4.3 闭环控制系统的工作过程（分层作业）通用技术苏教版2019必修2

4.3 闭环控制系统的工作过程（分层作业） 【基础达标】 1.要设计控制水箱水位的闭环控制系统，下列器材适合用作检测装置的是（   ） A． B． C． D． 2.下列方法不属于黑箱方法的是（   ） A．用仪器测试集成电路输出信号判断集成电路的功能 B．通过脑电波检查诊断病人大脑的状况 C．列车司机用锤子敲击车轮，通过声音判断车轮是否故障 D．通过胃镜检查诊断病人的胃部疾病 3.如图所示为某无人仓库货物自动配发控制系统，货物被机械臂放到运输机上之后，系统通过摄像头获取货物上的条形码信息，运算中心计算出一条合理的路径，运输机根据指令把货物投入相应地域的投放口。关于该控制系统的分析正确的是（   ） A．摄像头是该系统的反馈装置 B．运输机为该控制系统的执行器 C．运算中心给运输机的指令为控制量 D．货物上的条形码不清晰是该控制系统的干扰因素 4.如图所示，这是变压式气压水罐的压力控制系统。室内用水时，罐内压缩气体可以将罐内的水压入室内给水管道以保证管道水压。当罐内气压减小到下限值时，控制箱启动水泵，罐内水位上升，空气被压缩，罐内气压上升至上限值，控制箱关闭水泵。液面指示器中的液柱高度与罐内液面平齐，补气装置可以向罐内充气。下列关于变压式气压水罐压力控制系统的工作过程的说法不正确的是（   ） A．气压水罐是被控对象 B．阀门1是执行器 C．水泵的转速是控制量 D．市政给水管网水压是干扰因素 5.如图所示，这是小明搭建的智能浇水控制系统。其工作过程是：当时间设定开关按下后（设定的预约时间与按动开关次数有关），UNO主板进行分析处理，使显示屏显示倒计时，当预约时间到达后，继电器工作，水泵抽水，并通过水管浇水至花盆中。浇水的同时，蜂鸣器能够发出音乐提醒信号。当水泵工作时间达到设定的浇水时长（在UNO主板上通过编程设定），水泵、蜂鸣器等停止工作。若以水管作为被控对象，则下列关于该浇水子系统的说法不正确的是（   ） A．输出量为是否出水 B．继电器、水泵是执行器 C．时间设定开关是控制器 D．该系统的控制方式为开环控制 【能力提升】 6.如图所示，这是三相异步电动机转速控制系统示意图。系统通过改变交流电的频率来改变电动机的转速。通过触摸屏设定电动机的转速，变频调速器将50Hz的交流电转变成与设定转速相对应频率的交流电，驱动电动机转动；装在电动机输出轴上的测速发电机随电动机一起转动并发电；PLC根据测速发电机的电流大小，判断电动机实际转速与设定转速之间的差值，向变频调速器发出指令，改变驱动电流的频率。下列关于该控制系统的说法正确的是（   ） A．执行器是电动机 B．控制器是变频调速器 C．输出量是测速发电机的电流信号 D．控制量是变频调速器输出的电流频率 7.如图所示为恒压供水控制系统示意图，其工作过程：压力传感器实时监测出水管中的压力值，并将监测数据传送至控制器，控制器对接收到的实际压力值与设定压力值进行对比，如有偏差，便调节水泵的输出流量，从而实现恒压供水的目标。下列属于水压控制子系统的执行器的是（   ） A．压力传感器 B．水压表 C．水管 D．水泵 【链接真题】 8.（2024·浙江·高考真题）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 9．（2024高二下·浙江·学业考试）卫星姿态轨道控制系统主要通过爬升以及改变轨道倾角，以消除姿态静态误差，使卫星按预定姿态和轨道飞行，保证卫星性能，完成飞行任务。其控制过程如下：陀螺仪测量卫星的角速度，提供姿态变化的即时信息，并将姿态信息反馈至控制器。控制器将该信息与预设姿态进行比较，通过控制喷气推力器喷射气体产生推力，反作用轮旋转产生动量变化，来调整卫星姿态，保证卫星姿态满足任务需求。下列关于卫星姿态控制系统的方框图正确的是（   ） A． B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 闭环控制系统的工作过程（分层作业） 【基础达标】 1.要设计控制水箱水位的闭环控制系统，下列器材适合用作检测装置的是（   ） A． B． C． D． 答案：D 解析：只有选项D是传感器，适合用作检测装置，故选D。 2.下列方法不属于黑箱方法的是（   ） A．用仪器测试集成电路输出信号判断集成电路的功能 B．通过脑电波检查诊断病人大脑的状况 C．列车司机用锤子敲击车轮，通过声音判断车轮是否故障 D．通过胃镜检查诊断病人的胃部疾病 答案：D 解析：黑箱方法是指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。选项D，胃镜检查是直接进入胃部拍摄，不属于黑箱方法。其他选项不符合题意，故选D。 3.如图所示为某无人仓库货物自动配发控制系统，货物被机械臂放到运输机上之后，系统通过摄像头获取货物上的条形码信息，运算中心计算出一条合理的路径，运输机根据指令把货物投入相应地域的投放口。关于该控制系统的分析正确的是（   ） A．摄像头是该系统的反馈装置 B．运输机为该控制系统的执行器 C．运算中心给运输机的指令为控制量 D．货物上的条形码不清晰是该控制系统的干扰因素 答案：B 解析：在常见的闭环控制系统模型中，“摄像头”在此系统中用于读取货物条形码信息，相当于“输入”或“检测”装置，而并未对“输出”进行检测或纠正，故不属于“反馈装置”，A错误；运输机负责执行运算中心（即控制器）发出的指令，因而是系统的执行器，B正确；运算中心向运输机发出的指令不是控制量，C错误；若货物上的条形码无法清晰识别，会使系统难以正确获得货物信息，从而影响正常控制过程，但不属于干扰，D错误。故应选B。 4.如图所示，这是变压式气压水罐的压力控制系统。室内用水时，罐内压缩气体可以将罐内的水压入室内给水管道以保证管道水压。当罐内气压减小到下限值时，控制箱启动水泵，罐内水位上升，空气被压缩，罐内气压上升至上限值，控制箱关闭水泵。液面指示器中的液柱高度与罐内液面平齐，补气装置可以向罐内充气。下列关于变压式气压水罐压力控制系统的工作过程的说法不正确的是（   ） A．气压水罐是被控对象 B．阀门1是执行器 C．水泵的转速是控制量 D．市政给水管网水压是干扰因素 答案：B 解析：当罐内气压（被控量）减小到下限值（输入量）时，控制箱（控制器）启动水泵（执行器），罐内水位上升，空气被压缩；罐内气压（被控量）上升至上限值（输入量），控制箱（控制器）关闭水泵（执行器）。选项B错误。 5.如图所示，这是小明搭建的智能浇水控制系统。其工作过程是：当时间设定开关按下后（设定的预约时间与按动开关次数有关），UNO主板进行分析处理，使显示屏显示倒计时，当预约时间到达后，继电器工作，水泵抽水，并通过水管浇水至花盆中。浇水的同时，蜂鸣器能够发出音乐提醒信号。当水泵工作时间达到设定的浇水时长（在UNO主板上通过编程设定），水泵、蜂鸣器等停止工作。若以水管作为被控对象，则下列关于该浇水子系统的说法不正确的是（   ） A．输出量为是否出水 B．继电器、水泵是执行器 C．时间设定开关是控制器 D．该系统的控制方式为开环控制 答案：C 解析：时间设定开关是输入装置，用于输入设定的时间，选项C错误。 【能力提升】 6.如图所示，这是三相异步电动机转速控制系统示意图。系统通过改变交流电的频率来改变电动机的转速。通过触摸屏设定电动机的转速，变频调速器将50Hz的交流电转变成与设定转速相对应频率的交流电，驱动电动机转动；装在电动机输出轴上的测速发电机随电动机一起转动并发电；PLC根据测速发电机的电流大小，判断电动机实际转速与设定转速之间的差值，向变频调速器发出指令，改变驱动电流的频率。下列关于该控制系统的说法正确的是（   ） A．执行器是电动机 B．控制器是变频调速器 C．输出量是测速发电机的电流信号 D．控制量是变频调速器输出的电流频率 答案：D 解析：结合题图可知，这是闭环控制系统，输入量是设定转速，输出量是实际转速，被控对象是电动机，检测装置是测速发电机，执行器是变频调速器，控制量是变频调速器输出的电流频率，控制器是PLC，选项D正确。 7.如图所示为恒压供水控制系统示意图，其工作过程：压力传感器实时监测出水管中的压力值，并将监测数据传送至控制器，控制器对接收到的实际压力值与设定压力值进行对比，如有偏差，便调节水泵的输出流量，从而实现恒压供水的目标。下列属于水压控制子系统的执行器的是（   ） A．压力传感器 B．水压表 C．水管 D．水泵 答案：D 解析：由工作过程可知最终是调节水泵的输出流量，从而实现恒压供水的目标，所以系统的执行器是水泵，被控对象是水的输出流量，故选D。 【链接真题】 8.（2024·浙江·高考真题）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 答案：C 解析：A．红外线自动门，有红外线检测装置，但是是开环控制系统，故A错误；B．洗衣机按人工设定的程序完成洗衣，其控制手段属于自动控制，故B错误；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，故C正确；D．电机转速控制系统中，其控制目的是要控制电机的转速，故电机属于被控对象，故D错误。故选C。 9．（2024高二下·浙江·学业考试）卫星姿态轨道控制系统主要通过爬升以及改变轨道倾角，以消除姿态静态误差，使卫星按预定姿态和轨道飞行，保证卫星性能，完成飞行任务。其控制过程如下：陀螺仪测量卫星的角速度，提供姿态变化的即时信息，并将姿态信息反馈至控制器。控制器将该信息与预设姿态进行比较，通过控制喷气推力器喷射气体产生推力，反作用轮旋转产生动量变化，来调整卫星姿态，保证卫星姿态满足任务需求。下列关于卫星姿态控制系统的方框图正确的是（   ） A． B． C． D． 答案：C 解析：由控制过程可知，设定量是“预设姿态”；执行器是喷气推力器喷射气体产生推力，反作用轮旋转产生动量变化；被控对象是卫星；被控量是“实际姿态”；陀螺仪是检测卫星姿态与预设姿态是否一致。综上，选C。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $