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(共34张PPT)
通用技术学考
控制专题
从控制过程中人工干预的情形来分
：控制的过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。
：控制的过程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。
人工控制
自动控制
马上行动：判断人工控制和自动控制的事例。
音响的音量控制 全自动洗衣机
普通水龙头出水的控制 电冰箱内温度控制
自动取款机 篮球运动员投篮过程控制
自动烘手机 自动感应门的开关控制
电梯的上下运行过程控制 飞镖的投掷过程控制
肥胖人群体形控制 声控走廊灯的控制
红外自动水龙头出水控制 红绿灯的转换过程控制
手摇晾衣架的控制 光控路灯的控制
人工
人工
自动
人工
人工
人工
人工
自动
自动
自动
自动
自动
自动
自动
自动
自动
生活中的感应车闸、感应门
控制系统的共同特征：
控制系统及其特征
一个输入对应一个输出
若干环节
输入
输出
台灯的控制
电路、灯
“开与关”
灯“亮与灭”
输入
输出
声控灯的控制
电路、电子开关、灯
声音
灯“亮与灭”
输入
输出
控制系统的特征
控制系统
根据其控制方式的不同控制系统通常分为：
开环控制系统(open loop control system)
闭环控制系统(closed loop control system)
若干环节
输入
输出
游泳池的注水控制
定时器
设定注水的时间
进水阀门
游泳池
游泳池的水位
水流量
1.人工控制
2.定时器控制
开环控制系统
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
开环控制系统在日常生活中的用途很广：
水位定时控制系统、十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警控制系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。
定义
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的系统
如：火灾自动报警系统，自动烘手机、定时红绿灯等。
特征
(1)相关性：系统的输出量直接受输入量的控制，不会对输入量产生影响。
(2)单向性：信号（或信息）的传递是单向的，总是从输入端单向传至输出端。
开环控制系统的一般方框图
执行器
被控对象
控制器
输出量
输入量
控制量
开环控制系统
马上行动
公共汽车车门的开关控制
控制器
执行器
被控制对象
（按开关）
输入量
（电磁阀）
（控制电路）
（推动活塞）
控制量
（车门）
（车门开或闭）
输出量
（人体红外信号）
输入量
（电机）
（控制电路）
（门）
（门开或闭）
输出量
控制器
执行器
被控制对象
为了方便人们的出入，一些医院、宾馆和银行都安装了自动门。当有人走近大门时，大门就会自动打开，如图所示。
当有人走近自动门时，门上方的红外线装置检测到人体热辐射发出的红外线信息，控制电路接收到该信号后，便会发出相应的指令，启动电机运转，从而带动门自动开启(或者控制气动装置，使门向两边打开)。当门开启之后，控制电路将作出判断，如果没有人在检测范围内，就通知电机做反向运转，使门关闭。可见自动门的开启或关闭只与红外线装置是否检测到人体发出的信号相对应。
闭环控制
定时器
设定注水的时间
进水阀门
游泳池
游泳池的水位
水流量
1.人工控制
2.定时器控制
定时器注水控制有什么缺陷？
游泳池闭环控制改进
水位检测装置
控制器
进水阀门
游泳池
实际水位
水流量
控制器
检测水位装置
+
-
设定水位
比较器
游泳池的注水两种控制方式的比较
给定水位
进水阀门
游泳池
实际水位
水流量
控制器
检测水位装置
+
-
定时器
设定注水的时间
进水阀门
游泳池
游泳池的水位
水流量
开环控制系统
闭环控制系统
2. 闭环控制系统
闭环控制系统
我们把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
2. 闭环控制系统
特点：在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成了一条闭合回路，反馈环节使得输出量的改变对控制的过程产生直接影响。信号传递是闭合回路。
输入量
输出量
控制器
执行器
被控制对象
闭环控制系统举例
开环控制系统
（光感传感器）
（电机）
（控制电路）
（窗帘）
（窗帘的开或关）
控制量
（电机转动）
闭环控制系统举例
开环控制系统
闭环控制系统
（设定温度）
（控制电路）
（压缩机）
（电冰箱）
（冰箱内实际温度）
（温度检测装置）
（压缩机开启）
开环控制系统
闭环控制系统
开环控制系统
声光信号
灯的亮与灭
声光检测控制装置
电子开关
楼道灯
闭环控制系统举例
　　控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入（feedback）端并与输入量进行比较的过程就是反馈。
什么是反馈？
反馈
闭环与开环的比较
闭环控制系统与开环控制系统的比较
闭环与开环的比较
①有检测装置，一定是闭环吗？错误，开环输入可以有检测装置；
闭环一定有检测装置；
②闭环开环可以通过有无反馈来区分？正确
误区
③闭环开环均会受到干扰？正确
开环受干扰后影响大；闭环可以克服干扰，注意，不是消除，是克服。
什么是干扰？
关于干扰
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称为干扰（interference）因素。
干扰因素都是作用在被控对象上，其作用是破坏控制系统的平衡
干扰因素可能有一个，也可能有若干个；
干扰因素有自然环境造成的，也有人为的；
几乎所有控制系统都存在着干扰因素，干扰不可能被杜绝
干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中；
在一般控制系统中，干扰因素需要被克服。
在有些情况下，却可以利用干扰因素实现某种目的。
干扰因素
黑箱方法
（不打开）
中医看病
买西瓜
检测设备
C
如图所示是某同学设计的自动干手器原理示意图，当手靠近传感器时，传感器将感应信号发送给控制器，控制器控制继电器闭合，电吹风开始工作。若将电吹风看作被控对象，则执行器是（ ）
A.传感器
B.控制器
C.继电器
D.插头
汽车自适应前照灯系统AFS是目前国际上在车灯照明上的新技术之一，它的研发对汽车夜晚行车安全起到了很大的作用。其工作原理为：传感器将检测到的车速信号和方向盘转角信号传递给ECU，ECU根据传感器检测到的信号，控制马达的转动，使前照灯转过相应的角度。下列关于该控制系统说法正确的是（　　）
A． 该控制系统中存在检测装置
B． 控制量为前照灯转动的角度
C． 输出量为前照灯的实际角度
D． AFS可以在夜晚使用，体现了黑箱方法
A
D
如图所示的倒车雷达是汽车的安全辅助装置。工作原理是：雷达探头发出超声波，一旦超声波碰上障碍物后便会反射回来，此时系统便会计算雷达探头与障碍物之间的距离，然后根据距离的远近，蜂鸣器发出不同频率的报警声，从而帮助驾驶员更好地判断停车的位置。关于该报警控制系统，下列说法中正确的是（ ）
A.输出量是超声波信号
B.被控制对象是汽车
C.控制器是雷达探头
D.此控制系统为开环控制系统
D
【2020绍兴模拟】3月，绍兴本土企业捐赠的通过式测温门在绍兴市人民医院安装到位。当受检人员通过测温门感应区域时，红外装置检测到人体的红外线信号通过比较器与设定的红外线信号强度进行比较，超过设定值时，控制电路发出指令，继电器吸合，红色信号灯闪烁的同时报警器报警。下列关于该通过式测温门报警控制系统的分析中说法正确的是（ ）
A.输入量为红外线信号强度设定值
B.红外线传感器检测到的是输出量
C.比较器比较的是输入量和输出量
D.红色信号灯和报警器都是被控对象
A
如图所示是一加热炉的恒温自动控制示意图，请回答第9一10题。
9.根据示意图，热电偶属于该控制系统中的（ ）
A.检测装置
B.显示装置
C.被控对象
D.执行器
D
10.下列关于该控制系统说法正确的是（ ）
A.该控制系统是开环控制系统
B.加热器在控制系统中的作用是检测温度并反馈
C.调低设定温度或炉体隔热性能不好会导致炉内温度降低，都是该控制系统的干扰因素
D.在加热炉工作时，如果炉内温度大大超过了设定值，可能的原因是控制器损坏
D
【2020浙江模拟】如图所示是恒速行驶系统示意图，其工作原理是操纵开关和车速传感器将信号送至ECU， ECU根据这些信号计算出节气门的合理开度，并给执行器发出信号调节节气门的开度，保持汽车按设定的车速行驶。
下列关于该恒速行驶控制系统的分析不正确是（ ）
A.节气门传感器不是该系统反馈装置
B.路面的坡度是该系统的干扰因素
C.控制器为ECU， 可对传感器的信号处理分析
D.车速传感器将信号传至ECU， 该信号是系统输人量
2022年1月
10.如图所示是自动扶梯上行控制系统示意图。红外传感器检测到乘客进入扶梯时，控制器控制电动机拖动扶梯快速运行，乘客离开后，扶梯慢速运行。关于该控制系统，下列说法正确的是（ ）
A.红外传感器起反馈作用
C.执行器是扶梯
B.被控对象是电动机
D.控制方式属于开环控制
D
2021年1月
9.某人脸识别门控系统的控制过程是：当摄像头检测到人脸时， Arduino主板根据设定好的程序语言， 对检测到的人脸数据分析处理，与库中存有的人脸数据对比，若对比成功，则电机转动，驱动门打开，否则发出报警声。下列分析不正确的是( )
A.Arduino主板是控制器
B.门和报警装置都是被控对象
D.电机是执行器
C.库中人脸数据是系统的输入量

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