通用技术必修第八讲控制与设计总复习

高中通用技术总复习技术与设计2 必修2 铜梁中学校高远洪 对系统及其特性的再认识 系统的含义 系统是指由两个或者两个以上相互联系 相互作用的组分 元素 所组成的 具有一定结构和功能的有机整体 鼻咽喉气管支气管 如果我们把鼻 咽 喉 气管 支气管等看成人体分解的最后层次或基本单元 那么 这些器官就是构成人体的元素 组分 指混合物中的各个成分 如空气中的氧 氮 氢等都是空气的组分 系统的分类 元素的性质 元素存在的形态 运动状态 与外部环境的关系 自然系统人工系统复合系统 实体系统概念系统 动态系统静态系统 开放系统封闭系统 对系统及其特性的再认识 动态系统是指状态随时间而变化的系统 如大棚内的温度 湿度变化随时间变化明显 静态系统是指状态不随时间而变化的系统 系统的运动极其缓慢 状态变化很小 难以观察 如恒温箱内的温度 冰箱内的温度 人的体温 系统的整体性与相关性 系统的元素是构成系统整体的前提和基础 没有部分就没有整体 但系统的整体功能是各元素在孤立状态下所没有的 系统不是各个元素的简单相加 系统内部的协调和配合状况直接影响系统整体功能的实现 对系统及其特性的再认识 系统内各元素之间存在着相互依赖和相互制约的特定关系 某一个元素的变化 会影响其他元素实现其功能 整体性主要是系统内某一要素出现问题 影响整体的功能 如 牵一发而动全身 木桶原理 一着不慎 全盘皆输 相关性主要是系统内部要素之间相互影响 如 头痛医脚 脚痛医头 汽车油门踩大一点汽车行驶快 反之行驶慢 对整体不影响 相关性 汽车发动机坏了 汽车不能行驶 对整体造成影响 整体性 汽车由很多零件组成 实现汽车功能 汽车功能是各零件没有的 整体性 系统的环境适应性 对系统及其特性的再认识 任何系统都存在于一定的环境之中 必然要与外界进行物质 能量和信息的交换 外界环境的变化会相应地引起系统功能和内部元素的变化 系统具有适应环境的变化 保持原有功能的特性 系统有环境适应性 但是有可能环境适应性好 也可能环境适应性差 环境适应性举例 1 笔记本电脑可以根据环境光的强度来自动调节显示器的亮度2 自行车设置了可以根据路况和气候的变速器改变自行车的轮齿比3 人造卫星的太阳能电池板可以根据太阳的位置调整自己的角度4 豚鹿1960年灭绝 豚足袋狸1926年灭绝 台湾梅花鹿1969年灭绝5 香蕉树生活在降水丰富的热带地区 所以叶子非常阔大6 松树生长在降水相对较多的温带地区 所以叶子细长成针形7 仙人掌生长在干旱的沙漠地区 所以叶子退化成了叶刺 课堂练习 选择题 1 重庆市的城市道路建设年年都有很大的投入 但是 随着私家车的不断增加 重庆的道路反而变得越来越拥挤了 市政府对整个交通系统进行分析后 决定建设轻轨 下列说法正确的是A 有了轻轨就能对交通系统实现优化B 因为轻轨速度快 所以能实现对交通系统的优化C 因为轻轨在专门轨道运行 肯定能实现交通系统的优化D 必须与其他交通工具及基础设施配套 才能实现优化 答案 D 课堂练习 选择题 2 在下列关于系统说法中 哪个是有关整体性的理解A 系统是一个整体 具有整体的特性功能 目标和作用的有机整体B 构成系统的各元素之间 是相互联系 相互作用 相互依赖 相互影响的关系 是彼此相关的C 系统都存在于一定的环境中 并不断地与外界环境进行物质的 能量的和信息的交换 系统必须适应外部环境的变化D 也称为功能性 每个系统都具有特殊的功能 这是区别不同系统的主要标志 答案 A 课堂练习 选择题 3 王总监负责某大楼的建设项目 以下不属于其对系统优化的约束条件的是A 需要一年内向委托人交付大楼B 大楼要求有五级抗震能力C 王某调配大楼建设的施工人员D 委托人提出大楼的功能划分需求 答案 C 课堂练习 选择题 4 如图所示是一款水上运动单车 此款气垫混合型单车可转向 后退 从系统的角度分析 以下不合理的是A 由气垫 车架 螺旋桨 脚踏等共同组成水上运动单车 体现系统的整体性B 该运行单车可以在水上行驶 体现系统的目的性C 脚踏板旋转的速度快慢与螺旋桨的旋转快慢存在关系 体现相关性D 水上运动单车使用一段时间后要及时充电 说明环境适应能力差 答案 D 课堂练习 选择题 5 如图所示是一款智能电动车充电器 它在工作时可以根据电池电量 外界温度调整充电电压 当电池充满时会自动断电 设计该充电器时需要兼顾充电是否充足 节约能源 保护电池等多方面目标 这体现系统分析的A 科学性原则B 综合性原则C 动态性原则D 整体性原则 答案 B 课堂练习 分析题 如图所示是齿轮轴的结构装配示意图 键安装在轴的键槽中 齿轮键槽对准键套到轴上 套筒安装在轴上并顶住齿轮端面 轴承安装在轴的两端起支承作用 该部件需要以下四个装配环节 安装轴承 安装齿轮 安装套筒 将键装入轴的键槽中 请根据上述描述 回答以下问题 1 齿轮轴的装配流程为 2 将一段矩形钢手工加工成键 需要用到的设备和工具是 在 手锯 板牙 锉刀 划规 丝锥 台虎钳 钻床 车床中选三种工具或设备 将序号填写在横线上 3 齿轮轴在运行过程中 会有磨损 这体现了系统分析中的 在 整体性 动态性 相关性中选一项 将序号填写在横线上 第四章控制与设计 控制是一个充满新奇和挑战的话题 同时控制又是一个跨学科的综合性学科 它已深入到人们生活和工作的方方面面 如 控制情绪 控制疫情 控制温度 控制家电 等 第一节了解控制 如果我们希望某一事物按照自己的意愿发展 就要对其进行干预 这种根据自己的目的 通过一定的方法使事物沿着某一确定的方向发展 就形成了控制 一 控制的定义 摸 福 字游戏 二 开环控制与闭环控制 这个游戏 其实就是一个控制过程 能将控制的结果反馈回来 形成比较量 并与希望值 又叫给定量 基准量 进行比较 并根据它们的差别 误差 及时调整控制作用 使控制的误差减小的系统 称为闭环控制系统 而不能将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统 称为开环控制系统 系统中将控制结果反馈回来的部分 称为反馈环节 闭环控制系统都有反馈环节 所以有时又称闭环控制系统为反馈控制系统 反馈环节是闭环控制系统的重要特征 二 开环控制与闭环控制 判断一个控制系统是否为闭环控制的简单方法是考察分析 当控制结果 即被控量 发生变化时 例如给被控对象或被控量施加一些干扰 控制系统能否做出相应的调整去改变控制的结果 即被控量 以减少控制误差 如果能 则为闭环控制 否则是开环控制 三 手动控制和自动控制 有些时候 控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务 这种控制系统 我们称为手动控制系统 而控制过程不需要人的干预 就可按期望规律或预定程序进行的控制系统称为自动控制系统 如 人工调节液面属手动控制 GPS定位属自动控制 第四章控制与设计 一 控制系统的组成 第二节控制系统的组成和描述 第四章控制与设计 第二节控制系统的组成和描述 给定量 控制器 执行器 被控对象 反馈环节 被控量 一 控制系统的组成 第四章控制与设计 二 控制系统的框图表示 第二节控制系统的组成和描述 第四章控制与设计 判断以下事例是开环控制还是闭环控制 第二节控制系统的组成和描述 闭环控制 开环控制 开环控制 第四章控制与设计 第二节控制系统的组成和描述 练习 说出以上三个系统的以下内容 给定量 控制器 执行器 被控对象 被控量 反馈环节分别是什么 1 给定的液面高度 大脑 手 阀门 液体流量 眼睛 2 想要的风量 挡位开关 电机 风扇叶 风量 无反馈 3 遮挡信号 控制芯片 电子阀门 阀门的开 关 水流 红外检测装置 课堂练习 判断题 1 判断下列关于控制系统的表述是否正确 1 控制器肯定是控制系统中最先动作的构件 2 执行器是能直接对被控对象起控制作用的装置 3 被控对象是连动过程中最后动作的构件 4 存在比较器的控制系统一定是闭环控制系统 解析 1 错 有反馈时检测装置最先动作 2 对 3 对 4 错 投篮 投飞镖都是开环控制 见粤教材必修2 P126页说明 课堂练习 判断题 2 判断下列关于楼道灯的声控开关电路的说法是否正确 1 它是一个闭环控制系统 2 它能自动纠正控制误差 3 灯是被控对象 4 控制量是控制灯的亮灭 解析 1 错 2 错 3 对 4 错 控制量是电流或电压 第四章控制与设计 第三节简单控制系统的设计 课堂练习 选择题 1 下列关于控制系统工作过程的说法 正确的是A 信息只能从输入端传至输出端B 信息只能从输出端传至输入端C 开环控制系统的信息只能从输入端传至输出端D 闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端 答案 C 课堂练习 选择题 2 家用空调温度自动控制系统是闭环控制 其中反馈环节的作用是A 减少输入量B 增加输入量C 稳定输入量D 稳定输出量 答案 D 课堂练习 选择题 3 在下面4个控制系统中 属于闭环控制系统的是A 电风扇的定时控制系统B 公共楼道路灯延时控制系统C 大棚温度恒定控制系统D 商店自动门控制系统 答案 C 课堂练习 选择题 4 有这样一个 黑箱 其输入 输出关系的数据见下表 则 黑箱 内部可能是A 交流变压器B 电源稳压器C 日光灯整流器D 电阻分压器 答案 D 课堂练习 分析题 5 养鸡场让鸡饮水时 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 赵明同学设计了一个挂在空中的鸡用饮水方案 如图所示 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行 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 对弹簧的拉力增加 使水阀控制杆向下运行 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 课堂练习 分析题 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 2 控制系统的框图如下 课堂练习 分析题 6 随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种具体应用 其工作过程是由 声 电转换装置 将起伏的音乐强度