专题11 控制及其设计（讲义，全国通用）通用技术学业水平考试合格考总复习

专题11 控制及其设计 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点01 了解控制 考点02 开环和闭环控制 考点03 干扰因素 第四部分 实战能力训练·满分必刷 学习目标 内容考察要求 核心素养 1.理解控制、控制系统的含义及其在生活和生产中的应用。 2.了解手动控制、自动控制和智能控制的特点。 3.熟悉简单开环控制、闭环控制的基本组成和工作过程，了解反馈的基本原理。 4.理解控制系统中控制器、执行器和被控对象等的作用，能用方框图对一个控制系统进行表达。 5.能够分析简单的被控对象的基本特征，确定被控量、控制量。 6.能进行简单的控制系统的设计，并制作一个简单的控制装置，能够对设计方案进行优化。 7.了解简单的干扰现象及其对控制功能的影响，了解克服干扰的基本方法。 1.理解控制、控制系统的含义及在生产和生活中的应用，通过案例分析了解手动控制、自动控制、智能控制的特点。 2.熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成与工作过程，理解其中的控制器、执行器等的作用，了解干扰现象和反馈原理，并用方框图表达控制系统的工作过程。 3.根据控制系统的控制要求，确定被控量、控制量，进行简单的控制系统的方案设计，并搭建一个简易的控制系统装置，进行调试运行和综合评价。 技术意识 创新设计 工程思维 图样表达 物化能力 1.了解控制 ·如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行干预，这样根据 ，通过 使事物向着 发展，就形成了 。 ·如果控制的过程必须 才能完成控制任务（如射箭、鼠标控制等），我们称之为手动控制。 ·如果控制过程 ，就能达到期望的控制效果，则称为自动控制。 ·智能控制是一类 就能够自主地 实现其目标的自动控制。 ·能将控制的结果 回来与 进行 ，并根据它们的 调整控制作用的控制过程，称为闭环控制。 ·而 回来影响控制作用的控制过程，称为开环控制。 ·将 回来的部分，称为反馈环节。 2.控制系统的组成和描述 ·一个控制过程的实现，往往要经过若干个环节，这些环节构成了一个系统，所以我们可以把它看作一个控制系统。 期望值 比较器和控制器 执行器 被控对象 被控量 反馈环节 3.简单控制系统的设计 4.控制中的干扰 ·干扰会使被控对象产生错误动作，干扰的影响是 。 ·具有闭环结构的控制系统比开环结构的控制系统有 的抗干扰能力。 【考点1】了解控制 1.（2023·吉林）提线木偶表演是古老珍稀的汉族戏剧剧种，表演时，艺人用线牵引木偶表演动作。在提线木偶的控制过程中，被控对象是（ ） A．手 B．线 C．木偶 D．观众 【考点2】开环和闭环控制 2.（2023·吉林）如图所示，很多公共场所都装有自动感应水龙头，当手靠近时水流出，手移开时水停止流出，出水时间超过10秒，就会自动关水。该控制系统属于（ ） A．自动控制、开环控制系统 B．自动控制、闭环控制系统 C．手动控制、开环控制系统 D．手动控制、闭环控制系统 【考点3】干扰因素 3.（2021·陕西）驾驶汽车时，若开启定速巡航开关，速度控制器通过计算速度差调整节气门开度，使汽车以设定的速度匀速行驶。下列属于汽车定速巡航系统干扰因素的是（ ） A．调整定速巡航设定速度 B．公路坡度变化 C．遇红灯踩刹车中断巡航 D．路面出现结冰 一、选择题 1.（2023·吉林）下列关于干扰的说法正确的是（ ） A．在室内进行射箭活动，可以消除或减弱风对箭飞行的干扰 B．战士在风雨中练习射击，风雨对子弹命中准确度没有干扰 C．人在逆风中骑自行车，逆风对自行车的速度不构成干扰 D．风对飞行中的飞机不存在干扰 2.（2021·陕西）如图所示为一款空气加湿器控制系统方框图，其执行器为（ ） A．控制单元 B．雾化装置 C．加湿器 D．水雾 3.（2020·全国）下列行为 不属于黑箱方法的是（ ） A． B． C． D． 4.（2023·吉林）下列控制系统中，属于人工控制的是（ ） A．驾驶员驾驶汽车 B．电饭锅保温 C．电梯上下运行 D．红绿灯定时转换 5.（2021·山东）当有人携带违禁品通过安全检测门时，检测门立即发出声音报警。该报警控制系统属于（ ） A．人工控制、开环控制 B．自动控制、闭环控制 C．自动控制、开环控制 D．人工控制、闭环控制 6.（2021·山东）小明用微波炉加热食物，设定时间为一定时间，时间到后，微波炉停止工作。这个控制系统属于（ ） A．闭环控制、人工控制 B．开环控制、人工控制 C．闭环控制、自动控制 D．开环控制、自动控制 7.（2019·贵州）下列属于手动控制的是（ ） A．电磁炉火力调节 B．路口红绿灯控制 C．电冰箱温度控制 D．电饭煲保温控制 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 控制及其设计 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点01 了解控制 考点02 开环和闭环控制 考点03 干扰因素 第四部分 实战能力训练·满分必刷 学习目标 内容考察要求 核心素养 1.理解控制、控制系统的含义及其在生活和生产中的应用。 2.了解手动控制、自动控制和智能控制的特点。 3.熟悉简单开环控制、闭环控制的基本组成和工作过程，了解反馈的基本原理。 4.理解控制系统中控制器、执行器和被控对象等的作用，能用方框图对一个控制系统进行表达。 5.能够分析简单的被控对象的基本特征，确定被控量、控制量。 6.能进行简单的控制系统的设计，并制作一个简单的控制装置，能够对设计方案进行优化。 7.了解简单的干扰现象及其对控制功能的影响，了解克服干扰的基本方法。 1.理解控制、控制系统的含义及在生产和生活中的应用，通过案例分析了解手动控制、自动控制、智能控制的特点。 2.熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成与工作过程，理解其中的控制器、执行器等的作用，了解干扰现象和反馈原理，并用方框图表达控制系统的工作过程。 3.根据控制系统的控制要求，确定被控量、控制量，进行简单的控制系统的方案设计，并搭建一个简易的控制系统装置，进行调试运行和综合评价。 技术意识 创新设计 工程思维 图样表达 物化能力 1.了解控制 ·如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展，就要对其进行干预，这样根据 自己的目的 ，通过 一定的方法 使事物向着 期望的目标 发展，就形成了 控制 。 ·如果控制的过程必须 在人的直接干预下 才能完成控制任务（如射箭、鼠标控制等），我们称之为手动控制。 ·如果控制过程 不需要人的干预 ，就能达到期望的控制效果，则称为自动控制。 ·智能控制是一类 无需人的干预 就能够自主地 驱动智能机器 实现其目标的自动控制。 ·能将控制的结果 反馈 回来与 期望值 进行 比较 ，并根据它们的 误差 调整控制作用的控制过程，称为闭环控制。 ·而 不能将控制的结果反馈 回来影响控制作用的控制过程，称为开环控制。 ·将 控制结果反馈 回来的部分，称为反馈环节。 2.控制系统的组成和描述 ·一个控制过程的实现，往往要经过若干个环节，这些环节构成了一个系统，所以我们可以把它看作一个控制系统。 期望值 比较器和控制器 执行器 被控对象 被控量 反馈环节 3.简单控制系统的设计 4.控制中的干扰 ·干扰会使被控对象产生错误动作，干扰的影响是 相对的 。 ·具有闭环结构的控制系统比开环结构的控制系统有 更好 的抗干扰能力。 【考点1】了解控制 1.（2023·吉林）提线木偶表演是古老珍稀的汉族戏剧剧种，表演时，艺人用线牵引木偶表演动作。在提线木偶的控制过程中，被控对象是（ ） A．手 B．线 C．木偶 D．观众 【答案】C 【详解】被控对象为控制系统的最终控制发生变化的器件或装置。提线木偶被控对象为木偶。 【考点2】开环和闭环控制 2.（2023·吉林）如图所示，很多公共场所都装有自动感应水龙头，当手靠近时水流出，手移开时水停止流出，出水时间超过10秒，就会自动关水。该控制系统属于（ ） A．自动控制、开环控制系统 B．自动控制、闭环控制系统 C．手动控制、开环控制系统 D．手动控制、闭环控制系统 【答案】A 【详解】感应手部信号，剩下的运转由系统本身决定运转，人没有全程参与系统运行，所以属于自动控制，感知信号开水、达到时间关水是单向传递过程，所以属于开环。 【考点3】干扰因素 3.（2021·陕西）驾驶汽车时，若开启定速巡航开关，速度控制器通过计算速度差调整节气门开度，使汽车以设定的速度匀速行驶。下列属于汽车定速巡航系统干扰因素的是（ ） A．调整定速巡航设定速度 B．公路坡度变化 C．遇红灯踩刹车中断巡航 D．路面出现结冰 【答案】BD 【解析】A选项，调整定速巡航设定速度：这是用户主动改变设定速度，不是外部干扰因素。 B选项，公路坡度变化：坡度的变化会影响汽车的速度，上坡时汽车可能会减速，下坡时可能会加速，因此坡度变化是一个干扰因素。 C选项，遇红灯踩刹车中断巡航：这是用户主动中断巡航，不是外部干扰因素。 D选项，路面出现结冰：结冰的路面会影响汽车的牵引力和制动效果，从而干扰定速巡航系统的正常工作。 一、选择题 1.（2023·吉林）下列关于干扰的说法正确的是（ ） A．在室内进行射箭活动，可以消除或减弱风对箭飞行的干扰 B．战士在风雨中练习射击，风雨对子弹命中准确度没有干扰 C．人在逆风中骑自行车，逆风对自行车的速度不构成干扰 D．风对飞行中的飞机不存在干扰 【答案】A 【详解】风雨过大，子弹的命中准确度可能会低，逆风自行车速度可能会慢，风力大小不同对飞机的飞行状态、速度可能会有不同，所以风雨对子弹的命中准确度、逆风对自行车速度、风对飞机的飞行都会产生干扰，故BCD错误。 2.（2021·陕西）如图所示为一款空气加湿器控制系统方框图，其执行器为（ ） A．控制单元 B．雾化装置 C．加湿器 D．水雾 【答案】B 【解析】根据开环控制系统框图可得，“设定挡位”为给定量，“控制单元”为控制器，“雾化装置”为执行器，“加湿器”为被控对象，“水雾”为被控量，故选B。 3.（2020·全国）下列行为 不属于黑箱方法的是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】考查黑箱方法，是概念的理解应用，属于基础题。 黑箱法是指对系统的输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。 A.中医把脉、B.听拍打声挑西瓜、C.地下管道听诊都是通过研究输入输出的关系，进而推断系统内部结构及其功能的方法，是典型的黑箱法； D.口腔检查是直观检查，不属于黑箱法。 故选D。 4.（2023·吉林）下列控制系统中，属于人工控制的是（ ） A．驾驶员驾驶汽车 B．电饭锅保温 C．电梯上下运行 D．红绿灯定时转换 【答案】A 【详解】本题考查人工控制与自动控制的区别：在于人是否全程直接参与控制的运行，A选项人全程直接参与汽车行驶，属于人工控制。 5.（2021·山东）当有人携带违禁品通过安全检测门时，检测门立即发出声音报警。该报警控制系统属于（ ） A．人工控制、开环控制 B．自动控制、闭环控制 C．自动控制、开环控制 D．人工控制、闭环控制 【答案】C 【详解】判断是否是自动控制、人工控制就要看该系统是否是在人的直接干预下完成的。有人携带违禁品通过时，检测门立即发出声音报警，不需要人的直接干预，所以是自动控制。， 判断是否是开环控制、闭环控制有两种方法，一、是否有反馈环节:二、输入量与输出量，是同等类型并且进行比较。系统中将控制的结果反馈回来，形成比较量，并与希望值进行比较的那部分就是反馈环节。检测门立即发出声音报警，仅仅是一个输出的结果，但没有控制结果反馈过来，所以是开环控制。 6.（2021·山东）小明用微波炉加热食物，设定时间为一定时间，时间到后，微波炉停止工作。这个控制系统属于（ ） A．闭环控制、人工控制 B．开环控制、人工控制 C．闭环控制、自动控制 D．开环控制、自动控制 【答案】D 【详解】开环控制系统的特点是，输入信号到输出信号之间的信息传递是单向的，没有反馈通道，所以这是一个开环控制系统。又因系统开始工作后不再借助于人工干预，所以是自动控制。 7.（2019·贵州）下列属于手动控制的是（ ） A．电磁炉火力调节 B．路口红绿灯控制 C．电冰箱温度控制 D．电饭煲保温控制 【答案】A 【解析】A选项，电磁炉火力调节：通常需要用户手动调节火力大小，属于手动控制。 B选项，路口红绿灯控制：通常由交通信号系统自动控制，属于自动控制。 C选项，电冰箱温度控制：通常由冰箱内部的温控系统自动调节，属于自动控制。 D选项，电饭煲保温控制：通常由电饭煲内部的温控系统自动调节，属于自动控制。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$