资源简介

第一章　电子控制概述
课时　电子控制技术与电子控制系统
电子控制系统的组成和工作过程
开环电子控制系统和闭环电子控制系统
任务一　探究电子控制技术及电子控制系统
1.控制技术的含义
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。
2.控制技术的发展
随着人类需求的不断发展，生产力水平的不断提高以及新技术的广泛应用，控制技术从人工控制发展到机械控制再发展到当代的电子控制。以门锁为例：
时间 古代 公元870～890年 1860年 20世纪60年代以来
举例 绳锁、门闩 金属锁 机械弹子锁 磁卡锁、IC卡门锁、生物识别锁
控制技术 人工控制 机械控制 机械控制 电子控制
3.电子控制技术的含义
电子控制技术是运用电子电路实现控制功能的技术。
4.电子控制系统的含义
以电子技术为核心的控制系统叫作电子控制系统。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，以实现控制目的。
任务二　探究电子控制系统的工作过程
电子控制系统一般可分为________、________、________三个基本组成部分，组成方框图如图1，工作过程如图2。
图1
输入部分：通常由____________组成，输入信息可以有各种形式，可以是作用力，也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数；
控制(处理)部分：一般由具有各种控制功能的____________组成。它的作用相当于人的大脑，它能对送入的电信号进行比较、分析和处理，并发出指令；
输出部分：输出部分一般由电磁继电器、伺服电机等多种____________组成。
图2
任务三　辨析开环、闭环电子控制系统的工作过程
1.控制方式分类
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。
2.开环电子控制系统
(1)概念：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。
组成方框图：
(2)工作过程：输入部分将外界非电信号转变成电信号并传送给控制(处理)部分，控制(处理)部分对电信号进行分析、比较、处理并对输出部分发出指令，输出部分控制被控对象实现相应的功能。
(3)适用场景：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。
3.闭环电子控制系统
(1)概念：闭环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。
组成方框图：
(2)工作过程：首先通过输入部分给控制系统一个预设值，比较器计算实际值与预设值的偏差，并将偏差信号传送给控制(处理)部分，接下来控制(处理)部分对偏差信号进行分析、比较、处理并对输出部分发出指令，输出部分控制被控对象执行具体动作实现控制功能，最后检测装置测量出实际值并返回比较器与预设值比较，如此往复循环，使被控量始终保持在设定范围内。
(3)闭环电子控制系统的优点
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，将输出量通过适当检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，称为反馈。
重难点1　电子控制系统的组成
电子控制系统主要由输入部分、控制(处理)部分、输出部分三部分组成。输入部分主要是将外界各种信号转变为电信号；控制(处理)部分主要是对电信号进行分析、比较、处理并发出指令；输出部分主要是控制被控对象执行具体动作。
例1 如图是某光控电子鸟的部分组成电路，它应该属于该电子控制系统的(　　)
A.输入部分
B.输出部分
C.控制(处理)部分
D.被控对象
变式训练1 如图光控路灯模型电路，光线较弱时，发光二极管自动点亮；光线较强时，发光二极管不发光。下列说法不正确的是(　　)
A.输入部分是光敏传感器
B.被控对象是发光二极管
C.控制部分是晶体三极管
D.输出部分是发光二极管
例2 如图所示，为了人们的出入方便，一些酒店和银行门口都安装了自动感应门，有人走近大门时，大门就会自动打开。在大门上方安装有红外检测装置，控制电路能启动电机正转或反转，使门向两边打开或关闭。下列关于自动感应门控制系统的说法中不正确的是(　　)
A.该控制系统属于电子控制系统
B.该控制系统主要包括红外检测装置、控制电路和电机三个组成部分
C.输入部分是门的开启或关闭
D.被控对象是门
变式训练2 如图所示是防近视智能笔，内置先进的红外传感器，当使用者书写时头部过于接近桌面，红外传感器会感应到使用者脸部反射的红外线信号，将信号传给中央处理器，通过芯片作用，机械部件产生联动，笔尖就会自动缩回，当使用者调整好坐姿，笔尖又会自动伸出，恢复正常书写功能。关于该智能笔的笔尖伸缩控制系统，下列说法中错误的是(　　)
A.该控制系统属于电子控制系统
B.输入部分是红外传感器
C.控制部分是中央处理器
D.输出部分是笔尖
重难点2　开、闭环电子控制系统的判断及工作过程
控制方式判断方法一般有两种：
(1)根据有无反馈来判断
有反馈属于闭环电子控制系统，否则属于为开环电子控制系统；
(2)根据控制的目的来判断
能自动调整，将某量控制在一定范围内，属于闭环电子控制系统；否则为开环电子控制系统。
例3 下列控制系统，不属于开环电子控制系统的是(　　)
A.红绿灯定时控制系统
B.宾馆、银行的自动门控制系统
C.音乐喷泉控制系统
D.家用电饭煲保温控制系统
例4 小明想为盲人设计一个可安全使用的水杯，当水量接近水杯口约1 cm时，水杯自动报警，这样可以防止开水溢出水杯造成危险。设计时他将扬声器作为被控对象，下列构思不可行的是(　　)
A.该控制系统的控制手段可采用自动控制
B.可用水位传感器作为检测装置实现闭环电子控制
C.被控对象是扬声器
D.输入部分可选用水位传感器
变式训练3 如图所示是一款指纹识别锁，该指纹锁的电子控制系统的工作过程为：指纹传感器接收用户输入的指纹，指纹锁芯片对输入的指纹信息进行判断处理发出信号给门锁，如果符合条件则开门，不符合条件则无法开门。下列关于该指纹锁电子控制系统说法中不正确的是(　　)
A.该系统的输入信息为指纹信息
B.该系统由输入、控制和输出三个部分组成
C.该系统的控制(处理)部分为指纹锁芯片
D.该系统的被控对象为指纹
1.如图所示的电子控制系统，属于开环电子控制系统的是(　　)
A.①② B.①③
C.①④ D.②③
2.下列关于家用电冰箱温度电子控制系统中反馈作用的说法，正确的是(　　)
A.将温度信号转变为电信号
B.检测温度信号
C.对温度信号进行分析、判断和处理
D.将检测到的冷冻和冷藏温度返回到输入端来调整温度的控制
3.现在路灯的控制普遍采用光敏传感器感知光照度，由电子电路发出指令使继电器吸合与断开来实现自动控制。以下关于路灯自动控制系统的说法中不合理的是(　　)
A.外部输入信息为非电量——光照度
B.输入部分为非电量转化为电信号的传感器
C.输出部分为控制器发出指令的执行部件——执行器
D.被控对象是光敏传感器
4.智能电饭煲保温过程控制与加热过程控制分别属于(　　)
A.开环电子控制系统和闭环电子控制系统
B.都是开环电子控制系统
C.都是闭环电子控制系统
D.闭环电子控制系统和开环电子控制系统
5.如图所示的四轴无人机能通过气压定高控制系统控制在某一高度悬停，气压定高控制系统利用气压传感器测量大气压力，控制芯片根据测得的气压值参照标准气压表计算出无人机的高度，并与设定值进行对比，根据对比的结果相应地调整电机动力从而使飞行器悬停于设定的高度值附近。关于无人机的气压定高系统，下列说法正确的是(　　)
A.电机是被控对象
B.控制量是实际高度
C.控制(处理)是控制芯片
D.由于无检测悬停高度的传感器，该系统无反馈过程
任务清单与知识构建
任务二
输入　控制(处理)　输出　各种传感器　电子电路　执行机构
案例导学厘清重难点
例1　A　[光敏二极管检测光信号，输入部分。]
变式训练1　D
例2　C　[自动感应门控制系统由输入、控制、输出三部分组成，分别是红外检测装置、控制电路和电机。电子控制系统中的输入部分通常由各种传感器组成，输入信息可以有各种形式，自动感应门的输入是红外检测装置检测人体的热辐射信号。]
变式训练2　D　[智能笔的笔尖伸缩控制系统由输入、控制和输出三部分组成，分别是红外传感器、中央处理器、机械部件，被控对象是笔尖。]
例3　D　[家用电饭煲保温控制系统根据电饭锅的实际温度决定是否开启保温加热电路，有反馈，能将电饭锅的温度控制在设定范围内。]
例4　B　[本题考查简单的开环控制系统的设计。该控制系统的控制手段可采用自动控制，A项正确；可用水位传感器作为检测装置实现开环电子控制，B项错误；因为被控对象是扬声器 ，C项正确；输入部分可选用水位传感器，D项正确。]
变式训练3　D　[该控制系统的被控对象为门锁。]
随堂达标检测
1．C　[①④中没有反馈环节，故属于开环控制系统。]
2．D　[该家用电冰箱温度电子控制系统中反馈的作用是：将检测到的冷冻和冷藏温度返回到输入端来调整温度的控制。]
3．D　[被控对象是具体被控制的物体，被控对象是路灯。]
4．D　[保温过程能将温度保持一定范围内，有反馈，是闭环电子控制系统；加热过程中输入量是温度信号，输出量是是否加热，开环电子控制系统。]
5．C　[输入部分是气压传感器，控制(处理)是控制芯片；输出部分是电机，被控对象是无人机，控制量是电机的运转，能够将高度维持设定范围内，有反馈。](共44张PPT)
课时　电子控制技术与电子控制系统
电子控制系统的组成和工作过程
开环电子控制系统和闭环电子控制系统
第一章　电子控制概述
目 录
CONTENTS
任务清单与知识构建
01
案例导学厘清重难点
02
随堂达标检测
03
课时分层训练
04
任务清单与知识构建
1
任务一　探究电子控制技术及电子控制系统
1.控制技术的含义
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。
2.控制技术的发展
随着人类需求的不断发展，生产力水平的不断提高以及新技术的广泛应用，控制技术从人工控制发展到机械控制再发展到当代的电子控制。以门锁为例：
时间 古代 公元870～890年 1860年 20世纪60年代以来
举例 绳锁、门闩 金属锁 机械弹 子锁 磁卡锁、IC卡门锁、生物识别锁
控制技术 人工控制 机械控制 机械控制 电子控制
3.电子控制技术的含义
电子控制技术是运用电子电路实现控制功能的技术。
4.电子控制系统的含义
以电子技术为核心的控制系统叫作电子控制系统。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，以实现控制目的。
任务二　探究电子控制系统的工作过程
电子控制系统一般可分为______、______________、______三个基本组成部分，组成方框图如图1，工作过程如图2。
输入
控制(处理)
输出
图1
输入部分：通常由____________组成，输入信息可以有各种形式，可以是作用力，也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数；
控制(处理)部分：一般由具有各种控制功能的__________组成。它的作用相当于人的大脑，它能对送入的电信号进行比较、分析和处理，并发出指令；
输出部分：输出部分一般由电磁继电器、伺服电机等多种__________组成。
各种传感器
电子电路
执行机构
图2
任务三　辨析开环、闭环电子控制系统的工作过程
1.控制方式分类
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。
2.开环电子控制系统
(1)概念：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。
组成方框图：
(2)工作过程：输入部分将外界非电信号转变成电信号并传送给控制(处理)部分，控制(处理)部分对电信号进行分析、比较、处理并对输出部分发出指令，输出部分控制被控对象实现相应的功能。
(3)适用场景：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。
3.闭环电子控制系统
(1)概念：闭环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。
组成方框图：
(2)工作过程：首先通过输入部分给控制系统一个预设值，比较器计算实际值与预设值的偏差，并将偏差信号传送给控制(处理)部分，接下来控制(处理)部分对偏差信号进行分析、比较、处理并对输出部分发出指令，输出部分控制被控对象执行具体动作实现控制功能，最后检测装置测量出实际值并返回比较器与预设值比较，如此往复循环，使被控量始终保持在设定范围内。
(3)闭环电子控制系统的优点
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，将输出量通过适当检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，称为反馈。
案例导学厘清重难点
2
重难点1　电子控制系统的组成
电子控制系统主要由输入部分、控制(处理)部分、输出部分三部分组成。输入部分主要是将外界各种信号转变为电信号；控制(处理)部分主要是对电信号进行分析、比较、处理并发出指令；输出部分主要是控制被控对象执行具体动作。
例1 如图是某光控电子鸟的部分组成电路，它应该属于该电子控制系统的(　　)
A.输入部分 B.输出部分
C.控制(处理)部分 D.被控对象
解析　光敏二极管检测光信号，输入部分。
A
D
C
A.该控制系统属于电子控制系统
B.该控制系统主要包括红外检测装置、控制电路和电机三个组成部分
C.输入部分是门的开启或关闭
D.被控对象是门
解析　自动感应门控制系统由输入、控制、输出三部分组成，分别是红外检测装置、控制电路和电机。电子控制系统中的输入部分通常由各种传感器组成，输入信息可以有各种形式，自动感应门的输入是红外检测装置检测人体的热辐射信号。
A.该控制系统属于电子控制系统
B.输入部分是红外传感器
C.控制部分是中央处理器
D.输出部分是笔尖
D
解析　智能笔的笔尖伸缩控制系统由输入、控制和输出三部分组成，分别是红外传感器、中央处理器、机械部件，被控对象是笔尖。
重难点2　开、闭环电子控制系统的判断及工作过程
控制方式判断方法一般有两种：
(1)根据有无反馈来判断
有反馈属于闭环电子控制系统，否则属于为开环电子控制系统；
(2)根据控制的目的来判断
能自动调整，将某量控制在一定范围内，属于闭环电子控制系统；否则为开环电子控制系统。
解析　家用电饭煲保温控制系统根据电饭锅的实际温度决定是否开启保温加热电路，有反馈，能将电饭锅的温度控制在设定范围内。
D
B
解析　本题考查简单的开环控制系统的设计。该控制系统的控制手段可采用自动控制，A项正确；可用水位传感器作为检测装置实现开环电子控制，B项错误；因为被控对象是扬声器 ，C项正确；输入部分可选用水位传感器，D项正确。
解析　该控制系统的被控对象为门锁。
D
随堂达标检测
3
1.如图所示的电子控制系统，属于开环电子控制系统的是(　　)
C
解析　①④中没有反馈环节，故属于开环控制系统。
A.①② B.①③
C.①④ D.②③
2.下列关于家用电冰箱温度电子控制系统中反馈作用的说法，正确的是(　　)
A.将温度信号转变为电信号
B.检测温度信号
C.对温度信号进行分析、判断和处理
D.将检测到的冷冻和冷藏温度返回到输入端来调整温度的控制
D
解析　该家用电冰箱温度电子控制系统中反馈的作用是：将检测到的冷冻和冷藏温度返回到输入端来调整温度的控制。
3.现在路灯的控制普遍采用光敏传感器感知光照度，由电子电路发出指令使继电器吸合与断开来实现自动控制。以下关于路灯自动控制系统的说法中不合理的是(　　)
A.外部输入信息为非电量——光照度
B.输入部分为非电量转化为电信号的传感器
C.输出部分为控制器发出指令的执行部件——执行器
D.被控对象是光敏传感器
D
解析　被控对象是具体被控制的物体，被控对象是路灯。
4.智能电饭煲保温过程控制与加热过程控制分别属于(　　)
A.开环电子控制系统和闭环电子控制系统
B.都是开环电子控制系统
C.都是闭环电子控制系统
D.闭环电子控制系统和开环电子控制系统
D
解析　保温过程能将温度保持一定范围内，有反馈，是闭环电子控制系统；加热过程中输入量是温度信号，输出量是是否加热，开环电子控制系统。
5.如图所示的四轴无人机能通过气压定高控制系统控制在某一高度悬停，气压定高控制系统利用气压传感器测量大气压力，控制芯片根据测得的气压值参照标准气压表计算出无人机的高度，并与设定值进行对比，根据对比的结果相应地调整电机动力从而使飞行器悬停于设定的高度值附近。关于无人机的气压定高系统，下列说法正确的是(　　)
C
A.电机是被控对象
B.控制量是实际高度
C.控制(处理)是控制芯片
D.由于无检测悬停高度的传感器，该系统无反馈过程
解析　输入部分是气压传感器，控制(处理)是控制芯片；输出部分是电机，被控对象是无人机，控制量是电机的运转，能够将高度维持设定范围内，有反馈。
4
课时分层训练
基础巩固篇
素养提升篇
D
解析　D项中主要利用双金属片实现机械系统控制温度。
2.下列电子控制系统中，属于闭环电子控制系统的是(　　)
A.扩音器 B.电风扇 C.家用电冰箱 D.电子门铃
C
解析　C项中能自动调整，将温度保持在设定范围内。
C
解析　输出部分是电机。
D
解析　倒车雷达是开环控制系统。
5.下列各电子控制系统分析中正确的是(　　)
A.学校铃声控制系统是闭环电子控制系统，电子表是开环电子控制系统
B.自动门控制系统是开环电子控制系统，恒温电热水器是闭环电子控制系统
C.音乐喷泉控制系统是闭环电子控制系统，空调制冷控制系统是开环电子控制系统
D.可调节亮度的台灯是闭环电子控制系统，光控路灯控制系统是闭环电子控制系统
B
B
解析　水温加热子系统属于闭环控制系统。
B
解析　反馈是指将检测到的输出量返回到控制器与输入量(给定量)进行比较的过程。
D
2.如图所示是仿真鹦鹉，它在拍手、吹口哨或轻碰后会叫。关于该仿真鹦鹉的控制系统的描述，正确的是(　　)
A.输入部分可以是蜂鸣器
B.控制部分可以是继电器
C.输出部分可以是声音传感器
D.如果输出部分是继电器，则控制量是继电器的通断
解析　电子电路是控制部分，继电器是输出部分，声音传感器是输入部分。
D
解析　被控对象是红绿灯。
D
解析　该控制系统属于开环控制系统，不存在反馈。
D
5.下列的控制系统中，具有反馈的是(　　)
A.火灾报警系统中，烟雾传感器检测到烟雾信号，触发控制电路，拉响警报
B.自动门控制系统中，红外传感器检测到人体红外线，给控制电路触发信号
C.噪音控制系统中，声音传感器将外界噪音，转变为电信号的强度，传给控制器
D.湿度控制系统中，湿度传感器将检测到的湿度输入控制器中和设定的湿度进行比较
解析　反馈是指将输出量通过适当检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。

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