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第二节　控制系统的工作过程与方式
考试内容
考试要求
考试属性
简单开环控制系统的基本组成和工作过程
a
必考＋加试
闭环控制系统的基本组成
b
必考＋加试
简单的闭环控制系统的方框图
c
必考＋加试
控制器和执行器的作用
c
必考＋加试
1.简单开环控制系统的基本组成和工作过程
(1)概念：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。
(2)特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。
(3)方框图：
输入量→→→输出量
基本组成
含义
输入量
控制系统的给定量
控制器
对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件
执行器
直接对被控对象进行控制的装置或元件
控制量
执行器的输出信号
被控对象
控制系统中所要控制的装置或生产过程
输出量
控制系统所要控制的量
2.闭环控制系统的基本组成、简单的闭环控制系统方框图
(1)概念：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。
(2)基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器、反馈回路。
3.控制器和执行器的作用、反馈的含义
(1)控制器：对输入信号(偏差值)进行运算处理，并发出控制命令。
(2)执行器：根据指令对被控对象直接控制。
(3)控制系统中，将输出量通过适当的检测装置，返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。
一、 简单开环控制系统与简单的闭环控制系统的组成与区别
区别：1.输出量不对系统的控制产生任何影响；
输出量返回到输入端并对控制过程产生影响。
2.闭环控制系统多了检测装置、比较器、反馈回路。
3.输入量到输出量之间的信号是单向传递；
输入量到输出量之间的信号传递的路径是闭合的。
【典例】　汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传感器检测到汽车碰撞信号，经诊断模块判定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。关于该控制系统下列说法正确的是(　　)
A.有检测装置是闭环，控制器是气体发生器
B.该控制系统是开环，被控对象是气囊
C.安全气囊控制系统是开环，执行器是诊断模块
D.控制系统是闭环，被控量是充气
解析　安全气囊控制系统输出量不对系统的控制产生任何影响的。气囊直接受执行器气体发生器控制是被控对象。故答案选B。
答案　B
[方法总结]　判断控制系统是开环还是闭环主要是看是否有反馈。不用认为有检测装置就是闭环而要分析检测装置是否检测的是输出量即是否参与了反馈。控制系统各个装置和输入量、输出量、控制量的判断，根据装置的功能，三个量的定义即可。
变式训练1　如图所示的金属探测门，当有人携带金属制品通过时，探测门即发出声音报警。该报警控制系统的控制手段和控制方式属于(　　)
A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
解析　全程无人参与，为自动控制；该控制系统无反馈，属开环控制。故答案是B。
答案　B
变式训练2　如图所示是一款太阳能饭盒，每个饭盒都有独立的温度控制系统，当饭煮熟后，自动进入保温状态，该饭盒保温控制系统的控制手段和控制方式属于(　　)
A.手动控制、开环控制 B.自动控制、闭环控制
C.自动控制、开环控制 D.手动控制、闭环控制
解析　保温过程无需人工干预是自动控制。保温必然是温度下降促使系统重新加热即有反馈所以是闭环。在分析控制系统时输出量如果出现“稳定”、“保持”、“恒温”等关键词必定是闭环控制。故答案是B。
答案　B
变式训练3　如图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(　　)
解析　因为有反馈，储气罐气压控制系统能使储气罐的压力稳定在设定值。执行器是压缩机，被控对象是储气罐，设定量是设定气压，被控量是实际气压。故答案是C。
答案　C
变式训练4　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警报声。从而帮助驾驶员更好地判断该停车的位置，关于该报警控制系统，以下说法中正确的是(　　)
A.输出量是超声波信号 B.被控对象是汽车
C.控制器是雷达探头 D.此控制系统为开环控制系统
解析　该控制系统输出量警报声，该系统无反馈所以是开环控制。输入量是雷达探头发出超声波，被控对象是蜂鸣器。故答案是D。
答案　D
变式训练5　(2016·10浙江学考)如图所示的空气压缩机，当储气罐内的压缩空气排放到一定程度时，压力开关自动接通电源，电机带动气泵运转，向储气罐补充压缩空气，使储气罐内的气压保持在设定范围内。下列关于该压缩机的气压控制系统分析中，正确的是(　　)
A.控制方式属于开环控制 B.输入量是电能
C.控制量是气泵输出的空气流量 D.输出量是储气罐内的压缩空气
解析　本题考查控制系统的工作过程与方式。该控制系统控制的目的是在控制储气罐内的气压，检测装置也在检测储气罐内的气压，所以是闭环控制系统，A项错误；输入量是设定气压，B项错误；控制量是执行器的输出信号，执行器是气泵，气泵的输出信号是空气流量，C项正确；输出量是储气罐内的实际气压，D项错误。故答案是C。
答案　C
变式训练6　某核电站运行时，高压循环水经过反应堆被加热到300～400 ℃，这些高压循环水再把蒸汽发生器中的水加热成蒸汽用于发电。为了保证系统的正常运行，需要控制循环水的温度，其控制过程为(原理如图所示)：热电偶测出循环水的温度，该温度被传送到控制机构与设定的温度进行比较，根据偏差值通过驱动机构调节控制棒，控制反应堆的发热功率，使水温达到预设的值。
请完成下列各题，在有“(　　)”处填上相应的内容。
(1)根据原理图你认为这是开环还是闭环控制？
(2)请在下面的括号内填上相应的名称。
A.被控量(　　)　　　　　　B.控制器(　　)
C.被控对象(　　) D.执行器(　　)
E.检测装置(　　) F.输入量(　　)
解析　该控制系统有反馈是闭环。被控量是系统控制的量为水温。控制器是接收温差进行处理并发出指令的装置是控制机构，检测装置是检测输出量并将其返回到输入端所以是热电偶，执行器是直接对被控对象控制的装置是反应堆，设定水温是事先设定是输入量。
答案　(1)是闭环。(2)A.水温　B.控制机构
C.水　D.反应堆　E.热电偶　F.设定温度
如图是一个自动控制的水龙头，当人手靠近时水流出，手拿开时水停止流出，出水时间超过1分钟就会自动关闭。请回答1～2题。
1.该水龙头控制系统属于(　　)
A.闭环控制
B.开环控制
C.人工与自动相结合
D.水龙头的开启是开环控制，关闭是闭环控制
解析　无人参与控制是自动控制，控制过程中信号是单向传递的是开环。故答案选B。
答案　B
2.下图可以作为该控制系统执行器的是(　　)
解析　该系统的控制过程是人手的热辐射信号被红外线传感器接收输入到控制电路经处理发出指令给电磁阀门，阀门开启有水流出从分析可知电磁阀门是执行器(接收控制器的指令，执行任务)。故答案是A。
答案　A
3.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不正确的是(　　)
A.该控制系统为开环控制系统
B.输入量为车速信号和方向盘转角信号
C.控制量为前照灯转动的角度
D.被控对象为前照灯
解析　该系统无反馈是开环控制，前照灯转动的角度是输出量，控制量是执行器的输出是马达的转动量。故答案选C。
答案　C
4.如图所示是塔式起重机，为了起重机的运行安全，设计有各种安全保障装置。为了防止吊钩碰撞小车及起重臂，设计了吊钩的防撞控制系统，其工作原理是：检测装置检测吊钩的位置，当吊钩到达设定位置时断开上升控制电路，则吊钩停止上升。关于吊钩防撞控制系统，下列说法正确的是(　　)
A.控制器是检测装置
B.输出量是吊钩停止上升
C.执行器是吊钩
D.被控对象是起重机
解析　该系统是开环控制，系统控制的是吊钩的运行，所以输出量是吊钩停止上升。故答案选B。
答案　B
5.如图所示为某智能吸尘器，超声波免碰技术可有效防止碰撞家具或跌落楼梯，V形刷升降功能可跨越毛毯等障碍物及适应不同地面，自动回充技术在完成打扫后自动回到充电器插座上，配高效紫外线杀菌灯。关于该系统，以下说法中正确的是(　　)
A.防缠绕子系统能正反向旋转是闭环控制
B.前方的家具或者障碍物是防碰撞子系统的输入量
C.防丢落子系统有检测装置是闭环控制
D.该系统的控制器是吸尘器内的马达
解析　该系统中的子系统无反馈过程是开环，控制器是内部芯片，前方的家具或者障碍物经传感器输入系统的是该系统的输入量，故答案是B。
答案　B
无塔供水设备如图所示，它具有增压、稳压、储水、供水和自动运行功能。当水泵工作时，向供水管网供水的同时将剩余的水压入气压罐。水室扩大并将罐内气体压缩，气室缩小，罐内压力随之升高。当压力升至所设定最高工作压力时，水泵停机，罐内被压缩气体的压力将罐内水室储存之水压入供水管网。水室缩小，气室扩大，罐内压力随之下降。压力降至所设定最低工作压力时，水泵重新启动，如此周而复始，保持管网一定供水压力。请回答6～8题。
6.该自动水压增压控制的执行器是(　　)
A.阀门 B.增压泵
C.罐体 D.用户水龙头
解析　该系统是闭环控制系统，增压泵接收控制器的指令直接对被控对象(罐)进行控制，所以是执行器。故答案选B。
答案　B
7.该闭环控制中的比较器比较的量是(　　)
A.上限水压与下限水压
B.输出水压与设定水压
C.输入水压与输出水压
D.增压前水压与增压后水压
解析　该系统是闭环控制系统，比较器比较的是被控量和设定量，因此应该是输出水压和设定水压。故答案是B。
答案　B
8.下列对该增压控制系统的描述，不合理的是(　　)
A.该装置适用于大面积城区供水增压
B.由于该装置实行自动控制，无须专人管理
C.气压水罐是密闭压力容器，水质不易受外界污染
D.气压水罐内最低工作压力是按最不利配水点或消火栓所需水压的计算而确定
解析　受气压水罐容积的限制，该装置适用于小面积单位供水增压。故答案是A。
答案　A
1.如图所示的镜子，内置红外测温装置可以测试人的体温，并在镜面的显示屏上显示出体温的数值。如果测得的体温过高，还会发出声音报警。该控制系统输出量是(　　)
A.人的体温
B.显示屏上显示出体温数值
C.屏显数值和报警声
D.报警声和人的体温
解析　系统控制的目的是显示屏上显示出体温的数值，体温过高，还会发出声音报警。屏显数值和报警声是系统控制的量即输出量。故答案是C。
答案　C
2.体温报警系统的控制手段和方式属于 (　　)
A.自动、开环控制 B.人工、开环控制
C.自动、闭环控制 D.人工、闭环控制
答案　A
如图所示的是小明购买的一款光线过暗报警器，其工作过程是如果传感器检测外界环境的光线，亮度低于设定的亮度，控制电路会发出信号给电子开关，电子开关闭合，喇叭发出报警声提醒，请完成第3～4题。
3.下列关于该报警器的描述正确的是(　　)
A.控制器是传感器
B.执行器是控制电路
C.被控对象是喇叭
D.输出量是电子开关的打开或闭合
解析　电子开关是执行器，电子开关的打开或闭合是执行器的输出量而非系统输出量；控制器是控制电路；喇叭直接受电子开关控制是被控对象。故答案是C。
答案　C
4.下列关于该光线过暗报警控制过程，正确的是(　　)
解析　该系统是开环控制系统，输入量是环境光线亮度，控制电路是控制器，电子开关是执行器，喇叭是被控对象，输出量是报警声。故答案选A。
答案　A
如图所示为电冰箱温度控制系统，当电冰箱内的温度上升时，感温包内的气体膨胀，使传动盒向外伸胀，通过连杆使触点闭合，压缩机M开始工作，连续制冷，温度下降，温度降低到某个值时，触点断开，制冷停止，如此反复使电冰箱温度保持在设定的温度范围内。请根据示意图及其描述，完成第 5～6 题。
5.下列关于电冰箱温度控制系统说法中正确的是(　　)
A.逆时针转动调节旋钮，连杆向右偏移，压缩机的工作时间将延长
B.弹簧的弹性变差是温度控制系统的干扰因素
C.感温包穿孔将会导致冰箱频繁启动
D.感温包被霜覆盖后，将导致无法正常制冷
解析　B选项将使设定温度发生变化，不是系统的干扰因素，C、D选项会造成传动盒不向外伸胀，不能使触点闭合，压缩机停止工作，A选项正确。故答案选A。
答案　A
6.下列框图中正确描述电冰箱温度控制系统工作方式的是(　　)
解析　该控制系统有反馈是闭环控制系统，感温包等检测工作温度是检测装置，被控量及设定值是冰箱工作温度和设定温度，系统控制的装置是压缩机等，连杆、弹簧是当温度有偏差时使活动触点动作是控制器，活动触点是执行器。故答案选D。
答案　D
7.如下图所示是某学校大门口的自动车牌识别系统，其工作过程是：摄像头拍摄到车牌，系统处理器识别出车牌号，与数据库中的车牌号比对，遇本单位教职工的车便自动抬起横杆放行，否则不放行。关于该控制系统下列说法正确的是(　　)
A.开环控制，被控对象汽车
B.开环控制，被控对象横杆
C.闭环控制，被控对象横杆
D.闭环控制，被控对象汽车
解析　该控制系统无反馈是开环控制系统，系统控制的对象是横杆。故答案是B。
答案　B
8.如图所示的扫地机器人，其前端安装有红外线间距检测装置，可实时检测与障碍物的距离。马达转动带动机器人行走，方向由万向轮控制，当快要碰到障碍物时，电脑芯片会产生相应控制信号，调整万向轮的方向 使其后退并改变方向。关于该方向控制，以下说法不正确的是(　　)
A.被控对象是扫地机器人
B.控制量是马达转速
C.执行器是万向轮
D.输入量是与障碍物的距离
解析　该系统的执行器是马达。故答案选C。
答案　C
9.如图是自动变速扶梯系统控制过程示意图。无乘客时，扶梯缓慢运行，当乘客进入检测传感器的检测范围时，控制器接收到传感器的检测信号，控制电动机和传动装置加速运转，扶梯正常运行。下列说法不正确的是(　　)
A.该控制系统是开环控制系统
B.执行器是电动机、传动装置
C.被控对象是扶梯
D.控制量是扶梯的速度
解析　该系统的被控量是扶梯的速度，控制量是电动机的转速，故答案选D。
答案　D
10.如图所示为某学校食堂的饭菜智能结算机，学生只要选好饭菜，将餐盘放在“结算区”，饭菜钱就会自动结算，再刷卡即可扣除相应金额，无需人工操作，整个过程不超过一秒钟。结算机的奥秘在于：每个餐盘下嵌有芯片，当餐盘放在结算区，智能结算器通过感应芯片，得出相应数值求和，并将该数额显示在电子屏幕上。关于该结算机控制系统说法正确的是(　　)
A.被控对象为餐盘 B.输入量为芯片信号
C.控制量为显示数额 D.执行器为电子屏幕
解析　该系统的控制方式是开环，输入量是芯片信号，被控对象是电子屏幕，显示数额是输出量。故答案选B。
答案　B
11.如图所示是工业锅炉利用重锤进行压力控制的示意图。重锤挂在横杆上，杆的支点在最左端，中间是锅炉的气阀门。当锅炉内的蒸汽压力超过设定值，就会自动打开阀门，释放一定的气体；气体释放后，气压下降，重新关闭阀门。关于该锅炉压力控制，以下说法中不正确的是(　　)
A.重锤在横杆上的位置决定设定气压的大小
B.当阀门打开后关闭，锅炉压力控制停止工作
C.该控制的控制量是通过阀门的气流量
D.该控制系统的被控量是锅炉的气压
解析　该控制系统的控制方式为闭环，当阀门打开后关闭表示锅炉内气压与设定气压基本相等，锅炉压力控制仍在工作。故答案是B。
答案　B
12.为了改善城市的交通管理，有些地方采用了智能化的红绿灯电子控制系统，通过调整红绿灯的持续时间来缓解车辆的拥堵。它的工作原理为：在路口停车线前一段距离内埋下一些环形感应器，感应器将车辆在上面通过所产生的数据传输给微处理器，微处理器根据交叉路口车辆的多少指挥红绿灯的自动切换。该控制系统的被控对象是(　　)
A.红绿灯 B.车辆
C.微处理器 D.环形感应器
解析　该题考查的是系统的控制方式以及系统中各装置的判断，系统输入的是车辆在感应器上通过时产生的数据，经微处理器处理指挥红绿灯的自动切换，这是开环的控制方式，被控对象是红绿灯。答案是A。
答案　A
13.如图是一款名为stopsleep智能指环，会在司机打瞌睡时发出警报。Stopsleep通过内置的皮肤传感器检测使用者的皮肤导电率(EDA)并与其正常值比较来判断其意识是否清晰，一旦发现使用者意识下降或进入睡眠状态的迹象，内置电子开关就会导通，从而发出振动或声音警报提醒使用者保持注意力集中。以下分析正确的是(　　)
A.该控制系统的输入量是EDA，控制量是报警信号
B.该控制系统的被控对象是使用者
C.Stopsleep内含检测装置和比较电路，所以属闭环控制系统
D.该控制系统的执行器是电子开关
解析　该控制系统是开环控制。控制量是执行器电子开关的输出量，即电子开关是否导通。被控对象是蜂鸣器。故答案是D。
答案　D
14.如图所示是一款盲人导航眼镜，俗称“天使眼”。 这款眼镜自身不供电，通过数据线与手机相连，借助手机进行计算、供电。 眼镜中集成了双目摄像头模块，收集外界信息，传输至手机进行处理，并将分析结果简洁提示给盲人用户，帮助其绕过障碍物，或者识别诸如门、钞票等物体。关于该控制系统，下列说法中正确的是(　　)
A.控制器是双目摄像头
B.控制量是障碍物等外界信息
C.执行器是手机提示软件
D.被控对象是盲人
解析　该系统是开环控制系统，控制器是手机，手机提示软件接收手机分析和处理指令是执行器。答案是C。
答案　C
15.如图所示是一种风阻尼器，用于高层建筑应对台风。一个几百吨重的大铁球通过弹簧和液压装置安装在高层建筑物的中上部，当强风来袭时，该装置的传感器探测到建筑物的摇晃程度，通过计算机控制液压装置推动大铁球向反方向运动，从而降低建筑物的摇晃程度。若把大铁球作为被控对象，下列分析中不正确的是(　　)
A.输入量是建筑物的摇晃程度
B.控制器是计算机
C.控制量是风力的大小
D.输出量是大铁球的运动方向和速度
解析　控制量是执行器的输出量，液压装置是执行器则它的移动的量即为控制量。答案是C。
答案　C
16.如图是一个温度控制报警系统示意图，关于这种温度控制报警系统控制方框图，下列说法不正确的是(　　)
A.输入量是温度 B.控制器是继电器
C.被控对象是电铃 D.输出量是否有铃声
解析　该系统是开环控制系统，输入是温度，控制器是金属丝，执行器是继电器，被控对象是电铃，输出量是否有铃声。答案是B。
答案　B
17.如图所示为数控机床伺服控制系统原理图，步进驱动器将指令脉冲信号转换为步进电机所需的信号，步进电机将接收到的信号变换为机械转角，再经过丝杠带动机床工作台移动。下列关于数控机床伺服控制系统分析中，正确的是(　　)
A.控制量是机床工作台的位移量
B.控制器是步进电机
C.执行器是步进驱动器
D.输入量是指令脉冲
解析　数控机床伺服控制系统控制方式是开环，指令脉冲信号是控制系统的给定量即输入量，控制器是步进驱动器，执行器是步进电机，控制量是步进电机的转动角度。故答案是D。
答案　D
18.如图所示为某公司生产的两轮自平衡电动车，它应用“动态稳定”的工作原理，使车辆具备自动平衡的能力。出厂时，电动车被设定好平衡姿态，内置的陀螺仪能判断车身当前所处的姿态，由中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来达到平衡的效果。关于该自动平衡控制系统，以下说法不正确的是(　　)
A.控制器是微处理器
B.被控对象是电动车的姿态
C.执行器是马达
D.反馈装置是陀螺仪
解析　该系统是闭环控制系统，由题意可知A、C、D都正确，被控对象是受马达控制的装置应是电动车。故答案选B。
答案　B
19.如图所示是专为儿童研发的电视护眼观看系统。配备的眼睛跟踪传感器可以检测到人眼与电视之间的距离，当距离太近，电视屏幕就会自动变暗，而越靠后达到合理的距离时电视屏幕自动调节成最适宜的亮度。下列关于该控制系统的说法中正确的是(　　)
A.被控对象是人的眼睛
B.控制量是电视屏幕的亮度
C.输入量是人眼与电视间的距离信号
D.眼睛跟踪传感器起反馈作用
解析　该系统是开环控制系统，被控对象是电视屏幕，电视屏幕的亮度是被控量，眼睛跟踪传感器检测的是输入量，故答案是C。
答案　C
20.如图所示为自动感应螺丝刀。工作原理是：当手腕向右轻微转动螺丝刀时，内置陀螺仪感应螺丝刀状态，通过微处理器系统控制电机转动使螺丝刀顺转，螺丝便被拧紧；同理，当手腕向左轻微转动螺丝刀时，微处理器系统控制电机反转使螺丝刀逆转，螺丝便被拧出。关于该自动感应螺丝刀控制系统，以下说法正确的是(　　)
A.此控制系统为闭环控制系统
B.反馈装置是陀螺仪
C.控制器是电机
D.控制量是电机的转向
答案　D
21.如图所示为电加热开水炉，包括水位控制、温度控制和显示控制子系统，当炉内水位低于设定水位时，进水阀门打开，同时启动加热，红色指示灯亮，绿色指示灯熄灭；达到设定水位后，进水阀门关闭，并继续加热至100摄氏度后停止加热，红色指示灯熄灭，绿色指示灯亮，开水炉进入保温状态。关于该控制系统以下说法正确的是(　　)
A.水位控制子系统的被控对象是进水阀门
B.温度控制子系统的被控对象是电热丝
C.显示控制子系统的被控对象是红色、绿色指示灯
D.此系统包括三个子系统，它们之间相互独立
解析　水位控制子系统是闭环控制系统，被控对象是水箱或水，温度控制子系统的被控对象是水，此系统包括三个子系统，它们之间相互作用，相互联系。显示控制子系统的被控对象是红色、绿色指示灯。故答案是C。
答案　C
22.电子手轮常用于CNC机床工作原点设定、主轴电机微调等动作。当手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号，通过PLC的处理和放大控制机床主轴电机旋转使负载达到相应角度。 关于该控制，下列说法错误的是(　　)
→→
A.该控制是开环控制
B.主轴电机旋转是被控量
C.手轮旋转是输入量
D.执行器为主轴电机
答案　B
23.如图所示是一个用于浴缸水龙头上的锁定装置，使用该水龙头锁前，你只需要根据自家浴缸大小调节容量开关旋钮设定放水量，达到预设值后，内部机械控制机构使水阀关闭，水龙头就会自动关闭。你无需守在浴缸旁，可以放心地去干别的事情，而不必担心水会溢出。下列关于水龙头定水量控制系统的说法中错误的是(　　)
A.该控制是自动开环控制系统
B.输入量是预设水量，输出量是水龙头的启闭状态
C.执行器是内部机械控制机构
D.被控对象是水龙头
解析　内部机械控制机构是控制器，故答案是C。
答案　C
24.码垛指将货物按照一定的顺序与层次整齐地堆叠起来。为了解放工人繁重的码垛劳动，提高码垛的效率，在许多行业的生产中已经使用了码垛机器人。如图是一种常见的码垛机器人，主要由操作机、控制柜、气体发生装置、真空发生装置和安全保护装置等部分组成。码垛机器人的工作方式：由操控人员在示教器上设定好机器人的作业程序，然后通过机械手爪把从传送带上送过来的货物堆叠到指定的托盘上。下列说法正确的是(　　)
A.该控制系统的控制方式属于闭环控制
B.该控制系统的控制器和被控对象分别为示教器和机械手爪
C.该控制系统的输入量和输出量分别是设定的作业程序和货物的堆码位置
D.为了确保装箱货物的质量，在进入自动化码垛之前的传送带上还会设置重量复检机，可以检测出箱中的货物是否漏装、多装，则传感器可选计数传感器
答案　C
25.如图所示是小通家装在厨房的天然气报警设备，它的工作原理是：当气敏传感器检测到厨房的天然气浓度超过设定值时，滚屏上的状态显示异常，报警器开始报警，风扇转动换气，直至天然气浓度下降到设定值，报警器停止报警，风扇停止转动，滚屏上的状态显示正常。
(1)该天然气报警设备中风扇排气控制属于________；厨房中天然气浓度控制属于________。(在①开环控制；②闭环控制中选择一项填在“________”处)
(2)滚屏上显示的是控制系统的________，滚屏是控制系统的________。(在①输入量；②输出量；③控制量；④被控对象；⑤执行器中选择一项填在“________”处)
(3)在该系统中当滚屏上显示异常状态时，风扇转动，报警器响，这体现了系统的________。(在①整体性；②相关性；③目的性；④动态性；⑤环境适应性中选择一项填在“________”处)
(4)设计该系统时，一旦天然气浓度超过设定值时，既要实现风扇子系统的工作，又要实现报警，还要在滚屏上显示异常，体现了系统分析的________原则。(在①整体性；②科学性；③目的性；④综合性中选择一项填在“________”处)
解析　(1)天然气报警设备中风扇排气控制系统无反馈是开环，厨房中天然气浓度控制系统有反馈是闭环；(2)滚屏上显示的是该系统控制的量即输出量，滚屏是该系统控制的装置。(3)当滚屏上显示异常状态时，风扇转动，报警器响体现了系统的目的性；(4)系统有多个目标需实现，应统筹兼顾是系统分析的综合性原则。
答案　(1)①　②　(2)②　④　(3)③　(4)④
26.李明学习了通用技术后，设计了如图甲所示能自动控制温度、湿度的栽培箱。在控制器上设定好湿度范围后，当湿度传感器检测到栽培箱空气湿度低于或等于下限湿度时开始加湿，达到上限湿度时停止加湿，当栽培箱内湿度高于设定值上限时，换气扇启动，开始除湿，达到上限湿度时停止除湿。请根据示意图和描述，完成以下任务。
(1)该系统的湿度控制方式为________(从①开环控制；②闭环控制中选择一项，将序号填写在“________ ”上)。
(2)湿度控制系统的执行器为________(在①小水泵；②喷雾头；③发热带；④小水泵、喷雾头和换气扇中选择一项，将序号填写在“________ ”上)。
(3)当栽培箱内的空气湿度和外界环境空气湿度均高于设定湿度的上限值时，则换气扇会________(在①持续运转；②间歇性运转；③运转一段时间后自动停止；④无法判断中选择一项，将序号填写在“________”上)。
(4)由于水箱的水很快会被用完，李明设计了图乙所示的水位控制系统，当水位上升到设定值时，感压包压力增大，使传动膜片向外胀，推动连接杆带动电触点断开，电磁阀门关闭，停止进水；当水位低于设定值时，感压包压力减小，弹簧回拉连接杆，使电触点闭合，开始进水，如此反复。据此判断，在水位控制过程中，弹簧________ (从“①始终处于拉伸状态；②始终处于压缩状态；③拉伸和压缩状态交替变化”中选填一项，填序号)，将凸轮逆时针旋转一定角度，则水箱水位会________ (从“①上升；②下降；③保持不变；④无法判断”选填一项，填序号)。
(5)李明在设计分析时，孤立地从每个子系统分析，未能把电磁阀和湿度控制子系统等部分整合，说明他违背了系统分析的________原则(从“①整体性；②科学性；③综合性”中选填一项，填序号)。
答案　(1)②　(2)④　(3)①　(4)①　①
(5)①
27.如图所示是摩拜单车智能机电锁系统示意图。该系统包括云端后台管理系统、车载中央控制单元、无线移动通信模块、电子控制模块、机电锁车装置等，其工作过程是：车载中央控制单元接收到云端后台控制系统发送来的解锁指令时，经过处理后，触发电子控制开关，开启机械锁装置控制插销打开，完成单车自动解锁。单车解锁以后，触发电子控制开锁成功开关，通过车载中央控制单元，不断上报单车最新定位信息到云端后台管理系统；当用户锁车成功时，触发电子控制锁车成功开关，通过车载中央处理器通知云端后台管理系统锁车成功，云端后台管理系统停止计时、计费并向用户发
送相关信息。根据示意图及其描述，请回答下列问题。
(1)根据上述描述，分析该智能机电锁系统的控制过程，在方框图中“________”处填写相应的内容。
→→
(2)当遇到刮风下雨或当地附近网络信号不好时，经常会发生扫码后等待许久不能及时解锁的窘境。从系统的特性分析，体现了系统的________(从①目的性；②相关性；③动态性；④环境适应性中选择一项，将序号填在“________”处)。
(3)设计该系统时需要考虑单车GPS定位准确、显示及时、抗干扰、便于维护，还要统筹兼顾成本、安装等要素，这体现了系统分析的________原则(在①综合性；②科学性；③整体性中选择一项，将序号填写在“________”处)。
答案　(1)①解锁指令　②车载中央控制单元
③电子控制开关　④车锁的开或关
(2)④　(3)①
课件22张PPT。第二节　控制系统的工作过程与方式1.简单开环控制系统的基本组成和工作过程 (1)概念：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。
(2)特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。
(3)方框图： 2.闭环控制系统的基本组成、简单的闭环控制系统方框图(1)概念：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。
(2)基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器、反馈回路。 3.控制器和执行器的作用、反馈的含义(1)控制器：对输入信号(偏差值)进行运算处理，并发出控制命令。
(2)执行器：根据指令对被控对象直接控制。
(3)控制系统中，将输出量通过适当的检测装置，返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。 一、 简单开环控制系统与简单的闭环控制系统的组成与区别
区别：1.输出量不对系统的控制产生任何影响；
输出量返回到输入端并对控制过程产生影响。
2.闭环控制系统多了检测装置、比较器、反馈回路。
3.输入量到输出量之间的信号是单向传递；
输入量到输出量之间的信号传递的路径是闭合的。【典例】　汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传感器检测到汽车碰撞信号，经诊断模块判定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。关于该控制系统下列说法正确的是(　　)A.有检测装置是闭环，控制器是气体发生器
B.该控制系统是开环，被控对象是气囊
C.安全气囊控制系统是开环，执行器是诊断模块
D.控制系统是闭环，被控量是充气解析　安全气囊控制系统输出量不对系统的控制产生任何影响的。气囊直接受执行器气体发生器控制是被控对象。故答案选B。
答案　B
[方法总结]　判断控制系统是开环还是闭环主要是看是否有反馈。不用认为有检测装置就是闭环而要分析检测装置是否检测的是输出量即是否参与了反馈。控制系统各个装置和输入量、输出量、控制量的判断，根据装置的功能，三个量的定义即可。变式训练1　如图所示的金属探测门，当有人携带金属制品通过时，探测门即发出声音报警。该报警控制系统的控制手段和控制方式属于(　　)A.手动控制、开环控制 B.自动控制、开环控制
C.自动控制、闭环控制 D.手动控制、闭环控制
解析　全程无人参与，为自动控制；该控制系统无反馈，属开环控制。故答案是B。
答案　B变式训练2　如图所示是一款太阳能饭盒，每个饭盒都有独立的温度控制系统，当饭煮熟后，自动进入保温状态，该饭盒保温控制系统的控制手段和控制方式属于(　　)A.手动控制、开环控制 B.自动控制、闭环控制
C.自动控制、开环控制 D.手动控制、闭环控制
解析　保温过程无需人工干预是自动控制。保温必然是温度下降促使系统重新加热即有反馈所以是闭环。在分析控制系统时输出量如果出现“稳定”、“保持”、“恒温”等关键词必定是闭环控制。故答案是B。
答案　B变式训练3　如图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(　　)解析　因为有反馈，储气罐气压控制系统能使储气罐的压力稳定在设定值。执行器是压缩机，被控对象是储气罐，设定量是设定气压，被控量是实际气压。故答案是C。
答案　C
变式训练4　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警报声。从而帮助驾驶员更好地判断该停车的位置，关于该报警控制系统，以下说法中正确的是(　　)A.输出量是超声波信号 B.被控对象是汽车
C.控制器是雷达探头 D.此控制系统为开环控制系统
解析　该控制系统输出量警报声，该系统无反馈所以是开环控制。输入量是雷达探头发出超声波，被控对象是蜂鸣器。故答案是D。
答案　D变式训练5　(2016·10浙江学考)如图所示的空气压缩机，当储气罐内的压缩空气排放到一定程度时，压力开关自动接通电源，电机带动气泵运转，向储气罐补充压缩空气，使储气罐内的气压保持在设定范围内。下列关于该压缩机的气压控制系统分析中，正确的是(　　)A.控制方式属于开环控制 B.输入量是电能
C.控制量是气泵输出的空气流量 D.输出量是储气罐内的压缩空气
解析　本题考查控制系统的工作过程与方式。该控制系统控制的目的是在控制储气罐内的气压，检测装置也在检测储气罐内的气压，所以是闭环控制系统，A项错误；输入量是设定气压，B项错误；控制量是执行器的输出信号，执行器是气泵，气泵的输出信号是空气流量，C项正确；输出量是储气罐内的实际气压，D项错误。故答案是C。
答案　C变式训练6　某核电站运行时，高压循环水经过反应堆被加热到300～400 ℃，这些高压循环水再把蒸汽发生器中的水加热成蒸汽用于发电。为了保证系统的正常运行，需要控制循环水的温度，其控制过程为(原理如图所示)：热电偶测出循环水的温度，该温度被传送到控制机构与设定的温度进行比较，根据偏差值通过驱动机构调节控制棒，控制反应堆的发热功率，使水温达到预设的值。请完成下列各题，在有“(　　)”处填上相应的内容。
(1)根据原理图你认为这是开环还是闭环控制？
(2)请在下面的括号内填上相应的名称。
A.被控量(　　)　　　　　　B.控制器(　　)
C.被控对象(　　) D.执行器(　　)
E.检测装置(　　) F.输入量(　　)解析　该控制系统有反馈是闭环。被控量是系统控制的量为水温。控制器是接收温差进行处理并发出指令的装置是控制机构，检测装置是检测输出量并将其返回到输入端所以是热电偶，执行器是直接对被控对象控制的装置是反应堆，设定水温是事先设定是输入量。
答案　(1)是闭环。(2)A.水温　B.控制机构
C.水　D.反应堆　E.热电偶　F.设定温度

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