择题 7. 渊1冤A 渊2冤A 渊3冤C 渊4冤淤设定流速 于水泵 盂栽培槽 榆流速计 揖解析铱渊1冤数据显示系统是输入的监控数据袁然后显示出来 实时的数据袁没有反馈为开环控制系统遥 渊2冤配液箱是酸碱 度的调节袁有一定的腐蚀性袁所以金属材料不适合这种使用 环境遥 渊3冤pH值传感器是用于检测栽培槽的 pH值袁应安装 在栽培槽中遥 第四节 控制系统的设计与实施 B 能力提升题组 一尧选择题 1. B揖解析铱忘记拔掉电源袁电熨斗继续工作袁则最合理的是人 离开后自动关机遥 2. C揖解析铱被控对象是红绿灯袁现在是开环控制系统无法满足 要求袁则设计成为闭环控制系统袁实时设置时间遥 3. B揖解析铱温度传感器检测的是试样的温度袁温度高则说明试 样已放置好遥 4. B揖解析铱由题图示可知袁这是闭环控制系统袁输入量是设定 张力袁输出量是实际张力袁被控对象是物料袁检测装置是张力 传感器袁控制器是可编程控制器袁执行器是离合器遥 5. D揖解析铱由于前后张力不稳袁可以增加一个张力补偿控制 系统遥 二尧非选择题 6. 渊1冤A 渊2冤C 渊3冤D 渊4冤淤控制器 于电控阀门 盂水箱 榆水位传感器曰 揖解析铱渊1冤定时控制属于开环控制遥 渊2冤该系统的改进设计 是想增加自动补水控制子系统袁所以小明需要明确的问题 是设计自动补水控制子系统遥 渊3冤小明改进后的系统包含 2 个子系统渊定时浇水控制子系统和自动补水控制子系统冤袁2 个子系统协调工作袁实现全自动浇水袁A正确曰定时浇水控制 子系统的执行器是水泵袁自动补水控制子系统的执行器是 电控阀门袁设计时可以考虑共用一个控制器袁B正确曰电控阀 门是补水控制系统的执行器袁水泵的流量大小会影响水箱 中的水位变化袁在选择电控阀门时应该考虑水泵的流量袁C 正确曰设计补水控制子系统时要保证实现自动补水功能袁无 须考虑实现定时浇水功能袁D错误遥 检测装置 电池 实际 电量 增程器输 出的电流 比较器 - +电池电量 设定值 控制器 增程器 电池 检测电池 的实际电 量值 电动机 转动 增程器输 出的电流 增程器控制器 电动机 206 一尧选择题 1. 如图所示是某太阳能热水器系统袁包含水箱水位子 系统和水箱水温子系统遥其工作过程院当水箱水位低 于设定水位时袁能够自动加水曰当阳光充足时袁利用 太阳能加热曰阳光不足时袁可使用电加热器辅助加 热遥 下列关于电加热器辅助加热子系统的分析中恰 当的是 渊 冤 A. 该系统的输出量不会对该控制过程产生影响 B. 出水的温度属于该控制系统的干扰因素 C. 执行器是电磁阀 D. 控制量是电加热器发出的热量 2. 如图所示的可变轨道输送系统袁包含显示器交互子系统和工件输送子系统遥其工作过程院操作 员在显示器中选择双工件传输模式袁工件整齐排列在传送带玉上袁当工件进入到相机的识别 范围时袁传送带玉的电机停止运转袁相机拍摄工件的图像并传输至工控机遥工控机解析图像并 判定工件类型袁若是工件 A袁控制液压杆收缩袁传送带玉与传送带域接轨曰若是工件 B袁控制液 压杆抬升袁传送带玉与传送带芋接轨遥 接轨后袁重新启动传送带玉的电机袁工件传输至对应传 送带袁工控机在控制过程中会实时统计已输送工件 A尧B的数量并在屏幕中显示遥 下列关于工 件输送子系统的分析中合理的是 渊 冤 A. 工件类型的变化会让液压杆抬升到不同传送带袁属于干扰因素 B. 控制量是工控机的输出信号 C. 把工件传输至对应传送带的过程采用了开环控制方式 D. 输出量是工件传输至对应传送带袁该输送子系统只有一个输出量 3. 无人机可以实现精准悬停尧自动避障尧自动返航等功能遥 其中精准悬 停子系统工作原理院当无人机受到外界气流影响袁检测装置检测到机 身有升高或者降低的趋势时袁控制单元就调节马达的功率进行反方 向运动补偿袁使无人机的状态达到预设值曰低电量自动返航子系统工 微专题 5 开、闭环控制系统综合分析 A 基础巩固题组 自来水进水 手阀 2 手阀 1 电磁阀 控制器 出水 混 水 阀冷水 手 阀3 电加热器温度 探头 太阳能热水器水箱 排气口 水位探头 3水位探头 2 水位探头 1 液压杆 支撑座 工控机 显示器 传送带玉 工件 A 传送带域 工件 B 传送带芋 相机 182 作原理院系统会在检测到电池剩余电量低于设定电量时进行自动返航袁防止无人机没电坠落 造成事故遥 关于自动悬停尧低电量自动返航两个子系统袁以下说法正确的是 渊 冤 A. 被控对象都是遥控设备 B. 均有检测和比较环节袁控制方式都是闭环控制 C. 自动悬停子系统输入量是预设的高度袁低电量自动返航子系统输入量是剩余电量 D. 气流是自动悬停控制子系统的干扰因素袁剩余电量的变化是自动返航子系统的干扰因素 4. 如图所示为某无人驾驶汽车的智能控制系统示意图袁主要包含了感知尧决策尧执行三大功能模 块遥感知模块是无人驾驶的野眼睛冶和野耳朵冶袁通过各种传感器渊如激光雷达尧摄像头尧超声波传 感器等冤收集车辆周边环境信息曰决策模块是无人驾驶汽车智能控制系统中的野大脑冶袁主要负 责解析传感器数据袁并通过算法计算车辆的行驶决策和控制信号曰执行模块接收决策模块指 令后完成转向尧加速尧制动等任务袁从而控制车辆的方向和速度遥 下列关于该无人驾驶汽车的 智能控制系统的分析中 · 不 · 恰 · 当的是 渊 冤 A. 道路上的其他汽车是干扰因素 B. 该控制系统采用的是开环控制方式 C. 无人驾驶汽车是被控对象 D. 转向尧加速和制动属于控制量 5. 如图所示为核能发电系统工作原理示意图遥 系统可分为反应堆温度控制子系统尧发电机发电 子系统和蒸汽冷凝子系统遥 反应堆温度控制子系统的原理是院反应堆内的核燃料棒发热后加 热重水回路中的重水袁使其温度达到 325 益袁稳压器能对重水回路提供 150个大气压的压力袁 防止重水汽化袁当反应堆内的温度过高时袁控制棒会被下移袁从而阻止核燃料棒发热遥 发电机 发电子系统的工作原理是院高温重水使蒸汽发生器回路中的水变为高压蒸汽并推动汽轮机袁 汽轮机带动发电机发电遥蒸汽冷凝子系统的工作原理是院循环海水在冷凝器回路中流动袁使蒸 汽发生器回路中的水汽冷却袁冷却后的水被蒸汽发电子系统重复利用遥从控制系统角度袁下列 关于该核能发电系统的分析中正确的是 渊 冤 A. 发电机发电子系统是闭环控制系统 B. 经过蒸汽发生器后的重水袁其温度降低属于反应堆温度控制子系统的干扰因素 C. 反应堆温度控制子系统的控制量为重水温度 D. 反应堆温度控制子系统的被控对象是燃料棒 感知模块 激光雷达 摄像头 超声波传感器 执行模块 转向装置 加速装置 制动装置 决策模块 PLC 冷凝器 发电机汽轮机 蒸汽发生器 重水回路 反应堆 燃料棒 控制棒 稳压器 183 6. 如图所示的水肥自动配比喷灌系统袁由水肥浓度配比子系统和水肥喷灌子系统组成遥 其工作 过程如下院当水和肥液加入混肥罐后袁PLC控制混肥电机转动袁带动连杆转子进行搅拌遥同时袁 PLC根据浓度计检测到的水肥浓度信息袁调节变频器尧水泵尧蠕动泵等装置袁实现混肥罐中水 肥浓度控制遥当实际浓度等于设定浓度且达到指定用量时袁启动水肥喷灌子系统袁PLC控制电 磁阀打开袁通过喷头开始喷灌遥 下列关于水肥浓度配比子系统的分析中正确的是 渊 冤 A. 浓度计测得的水肥浓度为该系统的输入量 B. 执行器为电磁阀 C. 水泵故障损坏为干扰因素 D. PLC输出的控制信号为控制量 7. 如图所示是一种带材卷绕机的张力控制系统示意图遥卷绕时单片机接收张力传感器实时检测 的带材张力值袁并与设定张力值进行比较袁根据偏差输出相应信号控制比例压力阀袁从而调整 气动制动器的制动压力袁使带材的张力恒定袁保证卷绕质量遥下列关于该张力控制系统的分析 中 · 不 · 恰 · 当的是 渊 冤 A. 输出量是带材的实际张力 B. 卷绕半径的变化不属于干扰因素 C. 控制量是气动制动器输出的制动压力 D. 反馈信号是张力传感器的输出信号 8. 如图所示是塔式光热发电系统的示意图遥 通过定日镜将太阳光反射至集热塔顶的吸热器上袁 控制吸热器内保持流动的传热流体温度在 500耀1 000 益袁高温传热流体通过蒸汽发生器产生 高温高压的蒸汽推动汽轮发电机组发电遥 吸热器作为塔式光热发电系统的主要设备袁其温度 需要连续不间断的监测与控制遥 控制过程为院热像仪探测吸热器发出的红外热辐射来采集实 时温度袁温度数据上传至调控中心进行存储与对比袁若发现不在设定温度范围袁通过调节定日 镜的角度尧传热流体的流速等方式对吸热器的温度进行调节遥 下列关于吸热器温度控制的分 析中合理的是 渊 冤 A. 控制方式属于开环控制 B. 被控对象是定日镜 C. 控制量是调控中心发出的调节信号 D. 风沙尧雨雪等气候环境会引起吸热器温度变化袁属于干扰因素 冷却塔 汽轮发电机 低温熔盐罐塔 高温熔盐罐 吸热器 定日镜 调节定日镜的 电机驱动信号 调节塔中 泵的功率 蒸 汽 发 生 器 调控中心 热像仪检测 喷头 混肥罐水泵 水箱 电磁阀 浓度计蠕动泵 混肥肥液箱 变频器 PLC M M 184 9. 如图所示为自动包装系统袁包含纸板切割子系统和机械手包装子系统遥 其工作过程为院3D自 动扫描仪扫描待包装产品的三维尺寸袁将信号传输至工控机袁位置传感器将检测到的纸板实 际出料长度传输到工控机与扫描尺寸进行比较袁控制切割机进行切割袁切割完毕输送至包装 机械手进行包装遥 下列关于纸板切割子系统的分析中合理的是 渊 冤 A. 扫描仪扫描的尺寸信息是该子系统的输入量 B. 切割机的动作是该子系统的输出量 C. 传送带打滑不会对该子系统造成干扰 D. 位置传感器的作用是比较输出与输入 10. 如图所示是家用抽水马桶水箱原理图袁其工作过程是院当水箱中的水位较低时袁进水管进水袁 浮球随水箱水面上浮袁达到设定水位后袁杠杆带动针阀下降堵住进水口袁从而稳定水箱水位遥 下列关于该水位自动控制系统的分析中合理的是 渊 冤 A. 浮球高度是被控量 B. 控制过程没有检测装置 C. 控制方式是闭环控制 D. 设定水位是干扰因素 11. 增程式电动车是一种新能源汽车袁其增程控制系统工作过程是院在车辆行驶过程中袁当电池 电量充足时袁直接由电池供能驱动电动机袁内燃机和发电机组成的增程器不工作曰当电池电 量低于 30%袁增程器开始工作袁它输送电能经过逆变器驱动电动机袁此时如果有多余的电量 会留给电池充电曰当电池充到 80%时袁增程器就停止工作袁交给电池单独为电动机供电遥增程 式电动车为车主带来近距离行驶用电池袁远距离行驶靠 增程器的能量优化配给方案遥 增程器接受控制器的指令袁 既能为电动机运行供能袁也能为动力电池充电袁因此袁增 程控制系统可以按以上功能分出两个控制子系统遥 下列 关于这两个子系统控制的分析中 · 不 · 恰 · 当的是 渊 冤 A. 动力电池的实际电量可以作为一个子系统的输入量 B. 电动机是两个子系统的被控对象 C. 增程器输出的电流在两个子系统中都是控制量 D. 两个子系统都存在检测装置 收集箱 包装机械手 工控机 切割机 位置传感器 待测产品 3D自动扫描仪 纸板自动上料器 进 水 阀 进水管 出水阀 浮球 针阀 内燃机 电池电量 检测装置 接充 电桩 发电机 动力电池 控制器 增程器 逆变器 车轮电动机车轮 传动装置 185