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通用技術必修一第二章知識點總結

考點二 控制系統的工作過程與方式

◎基礎知識

一、控制系統

1.含義：任何一種控制的實現，都要通過若幹個環節共同實現，這些環節所涉及的裝置就構成了一個系統，稱為控制系統。

2.控制系統的輸入與輸出

（1）輸入量：控制系統的啟動信号。

（2）輸出量：控制系統索要控制的信号，即控制的目的。

3.控制系統通常分為：開環控制系統、閉環控制系統和複合控制系統。

4.控制系統的方框圖

在控制系統中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統的環節，用單向信号線來表示系統信号傳遞的方向，這種圖成為控制系統的方框圖。

二、開環控制系統

1.含義：控制系統的輸出量不對控制系統産生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。

2.開環控制系統的方框圖

控制量

輸入量 輸出量

3.開環控制系統各部分的作用

（1）輸入量：控制系統的給定量。

（2）控制器：對輸入信号進行處理并發出命令的裝置或元件。

（3）執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件。

（4）控制量：執行器的輸出信号。

（5）被控對象：控制系統中所要求控制的裝置或生産過程。

（6）輸出量：控制系統所要控制的量。

例：紅綠燈定時控制系統、防盜報警控制系統、火災自動報警系統、公園的音樂噴泉自動控制系統、紅外線自動門控制系統、普通電風扇風速控制系統、可調光台燈控制系統等。

三、閉環控制系統

1.含義：系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程産生影響的控制系統稱為閉環控制系統。

2.閉環控制系統的方框圖

給定量 比較器 控制量 被控量

-

3.閉環控制系統各部分的作用

（1）給定量：即輸入量。

（2）被控量：即輸出量。

（3）檢測裝置：測量出被控量并返回到系統的輸入端。

（4）比較器：将給定量與所監測的被控量進行比較，求出偏差值。

檢測裝置測量出被控量并返回到系統的輸入； 是比較器，它将給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏差值；控制器将這一偏差值進行運算處理，并向執行器下達控制指令；執行器根據指令對被控對象進行控制。

特點：信息傳遞路徑有兩條：一條從輸入端傳至輸出端，另一條是輸出端信息經檢測裝置返回到輸入端的比較環節，形成一個閉合回路。隻要被控量偏離給定量，就會産生相應的控制作用去消除偏差，從而使被控量穩定在一定範圍内。（能随機應變。）

例：供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統、花房溫度控制系統、投籃、

家用電飯鍋保溫控制系統、家用電冰箱溫度控制系統等。

重點難點

一、開環控制系統與閉環控制系統的比較

例1（2013浙江9月高考，15,3分）電梯都配有超載報警系統，其工作原理是：傳感器檢測電梯的載重量，控制電路進行判斷，若載重量超過設定值則接通電子開關，報警器發出聲、光信号進行報警。關于該報警控制系統，下列說法中正确的是（ ）

A.被控對象是電梯 B.控制器是電子開關

C.執行器是報警器 D.輸出量是有無聲、光信号

【解析】

本題考查控制系統的組成分析。該系統是開環控制系統，控制目的是滿足條件時報警，滿足的條件是電梯超重。因此輸入量為傳感器檢測電梯的載重量，控制器為控制電路，執行器為電子開關，被控對象為報警器，輸出量為報警器發出的聲、光報警信号，因此D項正确，A、B、C項錯誤。

答案 D

二、簡單控制系統的工作過程分析

考點三 閉環控制系統的幹擾與反饋

◎基礎知識

一、幹擾因素

1.含義：在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素成為幹擾因素。

二、反饋

1.含義：在自動控制系統中，将輸出量通過适當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，成為反饋。

2.反饋方法：利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統的輸出來調整系統的行為，使系統沿着預期的目标運行的方法，稱為反饋方法。

三、功能模拟法與黑箱方法

1.功能模拟法：以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模拟“原型”的功能和行為的方法，就是功能模拟法。

2.黑箱方法：通過對系統輸入和輸出關系的研究，進而推斷出系統内部結構及其功能的方法，就是黑箱方法。

重點難點

一、反饋與閉環控制系統的工作過程

二、分析影響控制系統運行的幹擾因素的注意事項

1.幹擾既存在于閉環控制系統中，也存在于開環控制系統中。

2.幹擾因素通常作用在被控對象上，其作用是使被控量偏離給定值。

3.通常控制系統中的然擾因素不止一個，因此必須對可能存在的幹擾進行全面的調查和分析。但并非所有幹擾都需要采取抗幹擾措施來克服，因為任何抗幹擾措施的實現，都意味着系統結構的複雜和成本的增加。

【方法突破】

一、開環控制系統與閉環控制系統的判斷方法

說明：判斷反饋是否存在要抓住三點：（1）有檢測裝置，（2）檢測輸出量，（3）與給定值比較。由于開環控制系統中有時也會有檢測某一信号的裝置，因此判斷的關鍵在于找準系統的輸出量，判斷檢測裝置是否檢測輸出量。

二、閉環控制系統工作過程的分析思路

閉環控制系統的基本工作過程為：檢測裝置檢測到被控量，并将其反饋到輸入端與給定值比較，得到偏差，控制器根據偏差進行相應的控制，使執行器操控被控對象，使被控對象向期望的方向變化，直到系統的實際被控量與給定值相符，偏差為零時，控制過程結束。

利用上述工作過程的描述格式，從以下一組問題中可以得到閉環控制系統的各個組成部分。

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