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课时2　开环控制系统的工作过程
第四章　控制及其设计
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　理解控制系统
任何控制都要通过_______________来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为____________。控制系统的______与______之间有一定的对应关系。
若干个环节
控制系统
输出
输入
任务二　分析开环控制系统工作过程
1.控制系统的方框图
在控制系统中，为了方便分析，常采用______来表示系统的环节，用_______________来表示系统信号传递的方向，这种图称为________________________，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
方框
单向信号线
控制系统的方框图
2.开环控制系统
(1)控制系统的输出量不对_________________________________，这种控制系统称为开环控制系统。
(2)开环控制系统的方框图
输入量：控制系统的_________；
控制器：对输入信号进行______并______控制命令的装置或元件；
执行器：直接对____________进行控制的装置或元件；
控制量：执行器的____________；
被控对象：控制系统中所要控制的______或____________；
输出量：控制系统所要控制的量。
系统的控制产生任何影响
给定量
处理
发出
被控对象
输出信号
装置
生产过程
(3)开环控制系统工作过程
当人走近自动门时，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，如果没有人在自动门检测范围内，就通知电机做反向运转，使门关闭。
控制器对输入信号进行分析，发出控制命令给执行器，执行器发出信号直接对被控对象进行控制，从而实现控制目的。
例：自动门控制系统
(4)开环控制系统常见案例
案例导学厘清重难点
2
重难点1　被控对象的确定
找被控对象要二看：一看，系统名称；二看，系统控制的目的。通过这两看可以找出被控对象。
例1 如图是某小区电梯监管系统示意图。该系统通过电梯轿厢内电瓶车检测智能摄像机，能准确区分电瓶车与其他车辆，当检测到电瓶车进电梯后，发出声光报警，并将信息关联至楼控系统，使得电梯门无法关闭。管理员看到可视化报警弹窗后，通过客户端远程喊话教育，并手动解除报警，恢复电梯运行，系统安全可靠。楼控系统的被控对象是　(　　)
解析　根据题干“当检测到电瓶车进电梯后，发出声光报警，并将信息关联至楼控系统，使得电梯门无法关闭”，可推断楼控系统的目的是控制电梯门的开关，故被控对象应为电梯。
D
A.电梯中的人 B.电瓶车 C.摄像机 D.电梯
变式训练1 某校学生设置了雨天自动关窗装置，其工作原理是：下雨时，湿度传感器把检测到的雨水信号传给放大及处理电路，启动电动机关闭窗户。关于这个控制系统，下列说法正确的是(　　)
A.雨水信号是输出量 B.控制器是电动机
C.执行器是湿度传感器 D.被控对象是窗户
解析　输入量是检测到的雨水信号，输出量是窗户的关闭，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。控制器是放大及处理电路，执行器是电机，被控对象是窗户，选项D正确。
D
重难点2　开环控制系统的判断
(1)开环的特点
①输入量决定输出量，并且一一对应；②控制的目的在输出端；③开环也可能有检测装置。
(2)开环的判断方法
①根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程不产生影响；
②根据开环控制的目的判断：开环的输出量一般有两个对立的状态(如：门的开与关)；
③根据有无反馈判断：开环无反馈，闭环有反馈。
例2 如图是一款遥控机器人，底部装有灵活的滑轮，可以实现定向移动。当用户按下遥控器上的前后左右等按钮，机器人内部红外接收装置接收到信号后，控制装置发出指令，电机带动滑轮完成相应动作，下列关于遥控机器人动作控制系统的说法中正确的是(　　)
解析　由描述可知，这是开环控制系统，该控制系统属于自动控制，被控对象是遥控机器人，控制器是控制装置。
D
A.该控制系统属于人工控制 B.控制器是红外接收装置
C.被控对象为电机 D.控制方式为开环控制
变式训练2 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(　　)
解析　分析控制过程可知，自动扶梯控制系统的输入量是红外传感器检测到的人体信号，红外传感器起检测作用，执行器是电动机，被控对象是扶梯，控制量是电动机的运动状态，输出量是扶梯的运行状态。控制过程中输出量不对系统的控制产生影响，是开环控制系统。方框图：
D
A.红外传感器检测的是输入量 B.被控对象是电动机
C.执行器是扶梯 D.控制方式属于开环控制
重难点3　输入量、输出量的确定
(1)根据控制目的或被控对象找输出量；(2)根据输出量找输入量。
例3 (2021年1月选考真题)如图所示经改进的某储油罐清洗系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和抽水控制子系统。喷水控制子系统工作过程：PLC根据检测装置检测到的污水中的含污量，控制增压泵产生高压水，通过喷头冲洗油罐。抽水控制子系统中，PLC控制真空泵将油罐中的污水抽到污水箱。下列关于喷水控制子系统的分析中正确的是(　　)
解析　输出量为喷水量，喷头就是被控对象，PLC具有控制和发送指令的功能，作为控制器，它接收到的是输入量，因此输入为检测到的污水量，PLC直接控制增压泵，因此增压泵是执行器，选项A正确。
A
A.输入量是含污量 B.控制器是增压泵
C.被控对象是清水箱 D.控制量是PLC的输出信号
变式训练3 如图所示是一款汽车卸煤喷水系统。检测装置采集运煤汽车到位及离开信号，并将采集的信号传到控制器，控制器根据预设的程序指令，控制电磁阀定时开启，除尘喷头持续喷水，清除因汽车卸煤产生的煤尘。下列有关该喷水系统说法正确的是(　　)
解析　输入量是运煤汽车到位及离开信号，输出量是喷水量，输出对输入没有影响，该系统是开环控制系统，被控对象是除尘喷头，执行器是电磁阀，选项D正确。
D
A.执行器是除尘喷头 B.被控对象是煤尘
C.输入量是卸煤车间的煤尘量 D.输出量是持续喷水
重难点4　执行器的确定
执行器是直接对被控对象进行控制的装置或元件，可以根据控制器或被控对象确定执行器。
例4 某疲劳驾驶提醒系统的控制结构示意图如图所示，该提醒系统由摄像头、控制中心、提醒装置三部分构成，首先通过摄像头摄取驾驶人员的人脸状态信息，通过控制中心与预设的疲劳状态的人脸特征比对，确定驾驶人员处于疲劳驾驶时，通过继电器控制声音震动提醒装置，发出声音和震动。下列关于该控制系统的分析中正确的是(　　)
解析　输入量是检测到的人脸状态信息，输出量是声音和震动，这是开环控制；控制器是控制中心，执行器是继电器，控制量是继电器的通断，被控对象是声音震动提醒装置，选项D正确。
D
A.被控对象是人
B.输入量是设定的疲劳状态人脸信息
C.控制量是声音和震动
D.执行器是继电器
变式训练4 如图所示是一款防瞌睡帽。该帽子内置加速度计和陀螺仪，能感知驾驶员的头部动作，并利用智能算法较为准确地比较区分驾驶员瞌睡动作与检查仪表盘、看后视镜等驾车动作。一旦该帽子中的主控制器确认为驾驶员瞌睡中，会发出指令使电子开关闭合，从而发出声音、光线、震动等叫醒驾驶员。下列关于该控制系统的分析中正确的是(　　)
A
A.执行器是电子开关
B.被控对象是驾驶员
C.控制量是声音、光线、震动等信号
D.输入量是加速度计和陀螺仪
解析　输入量是一种状态或者是种信号，不是装置或元件，选项D错误；输入量是检测到瞌睡信号，输出量是声音、光线、震动，该控制系统是开环控制，被控对象是帽子，控制器是主控制器，执行器是电子开关，控制量是电子开关的通断，选项A正确。
重难点5　控制量的确定
执行器的输出信号是控制量，找控制量先找执行器。控制器发出的信号不是控制量。
A.输入量是雨水、阳光信号
B.控制量是前杆的位移量
C.执行器是电机
D.被控对象是遮阳篷
解析　输入量是检测到的雨水、阳光信号，输出量是遮阳棚的展开，输出量不对输入量产生影响，这是开环控制系统，被控对象是遮阳棚，执行器是电机，控制量是电机的转动量，选项B错误。
B
A.控制器是微处理器 B.控制量是障碍物与人的距离
C.被控对象是手表 D.执行器是震动马达
解析　输入量是检测到盲人与障碍物距离，输出量是手表的震动频率，输出量不对输入量产生影响，这是开环控制系统；控制器是微处理器，执行器是震动马达，被控对象是手表，控制量是马达的转速，选项B错误。
B
随堂达标检测
3
1.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(　　)
C
A.传感器 B.控制器
C.继电器 D.插头
2.如图所示为手电筒门把手，具备光控感应，有光的情况下是不亮的，在夜晚能自动亮灯。在应急情况下，通过亮起的灯光指引方向，也可取出作为手电筒使用。下列关于手电筒门把手自动亮灯控制的说法正确的是(　　)
B
解析　A项，该控制是自动控制；C项，该自动亮灯控制系统需要分辨不同的场景，所以需要检测装置；D项，该控制系统可以采用光控检测控制装置作为控制器。
A.该控制是手动控制 B.被控对象是灯
C.该控制系统不需要检测装置 D.只能用定时器作为控制器
A.输出量是出水量 B.继电器、水泵是执行器
C.时间设定开关是控制器 D.该系统属于开环控制
C
解析　由题意可知，时间设定开关是输入装置，用于输入设定的时间，控制器应为UNO主板。
A.执行器为电机 B.被控量为电机的转动
C.被控对象为遥控机器人 D.控制方式为开环控制
B
解析　被控量即输出量，该控制过程中﹐被控量为遥控机器人的定向移动，电机的转动为控制量。
5.如图所示是停车场收费系统示意图，该系统由入口控制子系统和出口控制子系统组成。当入口处的地感线圈检测到有车辆驶入，车位显示器会显示可以停靠的车位数，入口控制器控制道闸开启；当出口处的地感线圈检测到有车辆驶出，出口控制器计算停车费用并在计费显示器上显示，收费完成后道闸开启放行车辆。关于该系统中的出入口道闸升降控制，下列说法正确的是(　　)
A
A.该控制系统控制方式为开环控制
B.控制量为出入车流量
C.地感线圈检测该控制系统的被控量
D.被控对象为出入车辆
A.该控制系统通过油压传递力，存在液压控制
B.该控制系统的被控对象是活塞与摩擦块
C.该控制系统的控制量是摩擦块与制动盘摩擦力的大小
D.该控制系统是开环控制系统
B
解析　该控制系统的被控对象是制动盘。
4
课时分层训练
基础巩固篇
素养提升篇
1.根据消防要求，仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时，电子开关被接通，报警器发出声光信号进行报警。关于该报警控制系统，下列说法中正确的是(　　)
A.输入量是设定浓度值 B.控制量是电子开关的通与断
C.被控对象是仓库、图书馆等场所 D.控制器是烟雾探测器
B
解析　输入量是检测到的烟雾浓度，输出量是声光报警信号，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。控制器题目中没有给出，可以是控制电路，烟雾探测器的作用是获取输入量，选项B正确。
A.该控制的控制器是杠杆系统
B.该控制的输出量是鱼竿的锁紧或松开
C.该控制的控制量是机械传动结构受到的压力
D.执行器是咬合器
C
解析　输入量是检测到的机械传动结构受到的压力，输出量是鱼竿的锁紧或松开，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。控制器是杠杆系统，执行器是咬合器，被控对象是鱼竿，选项C错误。
A.控制量是乘客的体温 B.控制器是信号处理系统
C.该控制系统是开环控制 D.该系统有检测装置
A
解析　输入量是检测到的红外信号(乘客体温)，输出量是显示器闪烁及报警器的报警声，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。控制器是信号处理系统，被控对象是报警器和显示器，选项A错误。
A.该控制系统是开环控制系统
B.执行器是接收线圈
C.输出量是蜂鸣器有无报警声
D.被控对象是蜂鸣器
B
解析　输入量是检测到的红外信号(乘客体温)，输出量是显示器闪烁及报警器的报警声，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。执行器是开关，被控对象是蜂鸣器，选项B错误。
A.开门控制系统的输入量是探头
B.开门控制系统输出量为门的开启
C.关门控制系统执行器为电动机
D.关门控制系统输入量为设定时间
A
解析　开门控制系统：输入量是检测到的人体信号，输出量是门的打开，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是控制电路，执行器是电动机，被控对象是门；关门控制系统是定时控制系统，属于开环控制，输入量是设定时间，控制器是控制电路，执行器是电动机，被控对象是门，输出量是门的关闭，选项A错误。
6.如图所示是一款通过水温的变化改变LED灯颜色的智能水杯，当水温低于37 ℃，颜色为绿色，37 ℃到50 ℃为橙黄色，50 ℃以上为红色。关于该水杯颜色变化的控制，下列说法正确的是(　　)
A
解析　输入量是检测到的水温，输出量是灯的颜色，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。被控对象是LED灯，选项A正确。
A.输入量是水温 B.被控对象是水杯
C.控制器是LED灯 D.执行器是LED灯
7.如图所示为动车自动检票机，乘客刷卡后，控制中心比对信息，若无误则向电机发送指令，闸门开启，开启后一定时间内自动关闭。关于该开门控制系统，以下说法正确的是(　　)
B
解析　输入量是检测到的刷卡信息，输出量是闸门的打开，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制是自动控制，控制器是控制中心，执行器是电机，控制量是电机转动方向，被控对象是闸门，选项B正确。
A.执行器是单片机 B.控制量是电机转动方向
C.被控对象是电机 D.控制属于人工控制
8.如图所示是人行道喷水警示控制系统示意图，在红灯时段微波传感器检测到行人越过边界时，控制器启动水泵使喷头喷出水雾，以警示行人。关于该控制系统，以下说法中正确的是(　　)
D
解析　输入量是行人越过边界信号，输出量是喷出的水雾，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是控制器，执行器是水泵，控制量是转动量，被控对象是喷头，选项D正确。
A.被控对象是人行道 B.控制属于人工控制
C.输入量是微波传感器 D.执行器是水泵
9.如图所示为一款数字扭矩扳手，可以预设扭力值，使用该扳手拧紧螺帽时，高精度扭矩传感器灵敏有效地将施加的扭矩转变为电信号，当施加扭矩达到预设扭力数值时，控制电路控制电子开关闭合，发出声音提示和灯光闪烁警示。下列关于该数字扭矩扳手的报警控制系统的描述中正确的是(　　)
C
解析　输入量是高精度扭矩传感器检测到扭矩，输出量是声音提示和灯光闪烁，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是控制电路，执行器是电子开关，控制量是电子开关的开、合，被控对象是发声装置和LED灯，控制方式属于开环控制，选项C正确。
A.控制方式属于智能控制 B.输入量是预设扭力值
C.控制量是电子开关的开、合 D.输出量是实际施加扭矩
10.如图所示的抽屉，每次拉开，抽屉内的LED灯会自动点亮30秒。LED灯自动开关控制系统的输出量是(　　)
C
解析　输入量是设定时间，输出量是灯的亮灭，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是控制电路，选项C正确。
A.房间的亮度 B.抽屉的开或关
C.灯的亮或灭 D.设定的亮灯时间
11.如图所示为一款自动浇水系统，接上水龙头，接好电源，在定时器上设置好浇水时间间隔和时长，就可以开始对花卉定时滴灌或喷淋。对于该控制系统的理解，下列说法正确的是(　　)
D
解析　输入量是设定时间，输出量是滴灌或喷淋出来的水量，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是定时器，选项D正确。
A.输出量是花盆里的水 B.控制属于人工控制
C.需要传感器检测花盆的湿度 D.定时器是控制器
12.如图所示是智能控制电梯系统，它由电梯轿厢、控制器、读卡器及控制电机等组成。当使用人员刷卡后，控制器根据刷卡信息，启动电机将电梯运送到IC卡预先设定的楼层。以下关于该控制系统说法正确的是(　　)
D
A.该控制系统为人工控制
B.电梯到达指定楼层为该控制系统的控制量
C.IC卡读卡器为执行器
D.控制系统中被控对象为电梯
解析　选项A：人没有全程参与和直接参与，属于自动控制，选项错误；输入量是刷卡信息，输出量是电梯到达预定楼层，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是控制器，执行器是电机，被控对象是电梯，选项D正确。
D
13.如图所示为智能防疫红外测温安检门系统。其控制部分可分为测温子系统和声光报警子系统。测温子系统工作过程：红外自动传感器检测到的人体热辐射信号，PLC将接收到的信号换算成温度后在显示屏上显示出来。报警子系统工作过程：PLC将红外自动感应装置检测到的人体体温，与设定的体温进行比较，若人体温度超过设定温度，则接通电子开关，报警装置发出声光报警。下列关于智能防疫红外测温安检门系统的分析中正确的是(　　)
A.报警子系统的输入量是设定体温
B.测温子系统的控制量是PLC的输出信号
C.报警子系统的被控对象是人
D.测温子系统和报警子系统均为开环
解析　测温子系统(控制器是PLC，执行器题目未说明，被控对象是显示屏)；报警子系统(控制器是PLC，执行器是电子开关，被控对象是报警装置)。两个子系统都没有反馈，即都为开环控制系统。两个子系统的输入量均为红外自动传感器检测到的人体热辐射信号，选项D正确。
A.控制器是主控机
B.用户界面是输入量
C.轴块驱动器是执行器
D.该系统属于开环控制系统
B
D
2.如图所示为电梯超重报警装置，其工作过程是：控制器接收到电梯中的压力传感器检测到的载重信息后，与设定值进行比较，如果超过设定值时，电梯就会发出声光报警。下列关于该电梯超重报警装置控制系统分析中，正确的是(　　)
A.压力传感器检测的是被控量
B.控制器比较的信息是设定值与控制量
C.控制系统的输入量是报警设定值
D.控制系统的输出量是声光报警
B
A.光电门检测输入量
B.被控对象是滑块
C.控制目的是使数字计时器开始或停止计时
D.控制方式属于开环控制
C
4.自动灭火控制子系统，其工作原理是在发生火灾时传感器将信号送至消防联动控制器，控制器控制供水泵启动进行灭火。下列关于自动灭火控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.传感器检测的是输出量
B.控制器是供水泵
C.该系统属于开环控制系统
D.控制量是灭火
解析　传感器检测的是输入量，控制器是消防联动控制器，执行器是供水泵，控制量是供水泵的开启，所以选C。
A
A.凸轮的转动是输入量
B.阀门是被控对象
C.A点的行程是控制量
D.控制方式属于开环控制
解析　本题考查控制系统的概念。A.输入量是可调支点的调节位置，所以错误；B.被控对象是阀门，所以正确；C.系统是通过A来控制行程，正确；D.输入的是C点调节位置，输出是阀门的控制位置，所以是开环控制系统正确。
C
6.如图所示为防止非允许车辆强行闯入的车牌识别电动液压升降柱。车辆驶入车牌识别区域，感应检测器触发车牌识别器识别车牌信息，计算机接收到车牌的信息进行处理，判断是否为内部车辆，控制电机带动液压缸中的活塞上下运动，实现升降柱柱体的升降。关于该控制系统，下列说法中正确的是(　　)
A.被控对象是汽车
B.输出量是不同的车牌号码
C.执行器是电机和活塞模块
D.控制量是升降柱柱体的升降
B
7.如图所示为一款高铁站自动取票机，用户点击屏幕上“互联网取票”菜单命令并将身份证置于读取器位置后，电脑(单片机)接收到信息，打印车票并驱动相关电机及机械装置，将车票从取票口送出。关于自动取票机的控制，下列说法正确的是(　　)
解析　输入量是身份证信号及取票命令，输出量是车票的送出，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是电脑(单片机)，执行器是电机及机械装置，被控对象是车票；选项B正确。
A.输入量是身份证 B.被控对象是车票
C.输出量是电机的驱动 D.执行器是电脑(单片机)
B
A.控制系统是开环控制
B.控制量是按下行人过街按钮
C.“请求式信号灯”使行人过马路安全高效，体现了系统的目的性
D.设计该系统时既要保证行人安全通过，又要减少对车辆通行的影响，体现了系统分析的综合性原则
解析　输入量是行人按下行人过街按钮及机动车通行的实况，输出量是红灯转换为绿灯，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统，控制器是信号控制器，执行器应该是电子开关，控制量是开关的通断，被控对象是行人信号灯，选项A正确，选项B错误。
D
9.电梯都配有超载报警系统，其工作原理是：传感器检测电梯的载重量，控制电路进行判断，若载重量超过设定值则接通电子开关，报警器发出声、光信号进行报警。关于该报警控制系统，下列说法中正确的是(　　)
A.被控对象是电梯 B.控制器是电子开关
C.执行器是报警器 D.输出量是有、无声光信号
解析　输入量是检测到的电梯载重信号，输出量是声、光报警信号，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。控制器是控制电路，执行器是电子开关，被控对象是报警器，选项D正确。
A
10.如图所示为某番茄采摘智能机器人系统。其控制部分可分为番茄采摘控制子系统和行进驱动子系统。番茄采摘控制子系统工作过程是：工控机根据摄像机获得的数据，判定番茄是否成熟并确定其位置，然后控制机械臂和末端采摘装置，实现对成熟番茄的采摘。下列关于番茄采摘控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.摄像机获得的数据是输入量
B.工控显示器是被控对象
C.车轮是执行器
D.机械臂伸出的距离是输出量
C
11.如图所示是汽车的EPS电子辅助转向系统。其工作原理是：电子控制单元ECU根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。下列关于该控制系统的说法中，正确的是(　　)
解析　输入量是转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号，输出量是转向，控制器是电子控制单元ECU，执行器是电动机，控制量是转向助力转矩，被控对象汽车或车轮，选项C正确。
A.输出量是辅助动力 B.车速信号不属于输入量
C.控制量是转向助力转矩 D.被控对象是电动机课时2　开环控制系统的工作过程
任务一　理解控制系统
任何控制都要通过__________________来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为________________。控制系统的____________与________之间有一定的对应关系。
任务二　分析开环控制系统工作过程
1.控制系统的方框图
在控制系统中，为了方便分析，常采用________来表示系统的环节，用____________来表示系统信号传递的方向，这种图称为______________，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
2.开环控制系统
(1)控制系统的输出量不对____________：，这种控制系统称为开环控制系统。
(2)开环控制系统的方框图
输入量→→→输出量
输入量：控制系统的________；
控制器：对输入信号进行________并__________控制命令的装置或元件；
执行器：直接对____________进行控制的装置或元件；
控制量：执行器的____________；
被控对象：控制系统中所要控制的____________或____________；
输出量：控制系统所要控制的量。
(3)开环控制系统工作过程
控制器对输入信号进行分析，发出控制命令给执行器，执行器发出信号直接对被控对象进行控制，从而实现控制目的。
例：自动门控制系统当人走近自动门时，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，如果没有人在自动门检测范围内，就通知电机做反向运转，使门关闭。
(4)开环控制系统常见案例
实例 工作过程
定时浇水控制系统(定时类) →→ 将时间设定到定时浇水控制系统的定时器中，到了设定时间就自动接通水泵，开始往水管里抽水，通过调节定时器通电时长，控制滴到植物土壤中的水量
音乐喷泉控制系统 →→ 由“声—电转换装置”将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐信号强，水泵的转速就快，喷出的水柱就高。反之，音乐信号弱，水泵的转速就慢，喷出的水柱就低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应
红外线感应自动水龙头控制系统(开关类) →→ 当手伸入感应区时，控制电路控制电磁阀的打开，水龙头出水
希罗自动门控制系统(开关类) →→ 祭坛点火使容器1中的空气膨胀，水流入容器2，利用水的重力使转轴3转动，将门打开。当祭坛的火熄灭时，庙门在重锤的作用下就会自动关闭
红外线感应自动控制系统(开关类) →→ 当人走近自动门时，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
公交车自动车门控制系统(开关关) →→ 公交车一般都是折叠门，驾驶员按下开关，控制电路得到信号，使电磁阀通电推动活塞将车门打开或关上
红外线感应自动开闭垃圾桶控制系统(开关类) →→ 当人手靠近桶盖时，传感器感应到人手信号，控制电路控制电磁连杆机构打开桶盖；手远离桶盖后，控制电路延时10 s后桶盖自动关闭
火灾自动报警控制系统(检测报警类) →
重难点1　被控对象的确定
找被控对象要二看：一看，系统名称；二看，系统控制的目的。通过这两看可以找出被控对象。
例1 如图是某小区电梯监管系统示意图。该系统通过电梯轿厢内电瓶车检测智能摄像机，能准确区分电瓶车与其他车辆，当检测到电瓶车进电梯后，发出声光报警，并将信息关联至楼控系统，使得电梯门无法关闭。管理员看到可视化报警弹窗后，通过客户端远程喊话教育，并手动解除报警，恢复电梯运行，系统安全可靠。楼控系统的被控对象是　(　　)
A.电梯中的人 B.电瓶车
C.摄像机 D.电梯
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练1 某校学生设置了雨天自动关窗装置，其工作原理是：下雨时，湿度传感器把检测到的雨水信号传给放大及处理电路，启动电动机关闭窗户。关于这个控制系统，下列说法正确的是(　　)
A.雨水信号是输出量
B.控制器是电动机
C.执行器是湿度传感器
D.被控对象是窗户
重难点2　开环控制系统的判断
(1)开环的特点
①输入量决定输出量，并且一一对应；②控制的目的在输出端；③开环也可能有检测装置。
(2)开环的判断方法
①根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程不产生影响；
②根据开环控制的目的判断：开环的输出量一般有两个对立的状态(如：门的开与关)；
③根据有无反馈判断：开环无反馈，闭环有反馈。
例2 如图是一款遥控机器人，底部装有灵活的滑轮，可以实现定向移动。当用户按下遥控器上的前后左右等按钮，机器人内部红外接收装置接收到信号后，控制装置发出指令，电机带动滑轮完成相应动作，下列关于遥控机器人动作控制系统的说法中正确的是(　　)
A.该控制系统属于人工控制
B.控制器是红外接收装置
C.被控对象为电机
D.控制方式为开环控制
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变式训练2 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.红外传感器检测的是输入量
B.被控对象是电动机
C.执行器是扶梯
D.控制方式属于开环控制
重难点3　输入量、输出量的确定
(1)根据控制目的或被控对象找输出量；(2)根据输出量找输入量。
例3 (2021年1月选考真题)如图所示经改进的某储油罐清洗系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和抽水控制子系统。喷水控制子系统工作过程：PLC根据检测装置检测到的污水中的含污量，控制增压泵产生高压水，通过喷头冲洗油罐。抽水控制子系统中，PLC控制真空泵将油罐中的污水抽到污水箱。下列关于喷水控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.输入量是含污量
B.控制器是增压泵
C.被控对象是清水箱
D.控制量是PLC的输出信号
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变式训练3 如图所示是一款汽车卸煤喷水系统。检测装置采集运煤汽车到位及离开信号，并将采集的信号传到控制器，控制器根据预设的程序指令，控制电磁阀定时开启，除尘喷头持续喷水，清除因汽车卸煤产生的煤尘。下列有关该喷水系统说法正确的是(　　)
A.执行器是除尘喷头
B.被控对象是煤尘
C.输入量是卸煤车间的煤尘量
D.输出量是持续喷水
重难点4　执行器的确定
执行器是直接对被控对象进行控制的装置或元件，可以根据控制器或被控对象确定执行器。
例4 某疲劳驾驶提醒系统的控制结构示意图如图所示，该提醒系统由摄像头、控制中心、提醒装置三部分构成，首先通过摄像头摄取驾驶人员的人脸状态信息，通过控制中心与预设的疲劳状态的人脸特征比对，确定驾驶人员处于疲劳驾驶时，通过继电器控制声音震动提醒装置，发出声音和震动。下列关于该控制系统的分析中正确的是(　　)
A.被控对象是人
B.输入量是设定的疲劳状态人脸信息
C.控制量是声音和震动
D.执行器是继电器
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变式训练4 如图所示是一款防瞌睡帽。该帽子内置加速度计和陀螺仪，能感知驾驶员的头部动作，并利用智能算法较为准确地比较区分驾驶员瞌睡动作与检查仪表盘、看后视镜等驾车动作。一旦该帽子中的主控制器确认为驾驶员瞌睡中，会发出指令使电子开关闭合，从而发出声音、光线、震动等叫醒驾驶员。下列关于该控制系统的分析中正确的是(　　)
A.执行器是电子开关
B.被控对象是驾驶员
C.控制量是声音、光线、震动等信号
D.输入量是加速度计和陀螺仪
重难点5　控制量的确定
执行器的输出信号是控制量，找控制量先找执行器。控制器发出的信号不是控制量。
例5 如图所示是一款自动伸缩式遮阳篷的示意图，当传感器检测到雨水、阳光时，将感应信号发送给控制器，启动电机展开遮阳篷。关于该控制系统，下列说法中不正确的是(　　)
A.输入量是雨水、阳光信号
B.控制量是前杆的位移量
C.执行器是电机
D.被控对象是遮阳篷
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变式训练5 如图所示是一款盲人导航手表，手表内的声呐和传感器测量障碍物与人的距离，并将信号发送给微处理器，随着盲人与障碍物距离的缩短，手表上的震动马达震动加快，使手表的震动频率加快。关于该控制系统，下列说法中不正确的是(　　)
A.控制器是微处理器
B.控制量是障碍物与人的距离
C.被控对象是手表
D.执行器是震动马达
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1.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
2.如图所示为手电筒门把手，具备光控感应，有光的情况下是不亮的，在夜晚能自动亮灯。在应急情况下，通过亮起的灯光指引方向，也可取出作为手电筒使用。下列关于手电筒门把手自动亮灯控制的说法正确的是(　　)
A.该控制是手动控制
B.被控对象是灯
C.该控制系统不需要检测装置
D.只能用定时器作为控制器
3.如图所示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。若以出水管作为被控对象，则下列关于该浇水子系统的分析中不正确的是(　　)
A.输出量是出水量
B.继电器、水泵是执行器
C.时间设定开关是控制器
D.该系统属于开环控制
4.如图所示是一款遥控机器人，底部滑轮可以实现定向移动。当机器人内的红外接收装置接收到用户按下遥控器的前后左右等信号后，控制装置发出指令，驱动电机带动滑轮完成相应动作。关于机器人动作控制系统，下列说法中不正确的是(　　)
A.执行器为电机
B.被控量为电机的转动
C.被控对象为遥控机器人
D.控制方式为开环控制
5.如图所示是停车场收费系统示意图，该系统由入口控制子系统和出口控制子系统组成。当入口处的地感线圈检测到有车辆驶入，车位显示器会显示可以停靠的车位数，入口控制器控制道闸开启；当出口处的地感线圈检测到有车辆驶出，出口控制器计算停车费用并在计费显示器上显示，收费完成后道闸开启放行车辆。关于该系统中的出入口道闸升降控制，下列说法正确的是(　　)
A.该控制系统控制方式为开环控制
B.控制量为出入车流量
C.地感线圈检测该控制系统的被控量
D.被控对象为出入车辆
6.如图所示为汽车制动控制系统局部原理图。踩刹车时，通过油压传递力，推动活塞，使摩擦块与制动盘间的摩擦力增大，控制制动盘的速度，实现制动控制。下列关于该控制系统的分析不正确的是(　　)
A.该控制系统通过油压传递力，存在液压控制
B.该控制系统的被控对象是活塞与摩擦块
C.该控制系统的控制量是摩擦块与制动盘摩擦力的大小
D.该控制系统是开环控制系统
课时2　开环控制系统的工作过程
任务清单与知识构建
任务一
若干个环节　控制系统　输出　输入
任务二
1.方框　单向信号线　控制系统的方框图
2.(1)系统的控制产生任何影响　(2)给定量　处理　发出　
被控对象　输出信号　装置　生产过程　
案例导学厘清重难点
例1　D　[根据题干“当检测到电瓶车进电梯后，发出声光报警，并将信息关联至楼控系统，使得电梯门无法关闭”，可推断楼控系统的目的是控制电梯门的开关，故被控对象应为电梯。]
变式训练1　D　[输入量是检测到的雨水信号，输出量是窗户的关闭，输出量不对输入量产生影响，控制系统属于开环控制系统。控制器是放大及处理电路，执行器是电机，被控对象是窗户，选项D正确。]
例2　D　[由描述可知，这是开环控制系统，该控制系统属于自动控制，被控对象是遥控机器人，控制器是控制装置。]
变式训练2　D　[分析控制过程可知，自动扶梯控制系统的输入量是红外传感器检测到的人体信号，红外传感器起检测作用，执行器是电动机，被控对象是扶梯，控制量是电动机的运动状态，输出量是扶梯的运行状态。控制过程中输出量不对系统的控制产生影响，是开环控制系统。方框图：]
例3　A　[输出量为喷水量，喷头就是被控对象，PLC具有控制和发送指令的功能，作为控制器，它接收到的是输入量，因此输入为检测到的污水量，PLC直接控制增压泵，因此增压泵是执行器，选项A正确。]
变式训练3　D　[输入量是运煤汽车到位及离开信号，输出量是喷水量，输出对输入没有影响，该系统是开环控制系统，被控对象是除尘喷头，执行器是电磁阀，选项D正确。]
例4　D　[输入量是检测到的人脸状态信息，输出量是声音和震动，这是开环控制；控制器是控制中心，执行器是继电器，控制量是继电器的通断，被控对象是声音震动提醒装置，选项D正确。]
变式训练4　A　[输入量是一种状态或者是种信号，不是装置或元件，选项D错误；输入量是检测到瞌睡信号，输出量是声音、光线、震动，该控制系统是开环控制，被控对象是帽子，控制器是主控制器，执行器是电子开关，控制量是电子开关的通断，选项A正确。]
例5　B　[输入量是检测到的雨水、阳光信号，输出量是遮阳棚的展开，输出量不对输入量产生影响，这是开环控制系统，被控对象是遮阳棚，执行器是电机，控制量是电机的转动量，选项B错误。]
变式训练5　B　[输入量是检测到盲人与障碍物距离，输出量是手表的震动频率，输出量不对输入量产生影响，这是开环控制系统；控制器是微处理器，执行器是震动马达，被控对象是手表，控制量是马达的转速，选项B错误。]
随堂达标检测
1.C
2.B　[A项，该控制是自动控制；C项，该自动亮灯控制系统需要分辨不同的场景，所以需要检测装置；D项，该控制系统可以采用光控检测控制装置作为控制器。]
3.C　[由题意可知，时间设定开关是输入装置，用于输入设定的时间，控制器应为UNO主板。]
4.B　[被控量即输出量，该控制过程中﹐被控量为遥控机器人的定向移动，电机的转动为控制量。]
5.A
6.B　[该控制系统的被控对象是制动盘。]

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