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控制及其设计
第2课时　开环控制系统的工作过程
第四单元
输出
输入
开环
被控对象
执行器
1.红外自动水龙头工作过程：当手伸入感应区时，控制电路带动电磁阀打开，水龙头自动出水。
将下列控制系统的方框图补充完整
人手信号
控制电路
电磁阀
电磁阀打开
水龙头开关
水龙头出水
2.公交车自动车门工作原理：驾驶员一按开关，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闭。
将下列控制系统的方框图补充完整
按开关
控制电路
电磁阀
推动活塞
车门
车门开或闭
3.音乐喷泉的工作过程：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，水柱就低。音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。
将下列控制系统的方框图补充完整
音乐
声-电转换装置
水泵
水泵转速
水柱
水柱的高低
答案速对
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B D A A A D B B A A
11 12 13 14 15
D C D A D
考点1　开环控制系统的特征
1.判断某个控制系统是否为开环控制系统，依据是（　　）
A.输入量是否对系统的控制产生影响
B.输出量是否对系统的控制产生影响
C.控制量是否对系统的控制产生影响
D.设定量是否对系统的控制产生影响
B
√
开环控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。
2.下图所示为汽车速度监测系统，测速雷达测量车速，经控制器判断后，控制摄像头将超速车辆的图像信息记录下来，作为违章处罚的证据。该速度监测系统中的被控对象是(　　)
A.汽车 B.测速雷达
C.速度显示器 D.摄像头
D
√
由题干可知，该控制系统的目的是通过摄像头将超速车辆的图像信息记录下来，说明输出量是图像信息，被控对象为摄像头。
考点2　开环控制系统的基本组成
3.小明想为家中的花搭建一个定时浇水控制系统，用雨水收集箱中的水定时为家中的花浇水。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，从雨水收集箱抽水。该控制系统的控制器是(　　)
A.定时器 B.水泵
C.水管 D.花盆
A
√
由题图可知，该控制系统的控制器是定时器。
4.[真题改编]下图所示是小明设计的新型路灯系统，该系统包括交通拥堵预警、雾霾监测、太阳能发电等子系统。当检测到路面车流量高于设定值时，交通拥堵预警子系统中的彩色LED灯闪烁。交通拥堵预警子系统的输出量是(　　)
A.彩色LED灯闪烁或不闪烁
B.路面车流量
C.摄像头
D.雾霾检测仪　　　　　　
A
√
交通拥堵预警子系统的被控对象是彩色LED灯，因此输出量是其闪烁或不闪烁。
5.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
A
√
考点3　开环控制系统的工作过程
喷水控制子系统中，控制器是PLC，执行器是增压泵，控制量是增压泵产生的高压水量，被控对象是喷头。方框图：
6.下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
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
D
√
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行状态，输出量是扶梯的运行速度。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：
7.如图所示的手持金属探测器，当检测到金属时，探测器就会发出尖锐的鸣叫。其工作原理是：金属进入中央发射线圈的高频磁场，两侧接收线圈的电压平衡就被打破，产生一个感应电压，由控制器进行放大处理，驱动开关闭合，蜂鸣器发出报警声。下列关于该控制系统的分析中不正确的是(　　)
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
√
该控制系统的输入量是检测到的感应电压，执行器是开关，被控对象是蜂鸣器，输出量是蜂鸣器有无发出报警声；该系统输出量不对系统的控制产生任何影响，属于开环控制系统。
8.下图所示是小型柑橘自动分级系统和爬坡输送带。在实际使用过程中，小明发现爬坡输送带与自动分级系统中间可增加一个90°自动倾倒装置，他的设计构思如下：将自动倾倒装置放置在已有的平台底座上，在检测到水果筐的压力信号后，控制电路启动电机，使倾倒装置倾倒90°，倾倒完成后村民只需取走空筐，从而减轻工作强度。该倾倒装置控制系统的方框图是 （　　）
B
√
分析控制过程可知，输入量是水果筐压力信号，控制器是控制电路，执行器是电机，控制量是电机转动，被控对象是倾倒装置，输出量是倾倒90°。
9.下图所示是石材切割机工作原理图。通过人机界面将石材的切割参数输入控制器，控制器通过继电器控制各个电机工作，工作台将石材移至设定位置，横梁下降，刀盘旋转并沿着横梁进给，完成切割。电机上的旋转编码器将电机的旋转量转换为计数脉冲信号，送入控制器进行运算，控制器获得各个方向的间接位移量，并与设定值比较，当达到设定值时控制器控制相应的电机停止转动。该切割机的电机驱动控制系统中的被控对象是(　　)
A.电机 B.刀盘
C.横梁 D.石材
A
电机驱动控制系统的目的是控制电机的转动，故被控对象是电机。
√
10.倒车雷达是汽车的安全辅助装置，主要由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等部分组成。倒车雷达的工作原理是由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，报警器发出不同频率的警报，从而帮助驾驶员更好地判断是否该停车。关于该报警控制系统，下列说法中正确的是(　　)
A.输入量是超声波信号
B.控制器是雷达探头
C.被控对象是汽车
D.输出量是与障碍物的间距
A
√
由题可知，该系统的工作过程为雷达探头发出超声波，系统中的控制器接收信号后进行分析处理，根据距离的远近，控制报警器发出不同频率的警报，故输入量是超声波信号，控制器和执行器在题中没有具体说明，被控对象是报警器，输出量是不同频率的警报。
11.下图所示为一种足球门线判定系统。该系统使用一组高速摄像机作为视频输入，每台摄像机从不同角度跟踪足球。计算机综合多路信号形成实时、快速、准确的判定。如果判定结果是足球已经整体越过球门线，则计算机会生成一个信号。该信号使裁判的手表产生振动，提示可以判定进球。以手表内的振动马达为被控对象，从控制角度看，下列分析不正确的是（　　）
A.计算机是该控制系统的控制器
B.被控量是振动马达的振动
C.该系统是开环控制系统
D.控制量是计算机的输出信号
D
√
控制量是执行器的输出信号，计算机是控制器。
12.小明搭建的智能浇水控制系统如图所示，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.该系统属于开环控制
C
√
由题可知，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。
13.[2026台州期中]下图所示为某停车场自动门禁系统，其工作过程如下：当汽车入场时，入口摄像机采集车牌信息并传至PLC，PLC记录车辆相关信息及入场时间后，发出指令驱动电机开启入口道闸放行，当地感线圈检测到车辆完全入场后，电机驱动入口道闸落下；当汽车驶出停车场时，出口摄像机采集车牌信息上传至PLC，PLC按规则计费并通过显示屏显示停车费用，车主扫码支付成功后，PLC驱动电机开启出口道闸，待地感线圈检测到车辆完全驶出后，电机驱动出口道闸落下。下列从控制系统角度进行的分析中，不恰当的是 （　　）
A.该系统是开环控制系统
B.电机是执行器之一
C.该控制系统有多个被控对象
D.PLC为控制器，其发出的指令属于控制量
D
√
控制量是执行器的输出信号，控制器发出的指令是控制信号。
14.指纹锁的工作原理是：指纹采集模块通过图像传感器采集到指纹信息，传给单片机，单片机将采集到的信息与指纹库中的指纹信息进行比对，验证其合法性。若比对成功则发出开锁指令，继电器吸合控制电磁锁开锁，屏幕同时显示当前指纹的ID编号；反之，单片机则发出控制指令，使蜂鸣器发出报警声，同时显示器显示开锁失败。结合指纹开锁过程，下列分析错误的是（　　）
A.该控制系统的控制量是开锁指令
B.指纹锁是开环电子控制系统
C.该控制系统的控制器是单片机
D.该控制系统的被控对象是门锁
A
√
控制量是执行器的输出信号，根据指纹锁的工作过程可知，开锁指令是单片机发出的信号，单片机是控制器，执行器应为继电器。
15.下图所示为小明设计的一款分拣器的原理图。当传感器检测到的物料材质为对应材质时，由PLC控制柜控制相应的气缸推出，使物料离开传送带，进入相应滑槽，实现不同物料分类的功能。分拣控制系统主要是让不同物料分类，在该系统中，若将物料作为被控对象，则下列分析正确的是（　　）
A.该控制系统属于手动控制系统
B.执行器是PLC控制柜
C.输入量是物料的运行速度
D.控制量是气缸的伸缩量
D
√
分拣控制系统是自动、开环控制系统，输入量是物料材质信号，控制器是PLC控制柜，执行器是气缸，控制量是气缸的伸缩量，被控对象是物料，输出量是物料离开传送带，D项正确。
（1）下列关于该系统的子系统划分正确的是________（单选）。
A.报警子系统、烟雾检测子系统、滑道逃生子系统
B.报警子系统、逃生子系统、缓降缆绳控制子系统
C.报警子系统、滑道逃生子系统、救生舱逃生子系统
16.[2026衢州期末]为解决高层建筑居民的火灾逃生问题，小明团队设计了如图所示的应急逃生系统。烟雾传感器检测到浓烟信号，声光报警器报警，青壮年通过滑道逃生，老人、小孩则通过救生舱逃生。请完成以下任务：
C
可以根据逃生系统的功能进行划分。
（2）报警子系统的工作流程：传感器检测到烟雾浓度超标时，发送信号给控制器，控制器通过电子开关启动报警器报警，该子系统的执行器是________（单选）。
A.声光报警器
B.电子开关
C.火灾烟雾
16.[2026衢州期末]为解决高层建筑居民的火灾逃生问题，小明团队设计了如图所示的应急逃生系统。烟雾传感器检测到浓烟信号，声光报警器报警，青壮年通过滑道逃生，老人、小孩则通过救生舱逃生。请完成以下任务：
B
报警子系统中被控对象是报警器，对报警器进行直接控制的是电子开关，因此电子开关是执行器。
（3）救生舱逃生子系统的工作过程：逃生人员进入救生舱后，拉动舱内的拉杆下降逃生。该子系统的被控对象是________（单选）。
A.缓降缆绳
B.锁定装置
C.救生舱
D.拉杆
16.[2026衢州期末]为解决高层建筑居民的火灾逃生问题，小明团队设计了如图所示的应急逃生系统。烟雾传感器检测到浓烟信号，声光报警器报警，青壮年通过滑道逃生，老人、小孩则通过救生舱逃生。请完成以下任务：
C
救生舱逃生子系统的目的是使救生舱下降，故被控对象是救生舱。
（4）为确保安全，下列关于应急逃生系统的优化措施合理的有________（多选）。
A.救生舱采用耐高温和绝热性更好的复合材料
B.将金属齿轮组换成热塑性齿轮组，降低成本
C.逃生滑道中增加阻尼装置以控制下滑速度
D.救生舱底部增加缓冲装置
16.[2026衢州期末]为解决高层建筑居民的火灾逃生问题，小明团队设计了如图所示的应急逃生系统。烟雾传感器检测到浓烟信号，声光报警器报警，青壮年通过滑道逃生，老人、小孩则通过救生舱逃生。请完成以下任务：
ACD
为降低成本更换齿轮组的材质会引发安全事故，热塑性材料不耐高温，会导致逃生系统失效。

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