第1课 电子控制概述-【精彩三年】2024-2025学年高中通用技术选择性必修1课程探究与巩固Word教参（苏教版2019）

[] 第一章│电子控制概述 第1课　电子控制概述(见学生用书P1) ——1　电子控制概述，教材P1～19 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．能概括电子控制技术的含义，列举其在生产和生活中的应用案例。　2.能描述电子控制系统的基本组成及其之间的作用和联系。　3.能用方框图分析常见的电子控制系统的工作过程。　4.能辨析开环电子控制系统和闭环电子控制系统。 1．电子控制技术与电子控制系统 (1)控制技术是人们为了使事物按照希望的方式沿着某一确定的方向发展所使用的__手段或方法__。控制技术已从__人工控制__发展到__机械控制__，再发展到当代的__电子控制__。 (2)电子控制技术是运用__电子电路__实现控制功能的技术。 (3)电子控制系统是以__电子技术__为核心的控制系统。在电子控制系统中，有__电阻__、电感、__电容__等电子元件和__二极管__、__三极管__、集成电路等电子器件，它们相互作用、相互依赖，形成一个整体，以实现控制的目的。 2．电子控制系统的组成和工作过程 电子控制系统一般可分为__输入__、__控制__(处理)和__输出__三个基本的组成部分。用方框图表示如图所示(其中箭头表示信息传递方向)。 (1)输入部分通常由各种__传感器__组成。它的作用相当于人的__感官__，能将采集到的非电量变化转变为__电量__的变化。 (2)控制(处理)部分一般由具有各种控制功能的__电子电路__(或微处理器)组成。它的作用相当于人的__大脑__，能对送入的电信号进行__比较、分析和处理__，并发出指令。 (3)输出部分一般由__电磁继电器__、__伺服电机__等多种执行机构组成。它的作用相当于人的__手和足__。它的作用是执行控制(处理)部分的指令，进行某种操作，实现某种功能。 (4)可以将基本的电子控制系统的工作过程用下图表示： 3．开环电子控制系统和闭环电子控制系统 控制系统可分为__开环控制__系统和__闭环控制__系统。在电子控制系统中，根据信息有无反馈，可把电子控制系统分为开环电子控制系统和闭环电子控制系统。 (1)开环电子控制系统 ①开环电子控制系统：如果电子控制系统的输出结果对系统的控制__没有__影响，也就是被控量的变化__不会__引起控制量的改变，即没有__反馈__，这种电子控制系统叫作开环电子控制系统。 ②开环电子控制系统的组成方框图： ③开环电子控制系统一般结构简单，造价较低，适用于被控对象的状态比较简单、被控量的控制精度要求不高的情形。 ④举例：声控灯 【输入】拍手(声音)，输入一个触发信号。 【控制(处理)】声控电路经过触发后工作，产生一个电信号，使照明电路导通。 【输出】灯泡被点亮。 输出量(灯泡的亮度)的变化对系统的控制状态并不产生影响，即不存在反馈。所以，声控电路是一个开环电子控制系统。 (2)闭环电子控制系统 ①闭环电子控制系统：如果电子控制系统能对输出结果进行__检测__，并将检测信号反馈到__控制(处理)__部分，从而对系统的控制__产生__影响，这种电子控制系统叫作闭环电子控制系统。 ②闭环电子控制系统的组成方框图： ③闭环电子控制系统具有检测和反馈的功能，可以克服干扰因素的干扰，提高控制的精度，而且能实现控制的自动化。 ④反馈：在自动控制系统中，将输出量通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。 ⑤举例：电冰箱恒温控制 【输入】根据电冰箱内所放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温度。 【控制(处理)】控制(处理)部分由电子电路组成，其核心部件是一个微处理器，能够对预先设置和输出中检测到的电信号进行比较、分析和判断，并发出指令。 【输出】输出部分由电磁继电器等组成。当其接到“接通”压缩机电路的操作指令时，电磁继电器接通压缩机的工作电路；当其接到“停止”的操作指令时，电磁继电器便断开压缩机的工作电路。 【检测与反馈】检测与反馈部分主要由温度传感器组成。温度传感器放置在家用电冰箱的冷藏室内，它将检测到的电冰箱冷藏温度转变为电信号并反馈到电子控制系统的控制(处理)部分。 本课核心点·重难点 1．电子控制系统主要由输入部分、控制(处理)部分和输出部分组成。输入部分主要将采集到的非电信号转化为电信号；控制(处理)部分主要是由电子电路对电信号进行分析、比较、处理并发出指令；输出部分主要是指被控对象执行具体动作。 2．开、闭环电子控制系统的判断方法 (1)有无反馈来判断：有反馈属于闭环电子控制系统；无反馈属于开环电子控制系统。 (2)闭环的特殊性判断：能自动调整，将被控量控制在一定范围内。 例1 下列电子控制系统中，不属于开环电子控制系统的是(　D　) A．红绿灯定时控制系统 B．宾馆自动门控制系统 C．音乐喷泉控制系统 D．家用电饭煲保温控制系统 【解析】 家用电饭煲保温控制系统有反馈，能将温度控制在设定范围内，是闭环电子控制系统，选项D符合题意。 例2 如图所示为钢束预应力智能同步张拉系统，由泵站系统、液压千斤顶及计算机监控中心三大部分组成。用户通过系统控制软件输入设定的参数后，由位移传感器测得梁体中钢束的位移量、油压传感器测得千斤顶油管中的油压值，并将数据实时传输到计算机监控中心。计算机进行数据比较和处理后，给主、副泵站发送指令，主、副泵站通过控制油管液压来调整千斤顶的张拉力与活塞伸长量，使得钢束张拉的位移量达到设定值，实现同步对称张拉的效果。下列关于该钢束预应力智能同步张拉控制系统的说法中，不正确的是(　C　) A．该系统的被控量是位移传感器测得的钢束位移量 B．该系统属于闭环电子控制系统 C．该系统的被控对象是千斤顶 D．液压油变质使千斤顶工作不畅属于该系统的干扰因素 【解析】 输入量是设定的位移量参数，被控量是实际的张拉位移量，通过传感器检测反馈，是闭环电子控制系统。液压油变质使千斤顶工作不畅，会影响钢束张拉的位移量，液压油变质不是输入量，却引起被控量的变化，因此是干扰因素，选项A、B、D均正确。被控对象是钢束，选项C错误。 变式1 如图所示为一款视觉跟随行李箱，其系统主要包括跟随主机和跟随从机，采用UWB无线定位技术原理，对跟随主机发出的信号测距和计算角度，并根据距离和角度控制行李箱的电机进行相应的运动，超过一定的距离将启动丢失报警功能，具有防跌落、防碰撞、运动控制等多项功能。下列关于该行李箱跟随控制系统的说法中，不正确的是(　C　) A．丢失报警子系统的输入量是跟随从机与跟随主机的实际距离 B．能实时追踪跟随主机的距离和角度，说明该系统存在一定的反馈作用 C．该系统的被控量是电机的转速与角度 D．传感器长时间使用导致性能下降是该系统的干扰因素 【解析】 行李箱跟随控制系统的被控对象是行李箱，电机是输出部分，电机的转速与角度是控制量，选项C错误。 变式2 如图所示是某物料自动装箱、封箱控制系统。PLC可调节传送带的速度，物料经过一级传送带后，将会在二级传送带上左右移动，以此确保物料能左右平放装入纸箱。当装满后，纸箱会在轨道上继续向右传送，检测点1将纸箱到达信号发送给PLC，驱动电机顺时针摇动压盖臂，右侧纸箱盖向下盖住，压盖臂逆时针摇动，左侧纸箱盖向下盖住，所有纸箱盖可盖住箱口。检测点2将纸箱到达信号发送给PLC，驱动冲压器向下冲压，用布置在其下方的胶带封住箱口。下列关于该胶带封箱控制子系统的说法中，正确的是(　A　) A．该子系统的输出量不对控制过程产生影响 B．检测点1检测到的信号为输入量 C．压盖臂与电机转轴连接松动属于该子系统的干扰因素 D．PLC发出的信号为控制量 【解析】 选项A，这个子系统没有对封箱结果进行检测与反馈，所以输出量不对控制过程产生影响，选项正确；选项B，该子系统的输入量是检测点2检测到的信号，选项错误；选项C，压盖臂与电机转轴不属于胶带封箱控制子系统的部分，压盖臂与电机转轴连接松动只能说是整个大系统的干扰因素，不能说是该子系统的干扰因素，选项错误；选项D，该子系统的控制量是执行器(冲压器)发出的信号，即是否向下冲压的动作，选项错误。 |随|堂|检|测| 1．如图所示是“110”联动服务城市配电故障信息管理系统，该系统可以受理客户投诉信息，对用户投诉内容进行登录和数字化录音，利用网络进行报修事务的流转处理，分局工作站进一步确认故障性质，故障处理数据最终汇总到数据仓库，以便统计及分析故障信息。目的是发现故障产生的原因及影响因素，预测故障的产生、探索各种对策方案、选定安全管理控制方案并控制对策的执行，把故障处理转移到故障预防上来。数据处理发布子系统通过其中央处理器能够将故障数据和气象数据进行分析，统计故障设备、故障原因、故障维修、动作类型等，最终发布在数据发布系统。下列关于该数据处理发布子系统的说法中，不正确的是(　C　) A．输入量是故障数据和气象数据 B．控制部分是中央处理器 C．该子系统属于闭环电子控制系统 D．被控对象是数据发布系统 【解析】 这里没有对发布数据进行检测反馈处理环节，所以这是属于开环电子控制系统，选项C错误。 2．某蔬菜大棚温、湿度智能控制系统主要由温度控制子系统和湿度控制子系统组成。温、湿度传感器会将检测到的大棚内实际温、湿度通过网络传输给控制平台，与设定的温、湿度进行比较，控制平台根据偏差值发出指令控制卷帘、遮阳网、灌溉器工作，使温、湿度稳定在设定范围，同时可通过手机等智能终端实时检测各种参数指标。从控制的角度分析，下列关于该蔬菜大棚温、湿度智能控制系统的说法中，不正确的是(　D　) A．遮阳网的破损属于该系统的干扰因素 B．该系统是自动的闭环电子控制系统 C．被控量是大棚内实际的温、湿度 D．控制量是控制平台发出的指令信号 【解析】 本系统对温、湿度有设定范围和检测反馈，最后达到对实际温、湿度的范围控制，是一个典型的闭环电子控制系统。选项A，对闭环电子控制系统，除设定量之外的影响输出的因素都是干扰因素，选项正确；选项B、C符合基本概念，选项正确；选项D，控制量是输出部分所提供的量，这里的控制平台是控制部分，不是输出部分，选项错误。 3．2023·丽水中学检测如图所示为线缆缠绕系统示意图。绕线电机通过皮带驱动绕线轴旋转，光电编码器把绕线轴的实时数据传输到控制器来控制丝杠机构，使线缆做相应的移动，实现整齐缠绕。下列关于该线缆缠绕系统的说法中，正确的是(　D　) A．被控对象是丝杠机构 B．控制量为绕线电机转速 C．电压波动不属于该系统的干扰因素 D．该系统是开环电子控制系统 【解析】 选项A，这里的被控对象应该是线缆，选项错误；选项B，控制量是丝杠机构提供的线缆移动位置的量，选项错误；选项C，电压波动是输入量之外的会引起被控量变化的因素，属于干扰因素，选项错误；选项D，该系统的光电计数用于控制绕线位置和绕线总量，最终主要实现线缆整齐缠绕，检测量、被控量也不一致，所以它属于开环电子控制系统，选项正确。 第3题图 　　第4题图 4．如图所示是经改进的某汽车自动清洗控制系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和洗刷控制子系统。喷水控制子系统的工作过程：PLC根据车辆检测器检测到汽车到位信号，控制清洗电机接通电磁阀产生高压水，通过喷头清洗车辆。洗刷控制子系统中，PLC控制刷子电机洗刷车辆。下列关于该喷水控制子系统的说法中，正确的是(　D　) A．该子系统属于闭环电子控制系统 B．输出部分是刷子电机 C．控制量是PLC的输出信号 D．清洗电机转轴运转不畅是该子系统的干扰因素 【解析】 选项A，这个控制子系统没有反馈环节，检测到车子到位是输入量，然后控制喷水输出，属于开环控制，选项错误；选项B，刷子电机不属于这个喷水控制子系统，这里的输出部分是清洗电机和电磁阀组件，选项错误；选项C，控制量是执行器输出的量(电磁阀的开和关)，不是控制器发出的指令，选项错误；选项D，清洗电机转轴运转不畅是除输入量以外的，引起这个子系统的控制无法很好实现的因素，属于干扰因素，选项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$