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

1 山东省济宁市梁山一中高二信息技术山东省济宁市梁山一中高二信息技术 第四单元第四单元 控制与设计控制与设计 学案学案 一 知识框架一 知识框架 二 知识要点二 知识要点 一一 控制的手段与应用控制的手段与应用 1 1 控制 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 2 从控制过程中人工干预的情形来分 从控制过程中人工干预的情形来分 3 3 按照执行部件分为 按照执行部件分为 等 二二 控制系统的工作过程与方式控制系统的工作过程与方式 1 1 含义 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 2 开环控制系统和闭环控制系统 开环控制系统和闭环控制系统 三三 闭环控制系统的干扰与反馈闭环控制系统的干扰与反馈 1 1 干扰因素 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 控制的含义含义 目的目的和对象对象 控制的手段手段和方法方法控制的含义 控制的应用应用 开环 闭环控制系统的基本组成和工作过程基本组成和工作过程 控制器控制器和执执 行器行器的作用 简单开环 闭环控制系统的方框图方框图 简单控制系统的分析 控制系统的干扰因素干扰因素 功能模拟方法功能模拟方法和黑箱方法黑箱方法 控制与设计 简单控制系统的设计 控制系统的设计方案设计方案 定义定义控制系统的输出量不对系统输出量不对系统的控制产生产生任何影响影响的控制系统 特点特点 没有反馈没有反馈环节 没有自动调整和补偿没有自动调整和补偿 控制精度差精度差 结构简单结构简单 适用在控制精度 要求不高且系统本身元件又比较稳稳定的场合定的场合 开开 环环 控控 制制 系系 统统 框图框图 定义定义系统的输出量返回到输入端输出量返回到输入端并对控制过程产生影响产生影响的控制系统 特点特点 有反馈有反馈环节 有自动调整和补偿有自动调整和补偿 控制精度高精度高 结构复杂结构复杂 设计 分析麻烦且成成 本较高本较高 适用在高精度 高可靠性和自动控制高精度 高可靠性和自动控制的场合 闭闭 环环 控控 制制 系系 统统 框图框图 输入量输入量输入量 控制量控制量控制量 执行器执行器执行器控制器控制器 控制器被控对象被控对象被控对象输出量输出量 输出量 干扰信号 控制量控制量控制量 干扰信号 输入量输入量输入量执行器执行器 执行器控制器控制器控制器被控对象被控对象被控对象 输出量输出量输出量 反馈环节 比较器 2 制干扰 我们就认为这个控制系统有较好的抗干扰性 2 2 反馈 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 3 开环与闭环的区别 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 比较项目比较项目开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统 自动调整和补偿自动调整和补偿 控制精度控制精度 结构结构 适用场合适用场合 输出量对控制过输出量对控制过 程程产不产生影响产不产生影响 信号传递信号传递 4 4 功能模拟法 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 5 黑箱方法 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 四 控制系统的设计 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 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 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确定控制系统的构成方案案 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 绘制控制系绘制控制系统的框图统的框图 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 3 三 高考真题三 高考真题 解解析析 1 1 20112011 年高考第年高考第 4747 题题 2 2 分 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 2 20102010 年高考第年高考第 4848 题题 1 1 分 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 3 20092009 年高考第年高考第 2727 题题 1 1 分 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 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 4 A B C D 四 巩固提高四 巩固提高 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 D 2 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 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