山东省济宁市梁山一中高二信息技术《第四单元 控制与设计》学案.doc

山东省济宁市梁山一中高二信息技术第四单元 控制与设计学案一、知识框架控制与设计控制的含义控制的含义、目的和对象控制的手段和方法控制的应用简单控制系统的分析开环/闭环控制系统的基本组成和工作过程控制器和执行器的作用简单开环、闭环控制系统的方框图控制系统的干扰因素简单控制系统的设计功能模拟方法和黑箱方法控制系统的设计方案二、知识要点(一) 控制的手段与应用1、控制：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段（方法），使事物向预期的目标发展。2、从控制过程中人工干预的情形来分：、。3、按照执行部件分为：、等。(二) 控制系统的工作过程与方式1、含义：任何一种控制的实现，都要通过若干个，这些环节就构成了一个控制系统。2、开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统定义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。特点输入量控制量执行器控制器被控对象输出量干扰信号没有反馈环节；没有自动调整和补偿；控制精度差；结构简单；适用在控制精度要求不高且系统本身元件又比较稳定的场合。框图闭环控制系统定义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。特点有反馈环节；有自动调整和补偿；控制精度高；结构复杂；设计、分析麻烦且成本较高；适用在高精度、高可靠性和自动控制的场合。框图控制量干扰信号输入量执行器控制器被控对象输出量反馈环节比较器(三) 闭环控制系统的干扰与反馈1、干扰因素：对控制系统的行为造成影响的有害信号及扰动，除给定量外引起被控量变化的各种因素。一个控制系统的干扰因素往往不止一个，所有控制系统在工作运行过程中都会受到干扰。因此设计一个控制系统，必须学会分析这个控制系统可能有哪些干扰因素，以及这些干扰因素是如何影响系统正常运行的，从而尽可能避开或抑制干扰因素对控制系统的影响。如果一个控制系统能够很好地避开或抑制干扰，我们就认为这个控制系统有较好的抗干扰性。2、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。3、开环与闭环的区别：开环控制结构简单，控制精度低。闭环控制可以纠编，结构复杂，控制精度高。比较项目开环控制系统闭环控制系统自动调整和补偿控制精度结构适用场合输出量对控制过程产不产生影响信号传递4、功能模拟法：是以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。5、黑箱方法：通过对系统的输入与输出的关系的研究，进而推断出系统内部结构和功能的方法。（四）控制系统的设计控制系统的设计方案的一般思路，还必须分析并明确以下一些具体的问题： (1)分析被控对象的基本特性。了解被控对象在正常的工作状态下，其输出量与输入量之间的关系，分析控制系统有哪些干扰因素，输出与干扰因素有何关系。 (2)分析被控量与控制量。如以分析声控灯系统为例，声音是输入信号，被控对象是灯泡，被控量是灯的亮灭，控制量是电流。 (3)确定控制系统的构成方案。在以上分析的基础上，根据被控对象的基本特性；根据控制精度、抗干扰性、经济性等方面，确定控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统。(4)绘制控制系统的框图。按确定的设计方案绘制控制系统的框图，框图内容的表达要求完整。c功能单一的控制系统叫开环控制；d价格便宜的控制系统叫开环控制。6汽车安全气囊控制系统的使用过程是：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。该控制系统的被控对象是：（ ）a被气囊保护的人b气囊c诊断模块d气体发生器7太阳能热水器是利用太阳的能量将水加热的装置，由集热管、水箱、支架及相关附件组成。太阳能热水器水箱一般都带有水位自动控制系统，当水箱水位低于设定的水位，能够自动加水。请回答：对于太阳能热水器，下列说法错误的是：（ ）a体现了人们利用技术造福人类b其设计符合可持续发展原则c水箱水位自动控制系统的控制对象是水箱（水箱里的水）d水箱水位自动控制系统的执行器是集热管8（接上题）太阳能热水器水箱水位自动控制系统中，输入量是：（ ）a设定的水位b太阳光的强弱c加水的时间d实际的水位9（接上题）如果发现太阳能热水器一直处于是加水状态，你认为不可能的原因是：（ ）a水箱漏水 b出水管漏水 c集热管底部有异物沉积 d控制器坏了10如图所示是一个自动控制水龙头，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分钟就会自动关水。该水龙头控制系统属于：（ ）a开环控制b闭环控制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11（接上题）下列可以作为该控制系统执行器的是：（ ）三、高考真题解析1、（2011年高考第47题 2分） 人们在生活中享受美妙的音乐，但有时也会受到噪声的干扰。 (1)长时间处于噪声环境会对人的身心健康造成不良影响。下列说法正确的是（ ） a植树造林不能降低环境噪音 b噪声是人体控制系统的干扰因素 c不同工作环境的噪音标准相同 d音乐声不会成为噪音2、（2010年高考第48题 1分）普通高压锅使用过程中，当锅内压力达到一定值时，压力阀会浮起并放气，使锅内压力维持在预定值水平。该压力控制系统是（ ） 人工系统 自然系统 人工（手动）控制 自动控制 a. b. c. d.3、（2009年高考第27题 1分）成语和俗语是千百年来人们生活智慧的结晶,其中不少蕴含着有关技术与设计的道理.下列与设计过程中的“结构”“流程”“系统”和“控制”依次对应的是（ ）见风使舵 铜墙铁壁 磨刀不误砍柴工 牵一发而动全身1 在我们的日常生活中，有很多人工控制和自动控制现象，下列选项中全过程都是人工控制的是：（ ）摇动辘轳提取井水电梯的上下运行控制农用灌溉抽水机抽水的控制用气筒给自行车轮胎充气驾驶汽车普通自来水龙头a b c d2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 d电子控制 a b c d四、巩固提高3小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭而浪费用电，为此他设计了一个控制方案，能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制系统应该属于：（ ）a自动控制的闭环控制系统 b自动控制的开环控制系统c手动控制的闭环控制系统 d手动控制的开环控制系统4我们学校的电铃自动控制系统是属于哪种控制系统？被控对象是什么？（ ）a开环、电铃b闭环、电铃c开环、铃声d闭环、铃声5我们把银行、宾馆的自动门说成是开环控制，其原因是：（ ）a它的主要设置是检测到人员以后会打开，才叫做“开”环控制；b打开动作后的控制过程不再需要检测装置来参与控制过程；a.电磁阀门b.控制电路c.红外线传感器d.电源12右图是小明设计的一款机器人，工作原理是通过检测场