7.控制及其设计一轮复习课件-2025-2026学年苏教版（2019）高中通用技术必修二

讲7 控制及其设计 （必修二 第4单元） 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 控 制 含义 人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展 三要素 控制的目的 人们的意愿或期望的方向 控制的对象 控制系统中所要求的能控制的装置或生产过程 控制的手段 控制实施的方式和方法 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 控 制 分类 人工控制 控制的过程在人的直接干预或全程干预下进行 自动控制 按照控制信号流和执行部件的不同可分类 气动控制 以气体（压缩空气）作为主要信息与动力，一般由气阀门及气控件组成 液压控制 运用液体动力改变控制对象的工作状态 电动控制 控制系统所控制的对象是电动执行元件，如电动机 机械控制 以机械传动作为主要控制手段，如采用杠杆、齿轮、皮带传动、蜗轮蜗杆等方式 电子控制 借助的是电子器件和电子电路，如电子元器件、电路板等 智能控制 具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标 应用 在生活、生产、军事、国防等领域都有广泛的应用 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 基本组成 输入量 控制系统的给定量 控制器 接收输入量，对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件 执行器 接收控制器的命令，直接对被控对象进行控制的装置或元件 控制量 执行器的输出信号 被控对象 控制系统中所要求控制的装置或生产过程 输出量（被控量） 控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号 方框图 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 干扰 因素 含义 在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素 相关分析 ①干扰既存在于闭环控制系统中，也存在于开环控制系统中。 ②干扰可能是好的，也可能是坏的。 ③干扰因素通常作用在被控对象上，其作用是使被控量偏离给定值。 ④通常控制系统中的干扰因素不止一个，因此必须对可能存在的干扰进行全面的调查和分析。但并非所有干扰都需要采取抗干扰措施来克服，因为任何抗干扰措施的实现，都意味着系统结构的复杂程度和成本的增加 反馈 含义 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 意义 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。在工程中，反馈控制是自动控制中不可缺少的形式 黑箱方法 把将要研究的系统作为“黑箱”，通过对系统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 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 控制系统设计 的一般思路 控制系统设计须考虑的基本问题： 控制系统的设计方案，还包括画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计）和实施图纸、撰写设计说明书等 开环控制系统 的设计 在明确设计要求、被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案 闭环控制系统 的设计 ①系统必须是稳定的。 ②控制系统的控制精度必须符合要求。 ③应有较好的抗干扰性能 知识整合 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示，某款汽车的感应式电动尾门下方在不同位置分别安装感应装置，感应装置可以识别出有效的踢腿动作，从而触发尾门开关，打开汽车尾门。该控制系统的控制手段和方式属于（ ） A.自动、开环控制 B.人工、开环控制 C.自动、闭环控制 D.人工、闭环控制 A 汽车尾门打开的过程不需要人的全程参与，人只是给了一个输入信号，属于自动控制；控制过程中不存在反馈，是开环控制。 √ 一、理解控制及控制系统 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示为植物智能灌溉控制系统。系统将监测到的气象、土壤、植物等信息，通过无线传输给数据库，主控电路根据设定要求控制灌溉设备工作，使土壤保持合适的湿度，从而达到科学灌溉的目的。该植物智能灌溉控制系统属于（ ） A.气动控制、开环控制 B.电动控制、开环控制 C.手动控制、闭环控制 D.电子控制、闭环控制 D 借助电子器件完成控制，是电子控制；使土壤保持合适的湿度，控制过程中存在反馈，是闭环控制。 √ 一、理解控制及控制系统 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 一、理解控制及控制系统 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 ［2019.4浙江］如图所示是石材切割机工作原理图。通过人机界面将石材的切割参数输入控制器，控制器通过继电器控制各个电机工作，工作台将石材移至设定位置，横梁下降，刀盘旋转并沿着横梁进给，完成切割。电机上的旋转编码器将电机的旋转量转换为计数脉冲信号，送入控制器中进行运算，控制器获得各个方向的间接位移量，并与设定值比较，当达到设定值时控制器控制相应的电机停止转动。该切割机的电机驱动控制系统中的被控对象是（ ） A.电机　 　 B.刀盘　 　 C.横梁　　 D.石材 A 电机驱动控制系统的目的是控制电机是否转动，因此被控对象是电机。 √ 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2023.1浙江]如图所示的装配系统，包含工件输送子系统和机械手装配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带Ⅰ暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停;相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于机械手装配子系统控制的分析中合理的是（ ） A.装配速度是该装配子系统的被控量 B.基准位置的调整是工件装配的干扰因素 C.相机拍摄的工件B的图像信息是输入量 D.把工件A装配到工件B的过程采用了闭环控制方式 C √ 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 A项，分析机械手装配子系统可知，其目的是将工件A准确装配到工件B上，故被控量（输出量）应为工件A被装配到工件B上；B项，基准位置是该系统的输入量；D项，该控制过程不存在反馈，是开环控制。方框图： 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2022.6浙江]如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱动输送带将纸箱送到输送辊道，纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器检测光线是否被遮挡，当光线被遮挡时间超过设定值时，表明纸箱在输送辊道上拥堵，控制器控制电机停止转动；当光电传感器重新检测到光线时，控制器控制电机重新启动。下列关于输送带控制子系统的分析中，不正确的是（ ） A.输入量是光电传感器检测到的信号 B.执行器是电机 C.控制量是纸箱在输送辊道上的运动状态 D.控制方式属于开环控制 C 由题可知，输送带控制系统的目的是控制输送带的运转，被控对象是输送带，执行器是电机，控制量是执行器的输出信号，即电机是否运转。方框图： √ 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 ［2025浙江名校协作体联考］如图所示为自动液体灌装检测系统，能够检测瓶子个数及液量是否合格。在传送带的两侧分别安装光源和光敏传感器，当被测瓶子位于光源和传感器之间时，传感器无光照，否则便有光照，通过输出的电信号的变化便可计数；若液量太低，则将液量不合格信息显示在显示屏上。下列关于瓶子检测显示子系统的说法，正确的是（　　） A.传送带是该控制系统的执行器 B.该控制系统的被控对象是瓶子 C.传感器是该控制系统的反馈装置 D.屏幕上显示的“1003”是输出量 根据题意和题图可知，瓶子检测显示子系统用于显示瓶子个数及液量是否合格，该系统为开环控制，不存在反馈。A项，传送带是该控制系统的输入装置；B项，该控制系统的被控对象是显示屏；C项，该系统的传感器是该控制系统的检测装置，但没有参与反馈，检测的是输入量。 D √ 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2025湖丽衢联考]如图所示是大米色选系统示意图，用于筛选不同色泽的米粒。工作时先设定好合格米粒颜色的范围，再将大米倒入料斗，通过振动给料器均匀地铺在溜槽中，米粒顺着溜槽进入到分选室，传感器将检测到的米粒颜色信息传送至信号处理器，信号处理器将颜色超出范围的米粒识别出来，等米粒落到喷射中心位置时，信号处理器驱动喷阀工作，将不合格米粒喷到次品槽中。以米粒为被控对象，下列关于大米色选控制系统说法中正确的是（ ） A.喷阀喷出的空气是输出量 B.米粒颜色信息不是干扰因素 C.控制方式为闭环控制 D.信号处理器的输出量是控制量 B 确定米粒为被控对象后，则该控制系统工作过程不存在反馈，是开环控制。喷阀是执行器，喷出的空气是控制量；控制器的输出量不是控制量。 √ 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图。晾衣时按动开关，电机带动滑轮转动，将晾衣杆连同衣物移到室外，下雨时，传感器检测到信号后，电机带动滑轮反向转动，将晾衣杆和衣物收回室内。请根据示意图和描述，完成以下任务： （1）手动控制指的是控制过程中需要人的直接干预或全程干预；自动控制指的是在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。 （1）该装置防雨控制的手段属于（单选）　　　　; A.手动控制 B.自动控制 √ B （2）该系统中的传感器可选用（单选）　　　　; A.热敏传感器 B.光敏传感器 C.湿敏传感器 √ C （2）该控制系统的传感器用于检测有没有下雨，所以用湿敏传感器。 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图。晾衣时按动开关，电机带动滑轮转动，将晾衣杆连同衣物移到室外，下雨时，传感器检测到信号后，电机带动滑轮反向转动，将晾衣杆和衣物收回室内。请根据示意图和描述，完成以下任务： （3）该系统的执行器是（单选）　　　　; A.晾衣杆　 　B.电机　　 　C.开关 √ B （3）该系统的执行器是电机，被控对象是晾衣杆。 （4）为了实现傍晚时能将衣物收回室内，对该系统优化的有效措施有（多选）　　　　; A.提高传感器的灵敏度 B.增加温度检测及对应的控制子系统 C.增加光线检测及对应的控制子系统 D.增加定时控制子系统 CD √ √ （4）为了实现傍晚时能将衣物收回室内，可以根据检测到的光照强度进行控制或用定时控制。 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图。晾衣时按动开关，电机带动滑轮转动，将晾衣杆连同衣物移到室外，下雨时，传感器检测到信号后，电机带动滑轮反向转动，将晾衣杆和衣物收回室内。请根据示意图和描述，完成以下任务： （5）下列因素中，不属于影响本系统优化的因素是（单选）　　　________。 A.传感器的灵敏度 B.控制系统的精度和可靠性 C.系统的制造和使用成本 D.环境温度、湿度和光线的变化 √ D （5）系统优化的影响因素是可以人为改变的，而约束条件是不能人为改变的。环境温度、湿度和光线的变化是不能人为改变的，属于约束条件。 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2024浙江Z20名校联盟联考]如图所示是小明设计的智能感应垃圾桶，当红外传感器检测到伸手信号时，电动机转动，垃圾桶的桶盖自动打开。请根据题图及其描述完成以下任务： BC （1）B项，防潮抗湿，主要考虑了环境的因素；C项，产品设计时应先考虑产品的功能实现，再根据功能要求选择材料。 （1）下列关于智能感应垃圾桶的分析中不正确的有（多选）　　　　； A.自动打开的功能减少了接触，降低了细菌病毒交叉感染的风险，符合人 机关系的健康目标 B.防潮抗湿，主要考虑人的因素 C.设计该产品时，先考虑制作的材料，再考虑垃圾桶功能的实现 D.挥手即开盖，符合人机关系的高效目标 √ √ 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2024浙江Z20名校联盟联考]如图所示是小明设计的智能感应垃圾桶，当红外传感器检测到伸手信号时，电动机转动，垃圾桶的桶盖自动打开。请根据题图及其描述完成以下任务： （2）从设计的一般过程角度分析，以下不属于发现与明确问题环节的是（单选）　　　　； A.制订设计要求 B.明确解决问题所受到的限制因素 C.收集与智能垃圾桶结构相关的信息 C √ （2）收集与智能垃圾桶结构相关的信息属于制订设计方案。 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2024浙江Z20名校联盟联考]如图所示是小明设计的智能感应垃圾桶，当红外传感器检测到伸手信号时，电动机转动，垃圾桶的桶盖自动打开。请根据题图及其描述完成以下任务： （3）小明准备用塑料进行批量生产，利用塑料可多次成型、废料可回收利用的特点，他应该选择（单选）　　　　； A.热塑性塑料 B.热固性塑料 A √ （3）热塑性塑料可多次成型、废料可回收利用。 （4）请完成智能感应垃圾桶控制方框图（填写文字）。 ①红外信号（伸手信号；红外传感器检测到伸手信号） ②转动量（电机的转动） ③开或关（桶盖自动打开；桶盖的开或关） （4）分析智能感应垃圾桶工作过程可知，输入量为红外传感器检测到伸手信号（①），被控对象是桶盖，输出量为桶盖的打开或关闭（③）；电动机是执行器，因此控制量是电动机的转动（②）。 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 A项，有检测传感器的不一定是闭环控制系统，开环控制系统也会有检测传感器，关键是看检测传感器检测的是输入量还是输出量；B项，洗衣机的洗衣过程由控制系统自动完成，不需要人的全程参与，是自动控制；D项，电机转速控制系统的目的是控制电机转动的速度，因此电机是被控对象。 　[2024.6浙江]下列关于控制系统的说法中正确的是 （　　） A.有检测传感器的控制系统就是闭环控制系统 B.洗衣机按人工设定的程序完成洗衣，其控制手段属于人工控制 C.被控量是控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号 D.电机转速控制系统中，电机属于执行器 √ C 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 [2025温州一模]图a是常见的淋浴水温手动控制示意图，常因调节不当出现“太冷”或“太热”现象，为了解决上述问题，小明设计了如图b所示的淋浴水温自动控制系统，控制过程如下：安装在混合阀出水管中的温度传感器生成一个与温度成比例的电压值，将它与设定电压进行比较，这个差值驱动电机转动混合阀的手柄，实现恒温出水的目的。图b系统中的热水水温、冷水水温、温水水温和设定水温这四个因素中属于淋浴水温控制系统的干扰因素的有（ ） A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 B 淋浴水温控制系统为闭环控制系统，输入量是设定水温，输出量是温水水温，因此热水温度和冷水温度是干扰因素。 √ 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是小球的位置控制系统的示意图，当测距仪检测到小球位置发生偏移时，微控制器MCU通过PID算法得出指令发送给驱动器，带动电机正反转动，平衡杆向下或向上摆动，让小球滚动改变位置。下列关于小球的位置控制系统工作过程的分析中正确的是（ ） A.驱动器带动电机转动，所以被控对象是电机 B.测距仪检测到的小球位置属于输入量 C.微控制器MCU发给驱动器的指令属于控制量 D.人为向左或向右滚动小球属于干扰因素 D √ A项，小球位置控制系统，被控对象是小球；B项，测距仪检测到的小球位置属于输出量；C项，控制器发出的控制指令不是控制量，控制量是执行器的输出信号。 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是一种离心式蒸汽机调速控制系统示意图。蒸汽机通过圆锥齿轮带动竖轴转动，当转速过快超过某一限定值时，重球带动套筒升高，调节杠杆将蒸汽进气阀门关小，从而使蒸汽机的转速降低。反之，若蒸汽机的转速过慢，重球位置下降，调节杠杆便将阀门开大，使蒸汽机转速加快。其中重球、套筒、弹簧、调节杠杆等组成离心调速子系统。下列关于蒸汽机调速控制系统的分析中，正确的是（ ） A.控制量是进气阀的开合程度 B.被控量是蒸汽机设定转速 C.控制方式属于智能控制 D.重球质量对蒸汽机转速控制没有影响 A B项，被控量是蒸汽机的实际转速；C项，该控制方式属于闭环控制，控制手段是机械控制；D项，重球质量对转速控制有影响。 √ 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 电机控制子系统的执行器是 （　　） A.驱动器 B.控制装置 C.电机 D.丝杆 电机控制子系统的执行器是驱动器，控制器是控制装置，被控对象是电机，而丝杆与电机控制子系统无关。 如图所示为滑台的运动系统示意图，由电机控制子系统和机械传动子系统组成。在电机控制子系统中，传感器检测电机的转动角度，并反馈到控制装置与设定值比较，控制装置根据差值发出运动信号，驱动器将运动信号转变成相应的电流驱动电机转动。在机械传动子系统中，电机带动丝杆转动，丝杆通过螺母驱动滑台移动。系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离，从而实现对滑台位置的间接控制。请根据示意图及其描述，完成例14—15题。 √ A 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 由于丝杆传动的误差和滑台移动时产生的摩擦，导致滑台移动的距离存在误差。为了提高滑台位置的控制精度，需要对该系统进行优化，下列措施中合理的是（　　） 为了提高滑台位置的控制精度，需要在系统中增加反馈环节，应采用闭环控制系统。A、B项无法克服两个误差因素的影响，排除；C项无法克服移动时摩擦的影响，排除。 如图所示为滑台的运动系统示意图，由电机控制子系统和机械传动子系统组成。在电机控制子系统中，传感器检测电机的转动角度，并反馈到控制装置与设定值比较，控制装置根据差值发出运动信号，驱动器将运动信号转变成相应的电流驱动电机转动。在机械传动子系统中，电机带动丝杆转动，丝杆通过螺母驱动滑台移动。系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离，从而实现对滑台位置的间接控制。请根据示意图及其描述，完成例14—15题。 D √ 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是无拖曳航天器控制系统，该系统主要由检验质量块悬浮控制环路、无拖曳控制器、微推进器和航天器平台等模块组成，其中检验质量块悬浮控制环路可以保持检验质量块处于框架的中心位置，同时能高精度获取航天器平台和检验质量块之间的位置偏差，并传输给无拖曳控制器，微推进器产生推力，保证航天器平台以检验质量块为中心。该系统可以减少航天器受宇宙环境扰动的影响，确保超稳的实验环境。下列关于无拖曳航天器控制系统说法合理的是（ ） A.被控对象是航天器平台，控制量是微推进器产生的 推力大小 B.该控制系统属于自动、开环控制 C.由于该系统可以抵消太空环境对航天器平台的扰动 力，所以太阳光压等宇宙环境因素不属于该系统的干扰因素 D.研究检验质量块悬浮控制环路时，要逐个分析位移传感器、悬浮控制器等要素的功能， 采用了黑箱方法 A √ 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 B项，该控制系统属于自动、闭环控制；C项，系统能克服干扰说明系统的控制精度较高，干扰是客观存在的，太阳光压等宇宙环境因素不是输入量且会对输出量产生影响，因此属于干扰因素；D项，黑箱方法指的是通过对输入与输出的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是一种轧钢控制系统，包含张力控制子系统和厚度控制子系统。在张力控制子系统中，张力传感器检测轧辊的张力值，并反馈给数字计算机与设定值比较，数字计算机根据偏差值发出控制命令，D/A将控制命令转换为数字信号驱动电动机运转。厚度控制子系统工作原理与张力控制子系统相似。下列关于轧钢控制系统分析正确的是（ ） A.厚度控制子系统是开环控制 B.数字计算机的输出信号是张力控制子系统的控制量 C.厚度控制子系统的被控对象是轧钢厚度 D.张力传感器输出的信号属于张力控制子系统的反馈信号 D A项，厚度控制子系统是闭环控制系统；B项，输出信号是执行器的输出信号，而不是控制器的输出信号；C项，被控对象是轧钢，而不是轧钢厚度。 √ 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 如图所示是焊接头自动焊接控制系统，由机械臂、焊接头、驱动器、计算机、激光发射器、摄像机组成。其工作过程如下：当新的底板和弧形板放入后，激光发射器发射扫描激光束，扫描底板和弧形管的结构与实际位置，摄像机将扫描图像输入计算机进行计算分析，根据生成三维模型并规划焊接头的电流、电压以及运动轨迹，驱动器根据计算机生成的编码驱动机械臂，焊接头在机械臂的带动下按照已经生成的轨迹自动运行完成焊接。下列关于焊接头自动焊接控制系统的分析中，说法正确的是（ ） A.摄像机的作用是反馈自动焊接控制系统的输出信号 B.焊接头自动焊接控制系统属于开环控制 C.底板和弧形板的初始摆放位置与前一次不同属于干扰因素 D.自动焊接控制系统的控制量是计算机生成的编码 B A项，摄像机的作用是获得该控制系统的输入信号；B项，该控制系统的输入量是待焊接工件的位置信息，输出量是焊接头的电流、电压以及运动轨迹，且没有反馈环节，属于开环控制；C项，工件的位置信息是输入量，不属于干扰因素；D项，控制量是执行器的输出信号，不是控制器发出的指令。 √ 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2025浙江联考]如图所示是火电厂协调发电控制系统示意图，该系统确保发电功率稳定地匹配电力部门的要求。该系统分为发电机控制子系统和锅炉控制子系统。发电机控制子系统的工作过程是：汽轮机控制器将发电机输出的功率与电力部门要求的功率值进行比较，根据功率偏差信号调节阀门1开度，从而改变进入汽轮机的蒸汽流量，以改变发电机功率，使其与设定值保持一致。锅炉控制子系统的工作过程是：当阀门1开度改变后，将引起锅炉内主气压力变化，经气压表检测后与给定量比较，锅炉控制器利用其差值去控制阀门组，改变锅炉的燃烧率，即控制燃料量、送风量和引风量，同时控制给水流量等方式，达到锅炉内主气压力稳定。下列关于发电机控制子系统的分析中正确的是（ ） A.发电机的发电功率设定值由人工设定，其控制手段属 于人工控制 B.汽轮机控制器发出的指令属于控制量 C.阀门1的开度大小影响汽轮机转速，所以汽轮机属于 被控对象 D.功率监测仪输出信号异常属于干扰因素 D √ A项，发电机的发电功率设定值由人工设定，但其控制过程中不需要人全程干预，其控制手段属于自动控制；B项，汽轮控制器是发电机控制子系统的控制器，控制量是执行器的输出信号；C项，分析系统工作过程可知，其目的是控制发电机的功率，故被控对象为发电机。 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2025江浙皖发展共同体联考]如图所示的电热水壶具有水沸腾后自动断电、干烧自动断电的功能。小明发现该电热水壶没有保温功能，于是准备改进电路，使水沸腾后自动进入保温状态。请完成以下任务： （1）结合生活常识，干烧自动断电子系统的目的是当水烧干后自动断电，输入量是检测到的温度和水位，输出量是断电，不存在反馈，是开环控制。 （1）干烧自动断电的控制方式属于（单选）　　　　； A.开环控制 B.闭环控制 A √ （2）考虑电热水壶的普遍适用性，下列关于水沸腾后自动断电功能的 实现原理分析中，最合理的是（单选）　　　　； A.利用热敏电阻检测水温是否到100 ℃，再利用控制电路断开加热电路 B.利用沸腾时产生的水蒸汽使壶盖内的双金属片变形，断开加热电路 C.使用驻极体话筒检测水沸腾时的声音，再利用控制电路断开加热电路 B √ （2）A项，利用热敏电阻和控制电路来控制开断，水蒸气会使得该装置存在安全隐患；C项检测水沸腾的声音不够合理。 四、控制系统的设计与实施 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2025江浙皖发展共同体联考]如图所示的电热水壶具有水沸腾后自动断电、干烧自动断电的功能。小明发现该电热水壶没有保温功能，于是准备改进电路，使水沸腾后自动进入保温状态。请完成以下任务： （3）A项，水温精准地控制在某一温度上对精度实现要求很高，同时容易造成开关频繁吸合断开，不利于正常工作，一般设计为水温控制在某一温度范围内；C项，加热器功率减半会影响加热的效率，且也不是对保温功能的实现或优化。 （3）为了设计制作保温功能控制电路，小明进行了以下分析，其中不恰当的有（多选）　　　　； A.将水温精确地控制在某一特定温度 B.提供保温功能设置，使用户能够选择合适的水温 C.将加热器的功率减半来实现保温功能 D.由热敏电阻检测水温，通过温度区间控制实现保温功能 AC √ √ 四、控制系统的设计与实施 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2025江浙皖发展共同体联考]如图所示的电热水壶具有水沸腾后自动断电、干烧自动断电的功能。小明发现该电热水壶没有保温功能，于是准备改进电路，使水沸腾后自动进入保温状态。请完成以下任务： （4）以下是小明绘制的具有温度区间控制功能的控制系统方框图，正确的是（单选）　　　　。 D √ （4）温度区间控制子系统的目的是使水温能被控制在一定范围内，工作过程会存在反馈，是闭环控制。闭环控制系统中，输入信号一般为设定值，输出为对应实际值。 四、控制系统的设计与实施 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2024衢州模拟]小明查阅文献时发现气温和土壤湿度对大棚蔬菜生长的影响很大，于是他为自家大棚设计了可调节棚内气温和土壤湿度的大棚综合控制系统。请完成以下任务： （1）小明查阅文献时发现的问题，发现问题的途径是收集和分析信息。 （1）小明发现问题的途径是（单选）　　　　； A.收集和分析信息 B.观察日常生活 C.技术试验 A √ （2）小明设计该控制系统时做了以下工作，其中不恰当的是（单选）　　　　； A.查阅资料了解大棚所种蔬菜在不同棚内气温和土壤湿度下的生长情况 B.查找棚内气温和土壤湿度控制系统的成熟方案，对照实际情况进行借鉴 C.先分别设计温、湿两控制子系统，再确定大棚综合控制系统的总体结构 D.控制系统整体设计方案明确后，对拟选用的设备做相应的技术试验 C √ （2）设计系统时应遵循系统分析的整体性原则，即先分析整体再分析部分，C项违背了该原则。 四、控制系统的设计与实施 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2024衢州模拟]小明查阅文献时发现气温和土壤湿度对大棚蔬菜生长的影响很大，于是他为自家大棚设计了可调节棚内气温和土壤湿度的大棚综合控制系统。请完成以下任务： （3）小明设计的土壤湿度控制子系统工作过程是：土壤湿度传感器将检测到的土壤湿度信号反馈至控制柜，当土壤湿度低于湿度下限设定值时，控制柜开启电磁阀浇水。当土壤湿度高于湿度上限设定值时，控制柜关闭电磁阀停止浇水。该土壤湿度控制子系统的控制方式为（单选）　　　　； A.开环控制 B.闭环控制 B √ （3）土壤湿度控制子系统的工作过程中存在反馈，是闭环控制。 四、控制系统的设计与实施 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 　[2024衢州模拟]小明查阅文献时发现气温和土壤湿度对大棚蔬菜生长的影响很大，于是他为自家大棚设计了可调节棚内气温和土壤湿度的大棚综合控制系统。请完成以下任务： （4）小明设计的棚内气温控制子系统工作过程是：控制柜分别控制天窗电机和暖风机，当温度传感器检测到棚内气温低于温度下限设定值时，启动暖风机增温。当棚内气温高于温度上限设定值时，启动天窗电机打开天窗散热。请填写棚内气温控制子系统方框图（填写文字）。 ①控制柜 ②天窗、天窗电机与暖风机或天窗、暖风机或天窗电机、暖风机　 ③大棚或棚内空气或类似表达 ④温度传感器 四、控制系统的设计与实施 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 讲7 控制及其设计 知识整合 模范样题 一、理解控制及控制系统 二、开环控制系统的基本组成与工作过程 三、闭环控制系统的基本组成、工作过程及干扰与反馈 四、控制系统的设计与实施 类别 开环控制系统 闭环控制系统 相同点 均包含被控对象、控制器、执行器、控制量等部分 不同点 特征 输出量仅受输入量控制 根据被控量与给定量间的偏差控制系统的运行 信号传递 单向 双向 组成 — 增加了检测装置和比较器 控制精度 较低，需人工控制辅助 较高，能通过反馈克服干扰，使被控量控制在给定值附近 判断方法 根据定义判断 根据信号传递特征判断 根据输入、输出量来判断 （续表） 实例 工作过程 电饭锅保温 控制系统 （恒定输出类） 智能电饭煲 控制系统 （恒定输出类） 加热炉的温度 自动控制系统 （恒定输出类） 供水水箱的水位 自动控制系统 （恒定输出类） 抽水马桶的自动控制系统 （恒定输出类） 宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统 （恒定输出类） 粮库温、湿度自动控制系统 （恒定输出类） 风力发电机跟踪风向的控制系统 （动态跟踪类） 家用压力锅工作原理 $$