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控制及其设计
第3课时　闭环控制系统的工作过程
第四单元
检测装置
反馈
比较
预期
被控量
1.红绿灯定时控制系统属于闭环控制系统。（　　）
2.存在检测装置就一定存在反馈。（　　）
3.开环控制系统可以消除干扰。（　　）
4.在控制系统中，引起被控量变化的各种因素都可以视为干扰因素。（　　）
5.恒温式燃气热水器的温度控制系统为闭环控制系统，可以根据需要设置出水的温度。该温度控制系统中，进水的温度是干扰因素。（　　）
6.列车司机用锤子敲击车轮，通过声音判断有无故障，属于黑箱方法。（　　）
×
判断正误，正确的画“√”错误的画“×”
√
×
×
×
√
答案速对
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D D C C D D A B B C
11 12 13 14 15 16 17 18
B D B A D C B B
考点1　闭环控制系统的基本组成
1.下图所示为某造纸厂采用的纸张厚度自动控制系统。其工作原理为：β射线穿过纸，在另一侧β射线接收器接收β射线，如果纸偏厚或偏薄，穿过纸以后的β射线就会变化，控制器根据接收到的变化发出指令，控制轧机中的轧辊调整装置来调整轧辊之间的间隙，控制纸张达到要求的厚度。该控制系统中，输入量是（　　）
A.轧辊之间的间隙
B.输入纸浆的厚度
C.加工出来的纸张厚度
D.设定的纸张厚度
D
√
由题意可知，纸张厚度自动控制系统的目的是控制纸张达到要求的厚度，控制过程中存在反馈，是闭环控制。因此输入量应为设定的纸张厚度。
2.下图所示为恒压供水控制系统示意图，其工作过程为：压力传感器实时监测出水管中的压力值，并将监测数据传送至控制器，控制器将接收到的实际压力值与设定压力值进行对比，如有偏差，便调节水泵的输出流量，从而实现恒压供水的目标。下列属于水压控制子系统的执行器的是（　　）
A.压力传感器
B.水压表
C.水管
D.水泵
D
√
恒压供水控制系统的目的是通过水泵调节来实现的，执行器是水泵。
3.下图是中央空调内部简易结构示意图，内置温度控制子系统和空气质量调节子系统。其温度控制子系统的工作原理为：当温度传感器检测到室温与设定值不一致时，温度控制器控制电动调节阀，将热风或冷风通过风机，由风门送入房间，实现温度调节。室内温度控制子系统的被控对象是(　　)
A.风门
B.电动调节阀
C.房间
D.风机
C
√
将房间的温度通过检测装置反馈到输入端，当与设定温度不一致时，控制电动调节阀和风机工作，实现房间内的温度稳定，该控制为闭环控制。输入量为设定温度，输出量为房间实际温度，被控对象为房间，执行器为电动调节阀。
4.下图所示是储气罐气压控制系统原理图,当检测装置检测到储气罐中的气压低于设定值时,控制器控制压缩机运转,使储气罐的气压升高到设定值。该控制系统的方框图是(　　)
C
根据图示及题意可知，该系统存在反馈，应为闭环控制系统；该控制系统的目的是控制储气罐中的气压，所以储气罐为被控对象，压缩机直接对储气罐进行控制，所以压缩机是执行器。
考点2　闭环控制系统的工作过程
√
5.下图所示为自动跟踪太阳灶。其工作原理为：光敏跟踪装置检测到太阳灶未对准太阳时，把信号传给控制模块，启动伺服电机转动太阳灶，保证太阳灶始终对准太阳，以获得最大的能量。下列关于该控制系统的说法中，不正确的是(　　)
A.检测装置是光敏跟踪装置
B.该系统属于闭环控制系统
C.控制量是伺服电动机的转动
D.输入量是太阳灶实际对向太阳的方向
D
√
由题意可知，该控制系统存在反馈，是闭环控制系统；输入量是设定的太阳灶对着向太阳的方向，检测装置是光敏跟踪装置，控制器是控制模块，执行器是伺服电机，控制量是伺服电机的转动，被控对象是太阳灶，被控量是太阳灶实际对着太阳的方向。
6.下图所示是一种玻璃塑形的吹气压力自动控制系统。PLC根据压力传感器的测量值与设定值的比较，通过电动针阀同时调节进气流量和排气流量，使得腔体内的压力快速达到动态平衡。设定值可以是一个不随时间变化的压力恒定值，也可以是根据玻璃吹塑工艺要求设计出来的压力随时间变化的曲线，以此来满足不同压力要求。下列关于恒压腔体控制系统工作过程的分析中正确的是（　　）
A.玻璃制品是被控对象
B.压力传感器检测的是输入量
C.根据玻璃吹塑工艺要求设计出来的不
同压力要求，属于干扰因素
D.控制量是进气流量和排气流量
D
√
分析恒压腔体控制系统的工作过程可知，控制目的是保持腔体内的压力恒定，存在反馈，是闭环控制系统。被控对象是恒压腔体，输入量是设定压力，输出量是实际压力，控制器是 PLC，执行器是电动针阀，检测装置是压力传感器，检测装置检测的是输出量。根据玻璃吹塑工艺要求设计出来的不同压力要求，即设定压力的修改，属于是输入量的改变，不属于干扰因素。
7.如图所示的宠物自动喂水机,宠物靠近时,阀门自动打开,离开后自动关闭。该控制系统宜采用的传感器是(　　)
A.红外传感器
B.力传感器
C.湿度传感器
D.声压传感器
A
√
当宠物靠近时，阀门自动打开，离开后关闭，需要用红外传感器检测。
考点3　传感器、干扰因素、黑箱方法
8.下图所示为淋浴水温自动控制系统，其控制过程如下：安装在混合阀出水管中的温度传感器生成一个与温度成比例的电压值，将它与设定电压进行比较，这个差值驱动电机转动混合阀的手柄，实现恒温出水的目的。热水水温、冷水水温、温水水温和设定水温这四个因素中属于淋浴水温控制系统的干扰因素的有（　　）
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
B
干扰因素是指除输入量以外，引起输出量变化的各种因素。淋浴水温控制系统是闭环控制，设定水温是输入量，温水水温是输出量，这两个均不属于干扰因素。
√
9.下列医疗诊断方法中不属于黑箱方法的是（　　）
A.中医把脉
B.口腔检查
C.听诊器诊断
D.脑电波检查
B
√
黑箱方法是指一种不必打开系统就可以研究其内部结构和功能的方法。A、C、D 项都属于黑箱方法，B项是对口腔的直接检查，不属于黑箱方法。
10.[2023浙江学考]下图所示是某杂粮自动定量包装系统示意图。系统工作过程如下：加料时，传感器获取称料斗中的料量信息，并传送给控制器，与设定料量比较，当称料斗中的实际料量达到设定料量时，进料阀关闭；接着，装料机构完成装袋，装有杂粮的包装袋由传送带送至封口机构，完成封口。下列关于称量控制子系统的方框图正确的是（　　）
C
√
分析控制过程可知，称量控制子系统存在反馈，是闭环控制系统，因此排除A、B项，D项的传感器工作过程错误，因此选C。
A项，游泳池水位控制系统中，水位传感器检测的是游泳池的实际水位，该控制系统存在反馈，属于闭环控制系统；B项，在控制系统中，除输入量(给定量)以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素，设定水位是该系统的输入量，不是干扰因素；C、D项，被控对象是游泳池，执行器为进水阀门。方框图：
11.某游泳池水位控制系统的控制过程为：水位传感器检测游泳池的实际水位，并将信号返回到输入端与设定水位进行比较，当实际水位低于设定水位时，控制器发出指令打开进水阀门，当实际水位达到设定水位时，控制器发出指令关闭进水阀门。下列说法中不正确的是（　　）
A.该控制方式是闭环控制
B.设定水位发生变化是干扰因素
C.被控对象是游泳池
D.执行器是进水阀门
B
√
分析控制过程可知，液压控制子系统的目的是控制液压机体内的压力值，控制过程存在反馈，是闭环控制。A项，控制器是伺服控制器，控制面板是设定输入量的装置；B项，控制量是执行器的输出信号，液压机体内的压力值是被控量；C项，液压泵的转速是控制量。
12.下图所示是一种注塑机系统示意图。注塑机中液压控制子系统的工作过程为：根据注塑工艺要求，在控制面板上输入所需的注塑压力值，由压力变送器检测当前液压机体内压力值，伺服控制器将检测所得的压力数值与设定压力值进行对比，计算并控制伺服电机的转速与转矩，带动液压泵运转，使液压机体内的压力值和注塑所需压力值保持一致。下列关于液压控制子系统的分析，恰当的是(　　)
A.控制器是控制面板
B.控制量是液压机体内的压力值
C.输出量是液压泵的转速
D.反馈信号是压力变送器测得的压力值
D
√
13.夏天将至，小郑学习了系统和控制相关知识后，计划制作一款桌面型半导体制冷冰箱。他采购了大功率开关电源、温度探头、温控仪、制冷模组和泡沫箱。大功率开关电源同时给温控仪和制冷模组供电，泡沫箱设计成冰箱的箱体。当温度探头采集到的信号高于设定值时，温控仪接通制冷模组的电源开始制冷，当温度下降到设定值时，停止制冷。从控制系统的角度分析，下列关于该系统的说法中不正确的是(　　)
A.温度探头参与反馈
B.控制器是大功率开关电源
C.执行器是制冷模组
D.泡沫箱外界温度变化属于干扰因素
B
√
由题可知，该控制系统控制过程中存在反馈，是闭环控制，控制目的是保证泡沫箱内的温度保持在设定值，因此被控对象是泡沫箱，输入量是设定温度，输出量是泡沫箱内的实际温度，控制器是温控仪，执行器是制冷模组。方框图：
14.[2024浙江学考]下图所示是某油料自动定量灌装系统示意图。其中油料定量控制子系统的工作过程如下：灌装油料时，流量变送器将检测到的油料体积信号传送至计量控制器，计量控制器根据收到的信号同步算出灌装量，当实际灌装量达到设定值时，气动球阀关闭。在油料定量控制子系统中，油料作为被控对象，下列分析不正确的是（　　）
A.流量变送器检测输入量
B.计量控制器的输出信号不是控制量
C.气动球阀是执行器
D.温度变化会引起油料密度改变，
属于干扰因素
A
√
分析油料定量控制子系统可知，其目的是控制油料的量在一定范围之内，工作过程存在反馈，是闭环控制。因此，检测装置检测的是输出量，控制器是计量控制器，执行器是气动球阀，输入量是设定的油料量，输出量是实际油料量。
汽轮机调速控制系统的目的是使汽轮机的转速保持在一定范围内，控制过程存在反馈，故为闭环控制系统。检测装置为监测器，输入量是设定的汽轮机转速，控制器是调节器，执行器是液压缸、油动机，被控对象是汽轮机，输出量是汽轮机的实际转速。调节器发出的异常指令会影响输出量，且不是输入量，属于干扰因素。
15.汽轮机调速系统的结构示意图如图所示。汽轮机调速系统是发电厂的重要设备之一，其稳定性和精度直接影响到发电厂的稳定运行和电力品质。汽轮机调速系统是通过调节汽轮机的进汽量来控制汽轮机的转速和功率输出。当汽轮机的转速过高或过低时，监测器会发出信号到调节器，调节器根据控制逻辑对信号进行处理，输出调节信号到液压缸、油动机，进而调整汽轮机的进汽量，使汽轮机的转速回到设定值。下列关于汽轮机调速控制系统的分析中不合理的是（　　）
A.输出量是汽轮机的实际转速
B.监测器检测输出量
C.执行器是液压缸、油动机
D.调节器发出的异常指令不属于
干扰因素
D
√
16.[2026浙江A9协作体期中]某三甲医院全面部署了智慧输液监控系统，系统工作流程如下：医护人员录入患者的输液医嘱（含滴速、输液总量、输注时长）后，系统自动启动输液；通过红外传感器实时采集药液的实际滴速、重力传感器监测药液余量，将检测数据与医嘱设定值对比，自动调节输液泵的转速，保证输液管中药液的滴速精准符合医嘱要求；当出现药液余量不足、管路堵塞、滴速异常等情况时，系统自动停止输液，同时触发床旁声光报警与护士站平台预警。下列关于药液滴速控制子系统的分析，正确的是 (　　)
A.该系统没有反馈环节，属于开环
控制系统
B.该系统的被控对象是输液泵
C.患者的肢体动作触碰输液管路、
药液的黏稠度变化属于系统的干扰因素
D.控制量是药液的滴速
C
√
药液滴速控制子系统的目的是保证滴速符合输液医嘱（设定值），控制过程存在反馈，是闭环控制系统。因此被控对象是输液管中的药液，输入量是设定滴速，输出量是实际滴速，执行器输液泵，控制量是输液泵的转速。
17.某液体定量控制系统如图所示。通过触摸屏输入需要的定量值，一键启动，泵开始抽液，电磁阀打开，液体通过流量计，流量计将测得的流量信号传送给PLC控制器。达到设定值后，控制器发出控制指令切断交流接触器和电磁阀的电源，泵停止抽液，电磁阀关闭，完成一次向反应容器定量输入液体。下列关于液体定量控制系统工作过程的分析，正确的是(　　)
A.泵受交流接触器控制，所以泵是被控对象
B.流进反应容器的液体量需达到设定值，
所以流量计之后的管道漏液属于干扰
因素
C.流量计测得的流量值传送给控制器，
所以测得的流量值是输入量
D.该控制系统主要控制流进反应容器的
液体量，所以实际流量值是控制量
B
√
A项，液体定量控制系统的目的是向反应容器定量输入液体，所以反应容器是被控对象，泵、电磁阀执行 PLC 控制器的指令，是执行器；B项，若流量计之后的管道漏液，则实际流进反应容器的液体流量将小于设定值，对输出量产生了影响且不是输入量，属于干扰因素；C项，该系统控制过程存在反馈，是闭环控制系统，因此输入量是设定的流量值；D项，控制量是执行器的输出信号，因此泵和电磁阀的输出信号才是控制量。
18.下图所示为两轮平衡车，其工作过程为：MEMS陀螺仪（内部包含微型加速度计和陀螺仪传感器）测量平衡小车的实时倾斜角度和角速度，微控制器MCU通过内部函数程序，将MEMS陀螺仪输进来的信号与车辆平衡值做比较，调节PWM（脉冲宽度调制）波的占空比（高电平时间/信号周期），从而实时控制电机驱动器的输出，进而控制电机的加速度，实现对平衡车的运动控制，使车身恢复平衡状态。下列关于平衡车平衡控制系统的分析，正确的是（　　）
A.该控制系统为开环控制
B.路面的平整度属于控制系统的
干扰因素
C.被控量是左、右电机的转动速度
D.控制量是MCU输出的PWM波信号
B
√
A项，该系统是动态平衡系统，控制过程中存在反馈，是闭环控制；B项，外部路面的平整度不是输入量（设定平衡状态），且会对输出量（车体平衡状态）产生影响，属于干扰因素；C项，左、右电机的转动速度属于控制量；D项，控制量是执行器的输出信号，MCU是控制器，其输出的PWM波信号是控制信号。

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