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1、第四章 控制与设计一、控制的涵义人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了 。二、控制的要素： 、 、 。这三个也是理解控制现象必须弄明白的问题。例题1、我们要理解一个控制现象，就必须弄清楚三个问题，这其中不包括：（ ）A、控制的对象是什么B、控制的过程中受到那些干扰C、控制要达到什么目的D、采取什么控制手段。2、人们通过电冰箱获得适当的温度，使食物能够长期存放，分析这一现象，我们理解一个控制现象应该从（）入手? A、对象 B、目的 C、手段 D、对象、目的、手段3、理解一个控制现象，要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如，射击
2、比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，分析这个过程，其控制的对象是：（） A、人B、枪C、子弹D、靶4、理解一个控制现象，要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。例如，导弹控制系统控制的是导弹与目标之间的距离，目的是要击中目标（距离为零），分析这个控制系统，其控制的对象是：（ ）A、人 B、目标 C、计算机 D、导弹5、人们使用空调器对室内温度进行调节，使人感到舒适。这是控制在（）方面的应用。A、生活B、生产C、农业D、军事三、控制的类型：1、按照执行部件的不同控制分为： 、 、 、 等。例题1、普通家用自行车的刹车控制是属于 () A、机械控制B、气动控制C、液压控制
3、D、电子控制2、从控制过程中人工干预的情形来分： （手动控制）：（必须在人的直接干预下才能完成控制任务的控制系统。）如人工纺纱、打开普通自来水龙头，揿按键打开电灯、驾驶汽车等； ：（不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统。）数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等。包括 、 和复合控制系统。例题1、根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称“嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对象是（）。A、手B、提绳C、木偶D、大脑2、上题的案例中，演员对提线木偶的控制过程属于（）A、人工控制B、自动
4、控制C、机械控制3、控制系统中属于自动控制系统的是（）A、按钮开关控制B、普通自来水龙头C、花房恒温控制D、汽车驾驶4、从手摇扇到电风扇到空调器的发展过程来看，体现了（ ）A、从机械控制到电子控制的过程 B、从手动到手动控制再到自动控制的过程C、从手动到电动控制的过程 D、从自动到手动控制的过程5、下列控制现象是自动控制的是（）A、骑自行车B、舂米C、农用灌溉抽水的控制D、用气筒给自行车的轮胎充气6、下列所属自动控制的是（）A、驾驶汽车B、拖地板C、用ATM取款D、人工纺纱四、控制系统的组成简单的控制系统由两部分组成，即 和 。其中控制装置，包括 、控制器、 等环节，对于闭环控制系统来说，还包
5、括反馈环节和比较环节。还要了解简单控制系统的输入量、输出量、控制量、被控制量等。五、控制系统的分类：开环控制与闭环控制（一）开环控制系统（不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统）1、 ：是指输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。这类控制系统的结构和原理比较简单，信息从输入端传到输出端，仅有一条路径。最大缺点是控制精度（精确度）不高。控制系统的工作过程：通常可以用方框图来表示。如十字路口的红绿灯定时控制系统、楼宇的防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动控制系统等。例题1、下列控制系统中，属于开环控制系统的是（）A、电冰箱的温度控制 B、计算机的CPU上的风扇的转速控制C、
6、现代化农业温室的温度控制D、电风扇调速开关系统2、下列不属于开环控制系统的是：（）A、自动门B、自动声控灯C、自动烘手机D、电饭锅温控系统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、开环控制系统的方框图：控制量输出量输入量传感器控制器执行器被控对象（1）输入量：控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间。例题1、箱工作时温度设定在一定的范围值，当箱内温度变化超过设定的范围值时，热敏电阻的阻值也相应地变化，通过热敏电阻的变化电流经过三极管放大器的放大，带动继电器，控制压缩的启动，实现电冰箱的温度控制。温度的变化量是：（）A、输入量B、输出量C、控制量C、被控量（2
7、）输出量（被制量）：控制系统所要控制的量，也就是说这个系统要控制的是什么量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位。例题1、投篮的过程中，被控量是：（ ）A、篮框的位置B、投篮的力度、角度C、篮球的落点D、以上皆是2、控灯系统中，被控量是什么（ ）A、通过电灯的电流 B、电路中的导线和电灯泡C、供电电网的电压和电灯泡 D、楼道里的声音大小（3）控制量：执行器的输出信号，能对控制被控对象产生作用，从而被控量发生变化的量。如流过阀门的水量。例题1、冰箱工作时温度设定在一定的范围值，当箱内温度变化超过设定的范围值时，热敏电阻的阻值也相应地变化，通过热敏电阻的变化电流经过三极管放大器的放大，带动继电器
8、，控制压缩的启动，实现电冰箱的温度控制。温度的变化量是：（ ） A 、输入量B、输出量 C、控制量 D、其他量 （4）被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程，如游泳池。（需要控制的机器、设备或生产过程）控制电路开关装置红绿灯开关状态设定时序(时间信号)例题1、按时间顺序进行控制的“交通路口红绿灯控制系统”的方“图如下。此方框图中，被控对象是( )。A、控制电路B、红绿灯C、开关装置D、红绿灯的开关状态2、“皮影戏”是我国的传统的民间艺术，演员只要在屏幕和灯光之间抖动如栓在“小兔”身上的细线，屏幕上就能出现生动活泼的小兔形象，这是一种控制现象，其控制对象是（）A、细线 B、“小兔” C、
9、屏幕 D、灯光3、根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称“嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对象是（）。A、手 B、提绳 C、木偶 D、大脑（5）执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件，在控制系统中，将控制器的信号转变成能影响被控对象的信号装置。如进水阀门；例题1、自行车刹车控制过程如下：刹车时，施加一定的握把力，通过杠杆系统，使刹车片压紧车圈（或轮轴），车轮减速。刹车握紧力与车轮转速一一对应。这是一个开环控制系统，其方框图如下。 在这个控制系统中执行器是（）车轮转速握紧力刹车片握把、杠杆系统车轮A、握把 B、杠杆系统
10、 C、刹车片 D、车轮2、以下的控制系统方框图中，执行器是（）3、自行车速度控制系统中的被控对象和执行器分别是（ ）A、人和自行车B、自行车和速度C、自行车和刹车片D、刹车柄和刹车片（6）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，如控制电路。（对被控对象起控制作用的设备总体，即控制装置。）例题1、小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个过程的被控对象、控制器和执行器分别是：（ ）A、筷子、大脑、手 B、筷子、眼睛、手C、乒乓球、手、筷子 D、乒乓球、大脑、手（7）传感器：监测元件。感知信号并传递信号至下一环节。（二）闭环控制系统1、 ：是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量
11、对控制过程产生影响的控制系统。这类控制系统的结构较为复杂，信息流经的路径有两条，一条自输入端传到输出端，另一条是输出端信息反传到输入端的比较环节。它可以有较高控制精度和有较强的抗干扰性能。例题1、齐鲁名校 2008-2009高三质量监测卫生间的抽水水箱，当放水冲刷时，水箱水位下降，浮球也随之下沉，这时与浮球以杠杆相连接的活塞式进水阀门打开，开始注水。水位升高，浮球上升，进水阀门逐渐关小，浮球升到一定位置，进水停止。这种控制系统是（）A、闭环控制系统B、开环控制系统以C、浮球控制系统D、活塞控制系统2、学校的打铃系统目前一般都由电脑控制，其控制系统为（）A机械控制、闭环、控制系统B、电子控制、闭
12、环控制系统C机械控制、开环控制系统D、电子控制、开环控制系统3、下列控制系统中，不属于闭环控制系统的是（）A、抽水马桶水箱的自动控制系统 B、加热炉的温度自动控制系统C、红外线自动门控制 D、学校供水水箱的水位自动控制系统4、下列控制系统中属于闭环控制的是（）。A、台灯的亮度控制B、全自动洗衣机的洗衣程序控制C、空调器的温度控制D、电风扇的风速控制2、特征：系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路反馈回路。3、简单闭环控制系统的方框图：偏差量比较器反馈环节被控量输出量干扰信号控制量给定量输入量控制器执行器被控对象反馈环节（检测装置）反馈量 ：比较器它将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值
13、；反馈环节：监测装置检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端。反馈：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。即，将输出信息反传给比较环节的做法。利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。如自动电水壶具有当水沸腾时自动切断电源的功能。例题1、用者虽然不一定懂得电机内部的构造和机理，却知道按哪个开关打开它，调整哪些开关可以得到清晰稳定的画面效果，判断什么情况下大概出了什么故障等等。这是（ ）方法的一种具体应用。A、功能模拟法B、黑箱方法C、反馈方法D、控制方法干扰信号：干扰因素。在控制系
14、统框图中，干扰作用一般表示在 上。控制系统的干扰因素：在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。例题1、在空调器的温度控制系统中，下列不属于影响其温度控制的干扰因素的是（ ）A、打开门窗B、空调器所在的房间温度由200C变到320C C、市电压不稳定D、房间内人数增加2、干扰对控制系统的影响是（）A、使控制系统的输出量发生变化B、使控制系统的输入量发生变化C、使控制系统的控制量发生变化D、使控制系统的输出量和输入量同时发生变化3、在电冰箱的温度控制系统中，下列情况不属于影响其温度控制的干扰因素有（）A、打开冰箱门 B、电冰箱所在房间的温度从20变到32C、热菜或饭菜放入电冰箱中D、在电冰箱外放一盆冷水4、普通的家用燃气热水器在使用的过程中往往会出现出水温
