第四章控制与设计

控制与设计

一、考点

（1）了解控制的含义及其在生产和生活中的应用。

（2）通过典型的案例了解手动控制、自动控制，了解简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。

（3）能识别简单的闭环控制系统的方框图，了解其中的控制器、执行器等环节的作用，了解反馈环节的作用。

（4）了解影响简单控制系统运行的主要干扰因素。

（5）了解简单的被控制对象的基本特性，了解被控量、控制量。

二、知识点

1、控制：人们根据自己的目的，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控制。

控制技术的广泛应用，提高了产品质量，降低了生产成本，增长了劳动生产率，使人们从繁重或危险的体力劳动和重复的手工操作中解放出来。

2、手动控制：控制过程是在人的直接干预和全程干预下进行的。

自动控制：指在无人直接参与的情况下，事物的变化准确地按照期望的方向进行。

3、控制系统的输出量不对系统控制产生任何影响，这种控制称为开环控制系统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是闭环控制系统

4、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成为干扰因素。控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个，有的是人为的，有的是由于环境造成的。

5、在正常工作状态下，其输出与输入之间的关系，输出与干扰之间的关系称为被控对象的基本特性。

被控量：就是输出量；通过控制量来实现对被控量的控制。

三、例题

1、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

解析：如果向进水阀方向调节浮球，缩短连杆长度，那么浮球位置将上升。依据杠杆原理，要关闭进水阀，浮球的位置将会上升的更高。所以向进水阀方向调节浮球，也就增加了给定水位，那么在稳定状态下水箱的实际水位也变高了。所以此题选B。

2、要设计该温室的温度自动控制系统，下列器件中不需要用到的是

A.安全监控摄像头

B.温度传感器

C.加热器

D.温度控制器

解析：此题要求我们知道一个控制系统包含那些部件。作为一个自动温度控制系统，必须要有检测设备（温度传感器），控制器（温度控制器），执行器（加热器），而安全监控摄像头是为了便于操作员实时监控温室内的情况而设置的，与温度自动控制系统无关。

3、闭环控制系统中反馈的作用是（）

A、消除干扰因素

B、实现自动控制

C、减少输入量的偏差

D、减少输出量的偏差

解析：此题主要考学生对控制系统中反馈环节作用的了解，所以此题选D。

测试题

1、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

D、电子控制

2、下例所述属于自动控制的是（）

A、驾驶汽车

B、拖地板

C、用ATM取款

D、人工纺纱

3、下面控制系统中，属于开环控制的有：（）

①电冰箱恒定温度控制系统，②电风扇机械定时开关控制系统，③电子门铃控制系统，④GPS自动导航系统，⑤路灯自动开关控制系统。

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个

4、下面控制系统中，属于闭环控制的有（）

A、电风扇机械定时开关控制系统

B、电子门铃控制系统

C、加热炉温度自动控制系统

D、自动门

5、在游泳池注水控制系统中，其输出量是（）

A、设定的时间

B、定时器发出的信号

C、阀门输出的信号

D、游泳池的水位

6、在控制系统框图中，干扰作用一般表示在（）上

A、控制器 B执行器 C被控对象 D、反馈环节

7、自行车刹车装置的作用是制动，当需要减速或制动时，给握把施加一定的力，通过杠杆系统，将刹车片压紧车圈（或轮轴），使车轮减速或制动。在这个控制系统中执行器是（）

A、握把

B、杠杆系统

C、刹车片

D、车轮

8、家用普通台灯增加调光控制装置后，使台灯的功能得到了优化，这说明（）

A、增加系统要素是系统优化的手段

B、增加系统要素是系统优化的必然手段

C、调光控制装置是系统的约束条件

D、调光控制装置使台灯的质量得到提高

9、如图所示是电热水器温度自动控制系统

的示意图，当热电偶测到水温低于设定值，

控制电路接通加热丝，加热储水箱中的水，

使水温达到设定值，关于该控制系统的组

成，下列说法中不正确的是(浙江省2012年

3月高考)

A.被控对象是水箱中的水

B.控制器是加热丝

C.被控量是出水温度

D.设定量是所要求的水温

10、在电冰箱的温度控控制系统中，下列情况不属于影响其温度控制的干扰因素：（ ）

A 、开电冰箱门

B 、电冰箱所在房间的温度从20摄氏度变到32摄氏度

C 、电热菜或热饭放入电冰箱中

D 、在电冰箱外放一盆冷水 11、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，该饭盒温度控制系统的控制手段和控制方式属于(浙江省2012年3月高考)

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 12．如图所示为自动火炮控制系统示意图。当雷达检

测到飞机后发出信号给跟踪系统，跟踪系统操纵火炮，调整火炮角度，该系统中被控对象是

A ．火炮

B ．跟踪系统

C ．雷达

D ．飞机

13．下图是房间温度控制系统的方框图，请回答下列问题。

（1）本控制系统中的控制对象是什么？

（2）本控制系统中的被控量和输入量是什么？

（3）在该控制系统工作时，打开空调房间的门窗，对控制系统起什么作用？