第5章 控制系统与工程 练习 课件- 2025-2026学年科学浙教版八年级下册

第5章　控制系统与工程 上一页 下一页 返回首页 　　一、自动控制系统 　　1. 什么是自动控制 　　(1)定义：机器无需人持续干预，按预设目标自动完成操作。 　　(2)本质：替代或延伸人的“感—算—做”链条。 上一页 下一页 返回首页 　　 例1　 下列最能体现自动控制的核心特征的是(　B　) A. 人工实时干预 B. 反馈校正 C. 机械传动 D. 电力驱动 　解题思路 自动控制＝无需持续人工，靠反馈自动纠偏。故答案为B。 B 上一页 下一页 返回首页 　　2.自动控制系统 　　(1)三子系统 　　①信息收集 → 传感器(把光声气压温→电信号)。 　　②信息处理 → 中央处理器(CPU/主板/单片机)。 　　③操作执行 → 执行器(继电器、电机、LED、蜂鸣器等)。 上一页 下一页 返回首页 　　(2)系统特征：相互联系、相互制约、共同任务。 　　(3)控制类型 　　①开环：无反馈，无自动修正(普通风扇)。 　　②闭环：有反馈，自动修正(空调恒温)。 上一页 下一页 返回首页 　　(4)自动控制系统与人体系统 功能模块 自动控制系统 人体系统 关键词 信息收集 传感器(光敏、声敏、 压敏等) 感觉器官(眼、耳鼻、 舌、皮肤) “感官” 信息处理 中央处理器(CPU/主板/单片机) 大脑(神经系统) “大脑” 操作执行 继电器、电机LED、 蜂鸣器等 肌肉、骨骼、四肢 “手脚” 上一页 下一页 返回首页 　　示例：绕行行为控制过程(人和机器) 　　①信息收集 　　人：眼睛看水深。 　　机器人：光学/超声波测距。 　　②信息处理 　　人：大脑判断“危险，绕行”。 　　机器人：CPU 判断“不可通过，规划新路线”。 　　③操作执行 　　人：腿部转向，绕过去。 　　机器人：驱动轮转向，执行绕行。 上一页 下一页 返回首页 　　 例2　 关于控制，下列说法不正确的是(　C　) A. 能将控制的结果反馈回来与目标值进行比较，并根据它们的误差及时 调整控制过程的系统称为闭环控制系统 B. 手动控制系统与自动控制系统最大的区别在于控制的过程中需不需要 人的直接干预 C. 在控制过程中所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素 D. 闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差 　　解题思路 除了输入量外，能引起输出量变化的因素都是干扰因素， 故C项错误。故答案为C。 C 上一页 下一页 返回首页 　　 例3　 家用空调温度自动控制系统是闭环控制，其中反馈环节 的作用是(　D　) A. 减少输入量 B. 增加输入量 C. 稳定输入量 D. 稳定输出量 D 上一页 下一页 返回首页 　　解题思路 本题考查的是控制系统的组成。控制系统中各部分的作 用：(1)输入量：控制系统的给定量。(2)控制器：处理输入信号和发出命 令的装置或元件。(3)执行器：直接控制被控对象的装置或元件。(4)控制 量：执行机构的输出信号。(5)被控对象：控制系统中需要控制的装置或 生产过程。(6)输出量：由控制系统控制的量。闭环控制系统中，反馈环 节的作用是将输出量返回到输入端，与设定值进行比较并修正偏差，从 而保持输出量的稳定。选项分析如下：A. 减少输入量：反馈不改变输入 量，而是调整输出，错误；B. 增加输入量：同理，反馈不影响输入量的 增减，错误；C.稳定输入量：输入量(设定温度)由用户设定，通常固定， 无需稳定，错误；D. 稳定输出量：反馈实时调节系统，使实际温度(输出) 趋近设定值，正确。故答案为D。 上一页 下一页 返回首页 　　4.自动控制元件 　　(1)传感器≈人体五官 传感器 对应感官 采集信息类型 典型应用 光敏传感器 眼 光强/有无 路灯自动亮、相机测光 声敏传感器 耳 声音/噪声 声控灯、噪声监测 气敏传感器 鼻 物质化学成分 燃气泄漏报警 压敏传感器 皮肤 压力/重量 电子秤、触控按键 温敏传感器 皮肤 温度 空调恒温、电子体温计 化学传感器 舌 气味分子 酒驾检测 上一页 下一页 返回首页 　　(2)执行器≈人体手腿：继电器＝电磁开关，电机＝旋转，LED＝光 信号，蜂鸣器＝声信号。 　　(3)信息流向： 外界量→传感器→电信号→CPU→指令→执行器→动 作＋反馈。 上一页 下一页 返回首页 　　 例4　 如图所示(a)(b)，两幅图中有电流流过的是 (填“a” 或“b”)。发光二极管是常见的电子元件，当电流从较长接线脚流入 时，发光二极管中有电流通过，使其发光。如果电流从较短接线脚流 入，电路处于开路状态。我们可以利用二极管的 ⁠性质判断 电源的正负极。 b 单向导电 上一页 下一页 返回首页 　　解题思路 电流是电荷的定向移动形成的，在导体中，大量的自由电 荷通常情况下做无规则运动，此时不会形成电流，只有当这些自由电荷 发生了定向移动才能形成电流；二极管的特性就是单向导电性，在电路 中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。如图所示(a)(b)，两幅图 中有电流流过的是b(b图中有电荷的定向移动)。发光二极管是常见的电子 元件，当电流从较长接线脚流入时，发光二极管中有电流通过，使其发 光。如果电流从较短接线脚流入，电路处于开路状态。我们可以利用二 极管的单向导电性质判断电源的正负极。 　　故答案为：b　单向导电 上一页 下一页 返回首页 　　二、设计和制作控制系统 　　1. 自动控制的电路与元件 元件名称 功能 典型应用 光敏电阻 随光照强度变化改变 电阻大小 路灯自动亮 普通电阻 限流、分压、保护 LED限流 电容器 储、放电 储/放电、滤波 二极管 单向导电 单向导电 LED 发可见光 照明 上一页 下一页 返回首页 元件名称 功能 典型应用 继电器 小电流控大电流 电机开关 变压器 升、降压 充电器 开关 通断控制 手动切换 电机 电→转动 风扇、机械臂 蜂鸣器 电→声音报警 燃气报警 上一页 下一页 返回首页 上一页 下一页 返回首页 　　2.电池传感器的设计与制作 　　(1)核心思路：用二极管单向导电性判断电源极性及通断。 　　(2)关键步骤： 　　①二极管与限流电阻串联。 　　②正接亮→电池正极在二极管阳极；反接不亮→极性反。 　　(3)可并联红绿二极管反向排列：红绿谁亮即知正负。 　　3. 扩展：加继电器或三极管，实现“极性正确才接通主电路”的电 池保护功能。 上一页 下一页 返回首页 　　 例5　 车道偏离预警系统通过车载摄像头采集被跟踪车道线的视频 信号，并送到高速媒体处理器DSP的视频接口，再由视频处理模块对 视频信号进行车道特征值的提取与对比，当检测到汽车偏离车道时，报 警器发出警报信号，提醒司机注意纠正这种无意识的车道偏离，从而尽 可能地减少车道偏离事故的发生。整个过程大约在0.5秒内完成，为驾驶 者提供更多的反应时间。 上一页 下一页 返回首页 　　(1)车道偏离预警系统的控制方式属于 (填序号，下同)。(①开 环控制　②闭环控制) 　　(2)车道偏离预警系统的控制器与被控对象分别是 、 ⁠。 (①车载摄像头　②视频处理模块　③汽车　④报警器) ① ② ④ 上一页 下一页 返回首页 　　(3)对该系统进行优化，下列优化措施不合理的是 。(①打开转 向灯正常变线行驶时，系统不报警　②提高摄像头数据采集能力　③将 声音报警改为声光报警　④将报警声由单调的“滴滴”声改成柔美的轻 音乐) 　　(4)设计该系统时，既要考虑抗干扰、易维护，还要兼顾成本、安装 等要素，这体现了系统分析的 原则。(①整体性　②相关性　③综 合性　④科学性) ④ ③ 上一页 下一页 返回首页 　　(5)目前，各厂商所配备的车道偏离预警系统均基于视觉(摄像头)方式 采集数据的基础上研发，它们在雨雪天气或能见度不高的路面时，采集 车道标识线的准确度会下降。这反应出该系统 较差。(①整体性　 ②相关性　③环境适应性　④动态性) ③ 上一页 下一页 返回首页 　　解题思路 (1)由于该控制系统没有反馈环节，故车道偏离预警系统的 控制方式属于开环控制。(2)车道偏离预警系统的控制器与被控对象分别 是视频处理模块、报警器。(3)对该系统进行优化，优化措施不合理的是 将报警声由单调的“滴滴”声改成柔美的轻音乐。 上一页 下一页 返回首页 (4)设计该系统时，既要考虑抗干扰、易维护，还要兼顾成本、安装等要 素，这体现了系统分析的综合性原则，系统分析总是为实现系统目标服 务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先顺序。(5)目前，各 厂商所配备的车道偏离预警系统均基于视觉(摄像头)方式采集数据的基础 上研发，它们在雨雪天气或能见度不高的路面时，采集车道标识线的准 确度会下降。这反应出该系统环境适应性较差。 　　故答案为：(1)①　(2)②　④　(3)④　(4)③　(5)③ 上一页 下一页 返回首页 给您提供最优质的服务 谢 谢 观 赏 $