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专题八 控制与设计
1、公开汽车车门的开关由司机操作，司机操作开关装置，电流控制“电磁阀”的启闭，电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动活塞开门或关门。公共汽车车门的开关控制属于（ D ）
A、机械控制 B、电子控制 C、液压控制 D、气压控制
2、平移型感应自动门控制系统的工作过程是：传感器检测到人，触发开门系统的开关，把门打开。该控制系统的执行器是：
A、门 B、传感器 C、主控器 D、电机
3、下列属于开环控制系统的是
A、学校里的定时铃声控制系统
B、抽水马桶的水箱水位控制系统
C、电冰箱温度控制系统
D、能根据交通路口车流量的大小自动改变、调整红绿灯时间的红绿灯控制系统
4、关于控制，下列说法不正确的是( )
A、能将控制的结果反馈回来与期望值进行比较，并根据它们的误差及时间调整控制作用的系统，称为闭环系统
B、手动控制系统与自动控制系统最大的区别在于控制的过程中需不需要人的直接干预
C、在控制过程中，所有能引起被控量量值变化的各种因素都可以称只为干扰
D、闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差
5、以下属于交通路口红绿灯按时间自动控制系统的干扰因素的是( )
A、穿过斑马线的人群 B、正常按红绿灯指挥的车辆
C、闯红灯行驶的违规车辆 D、使红绿灯产生频闪的电磁波
6、声控灯控制系统中，传感器接收声音信号，经控制电路处理后驱动开关接通或关闭灯泡。该系统的控制对象是灯泡，控制量是
A、灯泡的发光 B、声音的大小 C、电源电压的高和低 D、开关的通与断
7、张伟同学设计了国旗自动升旗的简易控制装置，其基本的原理是：通过定时器控制电动机，用电动机带动国旗上升。对该控制系统，以下的说法中，不合理的是( )
A、定时器设定的时间就是国歌播放的时间
B、国旗的上行速度=旗杆长度/国歌播放时间
C、该控制系统属于开环控制系统
D、该控制系统的被控对象就是国旗上升的速度
阅读以下材料，回答第8-11题
许多商店和旅馆都采用的自动门的工作过程为：当人走近自动门时，门上方的检测装置检测到人体信号，控制电路接收到该信号后，便发出相应的指令，启动电机转动，带动门自动打开；当人里开门口一段时间后，控制电路将作出判断，通知电机反向转动，门又自动关闭。
8、门上方的检测装置是( )
A、湿度传感器（感应湿度强、弱的元件）
B、温度传感器（感应温度强、弱的元件）
C、光敏传感器（感应光线强、弱的元件）
D、红外线传感器（感应红外线强、弱的元件）
9、该控制系统中自动门、电机的转动分别充当的是( )
A、控制器、控制量 B、执行器、被控对象
C、被控对象、控制量 D、控制量、执行器
10、商店的自动门突然不能开启了。下列有关其故障分析的说法，不正确的是( )
A、检测装置出现故障，不能感应到人体信号 B、电机不能转动了
C、控制电路中出现短路 D、自动门太重
11、下列属于自动门控制系统干扰因素的是( )
A、靠近门的小狗 B、门口的行李箱
C、从门口驶过的汽车 D、门外的高亮度景观灯
根据以下材料回答12-14题
随着生活节奏的加快，智能化保洁机器人也应运而生。通过该保洁机器人的清洁控制系统可通过电机带动毛刷旋转，自动将地面上的毛屑收集到垃圾盒内；它的最大特点是配有12个感应器，有很好的防撞控制能力，当保洁机器人遇到障碍物时自动转移方向；如果电池报警，保洁机器人会自动找到充电器充电，充电完毕后会回到原地继续工作。
12、该保洁机器人的防撞控制系统的控制方式及其反馈装置分别是( )
A、开环控制、感应器 B、闭环控制、电机
C、开环控制、电机 D、闭环控制、感应器
13、该保洁机器人在进行清扫工作时，清洁控制系统的执行器是( )
A、清洁器上的毛刷 B、电机
C、感应器 D、地板上的毛屑
14、该保洁机器人的设计主要体现的设计的一般原则是( )
A、美观性原则 B、实用性原则
C、可持续发展性原则 D、经济性原则
阅读下列材料，回答第15-16
现在很多高层建筑都自备有楼顶水塔，为了保证供水，水塔都备有自动抽水控制系统，当水位低于最低水位线时，水位传感器将缺水信号传至控制器，控制器接通水泵电源，水泵开始工作，水位开始上升。当水位升至设定的最高水位时，最高水位线处的水位传感器将水位信号传至控制器，控制器将水泵电源切断，停止抽水，直到将水用到低于最低水位时再次启动水泵抽水。
15、下列说法错误的是( )
A、该系统为闭环控制系统 B、该控制系统输入量为水位信号
C、从执行部件看该控制为电子控制 D、该系统被控对象是水泵
16、水塔使用时间长了，需要进行消毒清理，一般做法要把水塔的水放空，这时既要使这一自动抽水控制系统停止工作，又要能及时恢复正常运行，这就需要新的控制来实现对该系统的控制与调整，下列选项中最佳的控制方法是( )
A、对最低水位传感器加装电子控制器，是该控制器能暂时失效，并能控制恢复
B、加大水塔的放水量，使水泵进水量远远小于水塔的放水量，从而可以放空水塔的水
C、给控制系统加装远程电话遥控电源控制器，通过电话遥控该系统的供电电源
D、将最低水位的传感器装在一根轨道上，通过可遥控步进电机控制其上下移动，使其可以移动至水塔底部。
17、在控制系统中存在着干扰因素，影响着控制系统的正常工作。下面关于干扰因素的说法错误的是( )
A、除输入量外，能引起被控量变化的各种因素都是干扰因素
B、干扰因素对控制系统的影响情况是决定控制系统采用开环还是闭环的重要因素
C、闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素，使被控量稳定在给定的范围内
D、干扰因素只存在于闭环控制系统中，而不存在于开环控制系统中。
18、“深蓝”是一台RS/6000SP型超级计算机，共装有32个并行处理器， 每秒能分析2亿步棋。“深蓝”对每步棋作出决定前，要考虑下棋子、位置、步调、保王四个主要方面。同时，“深蓝”内存贮了几乎世界上所有的棋谱，对于棋王卡斯帕罗夫过去下过的每一局棋都了如指掌，而且心无旁骛。包装后的“深蓝”也可以在下棋过程中由人改变程序，根据棋面及时调整战略战术，表现出人性化的某些智能性。“深蓝”用的控制方法是（ ）
A、功能模拟法 B、黑箱方法
C、反馈方法 D、智能方法
19、电冰箱能使食物长期存放，在这一控制系统中，热敏电阻检测到实际温度与设定温度比较，如果存在着偏差，经控制电路处理后驱动制冷装置工作，使电冰箱温度稳定在给定值附近。该系统的执行器是（ ）
A．热敏电阻 B．控制电路 C．制冷装置 D．电冰箱
20、（2008.10浙江高考）如图所示为某种抽水马桶水箱的结构示意图：浮球和连杆用螺纹连接，通过调节连杆长度来设置给定水位，当水位上升到给定水位时，浮球带动连杆装置关闭进水阀。如果往进水阀方向调节浮球，缩短连杆长度，那么产生的后果是（ ）
A．降低给定水位高度
B．增加给定水位高度
C．不影响给定水位高度
D．降低实际水位高度
二、分析评价题：
21、水泵抽水灌溉农田只要接通电源，电机就带动水泵工作，将水从水源处抽到干旱的农田中。在这个过程中，需要人员不时观察水位，以确保农田的水适量，这就增加了人的劳动强度。为降低人的劳动强度，某学生设计出两种方法。
第一种方法：在该控制系统中加入定时器，根据情况设定抽水的时间，时间到水泵停止工作。请在有“________”处补充方框图。
①设定抽水时间 ②定时器 ③水流量 ④农田
第二种方法：设定农田水位，增加一个检测水位的装置----水位电极，检测农田的实际水位，并把测量值返回到输入端，通过具有计算功能的比较器，与给定值比较，当实际水位低于设定水位时，控制器控制水泵继续抽水，反之停止。请在下面的方框图补充完整。
①水泵 ②水流量 ③农田 ④水位电极 ⑤实际水位
22、下图是家用燃气减压阀的工作原理图，其工作原理是：
当钢瓶开关打开后，石油气经过进气嘴到加压室，内部压力渐渐升高，导致由弹簧压着的橡胶薄膜向上凸起，杠杆右端随之向上移动，左端则向下利用阀垫压紧进气嘴，控制进气量，使减压室气压不再上升，同时上气室中的空气由呼吸孔迅速排除.
当打开燃气灶具开关后，石油气从出气孔流出。减压室气压下降，橡胶薄膜下凹代工杠杆右端下移，左端带动阀垫上移，使进气嘴变大，进气量增加，压力回升，同时外部气体迅速进入上气室。
这样反复调节过程使减压室的压力总是恒定的，即不论进气压力偏大还是偏小，出口压力总是稳定的，从而起到减压和稳压的作用
(1)减压阀的控制过程___闭环_____（填“开环”或“闭环”）
(2)减压阀在工作过程中存在哪些干扰因素？（说出三点）
答案：①燃气灶具的出气量，当燃气灶的旋钮调到高档时，出气量就多；当燃气灶的旋钮调到低档时，出气量就少，这是主要干扰因素。
②减压阀的呼吸孔，当减压阀的呼吸孔阻塞或不畅通时会对减压阀工作产生干扰。
③液化气瓶内的压力，当瓶内的气体不足时压力会减小，会对减压阀工作产生干扰。
(3)画出此控制过程的方框图。
23电脑的CPU散热控制系统一般由散热风扇、金属散热片、相关的控制电路和测温电路构成。工作过程为：启动后风扇先工作，由测温电路检测CPU的温度，若测得温度低于设定温度，则使散热风扇处于低转速；若测得温度等于或大于设定温度，则使散热风扇处于高转速，从而控制CPU的温度。根据所给材料回答以下问题
CPU散热控制系统控制方式属于___B____控制。（选其中合理的一项A.开环B.闭环）
根据提干相关信息及控制方框图知识，请补充完整CPU散热控制系统方框图相应的内容。
①控制电路 ②散热风扇 ③转速 ④CPU ⑤实际温度 ⑥测温电路
24、分析评价题：左下图是禽蛋孵化恒温箱，右下图是该孵化恒温箱的温度自动控制原理图。刚接通电源时，由于恒温箱内温度低于设定温度（10-60·C），温度传感器向电子控制器传感孵化箱内的低温信息，电子 控制器即向孵化箱内的电加热管输送220V的交流电压，电加热管受电发热加温。随着恒温箱的温度缓慢上升，当达到设定温度60·C时，温度传感器向电子控制器传递孵化箱内的高温信息，电子控制器自动切断电加热管上的工作电压，电加热管停止发热。当箱内温度降低至10·C，电加热管在发热。如此循环，使恒温箱内的温度保持在设定的孵化恒温温度。
（1）请根据其工作原理，补充完整孵化恒温箱温度自动控制系统方框图。
被控量
给定量 + （ ⑤ ）
（设定温度）
①电子控制器 ②电子加热管 ③电流 ④孵化箱 ⑤孵化箱内实际温度 ⑥检测与反馈
25、小明同学在学校看到园林工人在炎热的夏天都要顶着炙热的阳光给花草树木浇水，他好奇地向工人们为什么不在早晚没有阳光时浇水，工人告诉小明因为花草树木在炙热的太阳下水分挥发过快，不及时浇水会枯萎。为此小明设计了一个如图所示的自动控制喷灌系统，利用水分的蒸发量来进行自动控制。
工作过程为：根据需要在水分蒸发里加入适量水，当蒸发掉一部分水时，在弹簧弹力作用下，触点开关上拔，电路接通，水泵将地下水压上地面通过喷头喷射，其中有水滴落入蒸发盘中。当蒸发盘的水达到一定量时，触点开关下拨，电路断开，停止喷动。据此回答以下几个小题。
该控制系统是：___闭环_____（填“开环”或“闭环”）控制系统。为什么要采用这种控制方式？请做简要的分析。
分析：因为要根据蒸发量来实现较为精确的控制，需要借助反馈环节才能较为精确的控制，所以采用闭环控制方式。
（2）根据其工作过程，将该控制系统方框图补充完整
①给定喷水量 ② 水泵 ③ 喷水量 ④连杆结构
（3）该控制系统还存在一些缺点，如触点开关接通后，只要有少量水落入水分蒸发盘中就会导致开关断开，这样开光通断过于频繁容易损坏设备，请为解决这一问题提出一个优化方案。
答案：触点开关断开到接通弹簧要发生压缩形变，所以触点接通后，应能克服一定弹簧发生形变所产生哦力，例如上方使用磁性触点。这样只有当蒸发盘的水到达了给定水位时，电路才断开。
26 如图所示是一种红外感应自动干手器。它有红外线发射和接受装置，当受伸到干手器下方并靠近红外线发射装置时，部分红外线被反射到接收装置，控制电路工作，使电磁继电器常开触点闭合，风扇与加热器开始工作，受伤的水很快就被吹干了。当手移开后干手器自动关闭。
（1）请根据上面的材料，补充完整自动干手器控制系统的方框图。
①发辐射红外线 ②接收装置 ③电磁继电器 ④风扇和加热器 ⑤热风
（2）小岚发现，当小朋友无意识走到干手器附近时，干手器也会工作。她还发现很多小朋友把公共场所的干手器当做游戏玩具，手干了也不走开。于是她想设计一种能识别干和湿的干手器，当手具有一定湿度以上的时候，干手器工作，手被吹干到一定程度干手器就马上停止。如果要设计这样的干手器，应该考虑___闭环_____（填“开环”或“闭环”）控制系统。
27、在养鸡场给鸡饮水如采用放在地上的普通水槽，容易被鸡踩翻和污染，不能保证水槽中的水量。为此赵明同学设计了一个挂在空中的鸡用饮水器方案，图为其结构原理示意图。设饮水盘中的虚线为设计水位，当饮水盘水位下降到一定值时，饮水盘重量减轻，弹簧使水阀控制杆向上运动，将出水阀打开，水从进水管流入饮水盘，当水位达到设计高度后，饮水盘重量增加，对拉簧的拉力增加，使水阀控制杆向下运动，关闭水阀。因此，饮水盘中的水位能自动维持在设计高度上。该控制系统中：
(1)弹簧的作用是什么
(2)画出自动饮水机的控制系统框图。
答案：(1)弹簧有两个作用，一是检测水位的变化，二是控制水阀的开和关。
控制系统的框图如下：
输入量
①
控制器
②
执行器
（水泵）
控制量
③
被控对象
④
输出量
（农田的实际水）位
输入量
(设定水位)
－
＋
比较器
控制器
③
②
⑤
④
①
预设压力
－
＋
比较器
杠杆系统
减压室
干扰
减压室的气压
弹簧
阀垫
－
＋
设定温度
比较器
①
④
③
⑤
⑥
②
控制器
①
控制器
②
控制器
④
控制器
⑥
输入量
①
连杆结构
比较器
触点开关
②
被控量
③
④
( ① )
②
③
④
( ⑤ )
给定水位
水位差
弹簧控制
水阀
饮水盘
实际水位
弹簧检测
－
＋

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