通用技术必修2第四单元课件

第四单元控制与设计必修2技术与设计2[考试要求]必修2技术与设计2考试内容考试要求考试属性控制的手段与应用(1)控制的含义(2)控制的手段和方法(3)控制的应用bab必考控制系统的工作过程与方式(1)简单开环控制系统的基本组成和工作过程(2)闭环控制系统的基本组成(3)简单的闭环控制系统的方框图(4)控制器和执行器的作用cbcc必考＋加试必修2技术与设计2考试内容考试要求考试属性闭环控制系统的干扰与反馈(1)反馈的含义(2)简单控制系统运行的主要干扰因素(3)闭环控制系统中反馈环节的作用(4)闭环控制系统的工作过程(5)功能模拟方法和黑箱方法bcbba必考＋加试控制系统的设计与实施控制系统方案的设计c必考＋加试栏目导引课后达标检测必修2技术与设计21．控制的含义(1)事物的发展变化具有多样性，人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。考点一控制的手段与应用栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2(2)控制三要素：控制对象、控制目的、控制手段①控制目的：人的意愿或目的②控制对象：控制目的中的事物，课本内通常是指装置、元件之类的物品。控制对象就是指被控对象。③控制手段：指干预控制对象的方法、手段。解决控制问题第一要弄清为了什么目的。第二根据目的找到控制对象和它被控制的是具体哪个物理量或状态，第三要清楚采取什么样的控制手段。(3)传感器：信息或信号采集的装置或元件，用于检测衡量物理量或状态，可以作为输入装置。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计22．控制的手段和方法(1)按人工干预的情况来分：人工控制、自动控制。(2)按执行机构来分：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计23．控制的应用(1)生活：控制应用到生活中，提高了人们的生活质量，人类能够在一定程度上按照自己的意愿改变周围的环境，使之满足人们的需要。(2)生产：生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制，控制在生产中得到了极为广泛的应用。(3)军事国防：控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2在夏天或冬天，人们会使用空气自动调节机(简称空调)来改变房间的气温。在这个控制里，控制对象是()A．人B．空调C．房间D．室外空气C【解析】根据目的找对象。目的是改变房间的气温，被控对象也就是控制对象是房间(或房间内的空气)。控制对象一般是装置、元件或物质，房间更合适些。在这个控制中，空调是用来达到目的的手段。人是控制的主体，不是控制对象，不要误解。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2(2014·浙江3月高考)如图所示是一款智能垃圾桶。投垃圾时，手或垃圾靠近感应区上方，桶盖会自动打开，投入后桶盖会自动关闭，该控制系统的控制手段和控制方式属于()A．手动控制、开环控制B．自动控制、开环控制C．自动控制、闭环控制D．手动控制、闭环控制B栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2【解析】自动控制与手动(人工)控制的区别在于人是否直接干预和全程干预。开闭环控制的区别为是否有反馈。这里手好像参与了控制，其实这里的手是给系统一个输入信号，控制过程的执行无需人的直接干预和全程干预，因此本控制的手段属于自动控制。本系统的控制对象为桶盖，桶盖的打开是系统的输出量。桶盖的打开状态没有被检测，不构成反馈，该输出量对控制也不产生影响，所以说该控制是开环控制系统。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2以下不属于为人创造一个舒适环境的控制事例是()A．电饭煲B．空调C．加湿器D．氧负离子发生器A栏目导引课后达标检测必修2技术与设计21．简单开环控制系统的基本组成和工作过程概念：简单开环控制系统是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。特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。考点二控制系统的工作过程与方式栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2方框图：输入量―→控制器―→执行器――→控制量被控对象―→输出量(1)________(给定量)：即控制系统的给定量，如游泳池进水的设定时间；(2)________(被控量)：即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号，如游泳池的水位；(3)__________：即控制系统中所要求的装置或生产过程，如游泳池；(4)________：即直接对被控对象进行控制的装置或元件，如进水阀门；(5)________：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，如控制电路；(6)________：即执行器的输出信号，如流过阀门的水量。输入量输出量被控对象执行器控制器控制量栏目导引课后达标检测必修2技术与设计22．闭环控制系统的基本组成概念：闭环控制系统是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。由概念可知，控制系统的输出量对控制产生影响是判断工作方式(闭环or开环)的准绳。例：供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系统、花房温度控制系统、家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器。同样，从控制三要素入手，先根据目的找对象，明确输出量，接着逆向找到执行器和控制器，再看是否有检测输出量的检测装置(没有检测输出量的肯定是开环控制)，然后判断这个检测量是否返回到输入端对控制产生影响，有影响的才是闭环控制。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计23．简单的闭环控制系统的方框图检测装置：测量出被控量并返回到系统的输入端；⊗是比较器，它将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在一定范围内。与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的反馈环节。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计24．控制器和执行器的作用(1)控制器：对系统的输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。例如：控制电路、控制装置、控制机构、定时器等；(2)执行器：根据指令直接对被控对象进行控制的装置或元件。例如：开关(阀门、继电器)、制冷装置(压缩机)、加热装置(加热器、压缩机)、电动机、活塞、水泵等。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2(2015·浙江3月统一考试)如图所示为公共厕所人体感应自动供水系统示意图，当探头检测到有人进入厕所，控制器控制电磁阀打开，向水槽供水。该供水控制系统的执行器是()A．水箱B．进水阀C．探头D．电磁阀D栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2【解析】输入量探头检测到人体红外线信号―→控制器控制电路―→执行器电磁阀――→控制量接通被控对象水箱―→输出量出水栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2(2015·浙江3月统一考试)如图所示是自动变速扶梯系统控制过程示意图。无乘客时，扶梯缓慢运行；当乘客进入检测传感器的检测范围时，控制器接收到传感器的检测信号，控制电动机和传动装置加速转动，扶梯正常运行。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2根据示意图及描述，分析自动扶梯系统控制过程，在方框图中“______”处填写相应的内容。【解析】控制系统的题目要注意控制过程原理的描述和控制过程示意图，然后再结合控制方框图，就比较容易找出各组成装置和信号量。【答案】①检测传感器检测到是否有人的信号②电动机和传动装置③扶梯④运行速度栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2如图所示为高层楼房自动稳压供水控制系统原理图。其工作原理是当用户用水量变化时，管道中的水压发生变化。检测装置把检测到的水压信号反馈给控制器，与设定水压进行比较。控制器根据偏差值控制电机及水泵的转速，调节供水量，保持管道中的水压稳定。根据示意图及其描述，在控制系统方框图中“________”处填写与自动稳压供水控制系统原理图中相对应的内容。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2【解析】本题考查闭环控制系统的方框图。闭环控制系统的工作过程通常是：检测装置对输出量进行检测同时返回到输入端，并与输入量进行比较。控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，直到输出量等于给定量。由题意可知，该控制系统为闭环控制系统，检测装置的作用是对管道中的水压进行检测后返回到输入端，并与给定量进行比较。控制器根据偏差值控制电机及水泵的转速，保持管道中的水压稳定。因此输入量为设定水压，被控对象为管道，输出量为管道内实际水压，执行器为电机及水泵，检测装置为水压传感器。【答案】①设定水压②电机及水泵③管道④实际水压⑤检测装置栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2简单控制系统的工作过程分析控制系统控制类型案例分析开环控制系统开关信号―→电磁阀―→气动活塞――→行程车门开关设定注水时间―→定时器―→进水阀――→水流量泳池―→泳池的水位开关类公交车车门的开关控制司机操作开关装置，发出开关信号，控制电磁阀的启闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，由压缩空气推动活塞，从而带动车门的开启与关闭泳池定时注水系统使用者将注水的时间值设定到定时器中，开启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会控制注水阀关闭，停止向泳池注水定时类栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2控制系统控制类型案例分析开环控制系统车辆超速检测系统汽车的速度测速雷达―→电脑―→摄像头―→超速汽车信息测速雷达测量车速，经判断超速后，电脑控制摄像头，将超速车辆的信息记录下来检测报警类栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2控制系统控制类型案例分析闭环控制系统恒定输出类电冰箱恒温控制系统感温元件测出冰箱内的实际温度，与设定的温度进行比较，若冰箱内的温度高于设定值，温度控制器将启动压缩机给电冰箱制冷，使冰箱内的温度降低，直至与设定值一致动态跟踪类风力发电机跟踪风向的控制系统风向测定装置将检测到的风向信号送给迎风控制装置与设定值比较，迎风控制装置根据风向角度偏差信号控制偏航电机运转，调整风轮角度，使风轮始终对准风向栏目导引课后达标检测必修2技术与设计21．反馈的含义控制系统中，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，就是______。考点三闭环控制系统的干扰与反馈反馈栏目导引课后达标检测必修2技术与设计22．简单控制系统运行的主要干扰因素在控制系统中，除输入量(给定量)以外，引起被控量变化的各种因素称为__________。有的干扰因素是环境所产生，而有的干扰因素是人为所造成；干扰因素一般需要克服，但是有的也可以利用。干扰因素可以作用在被控量、控制器、执行器上。干扰因素会作用于开环控制系统，也会作用于闭环控制系统。干扰因素栏目导引课后达标检测必修2技术与设计23．闭环控制系统中反馈环节的作用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，从而减少输出量的偏差，稳定输出量。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计24．闭环控制系统的工作过程(1)闭环控制系统的核心是通过______来减少被控制量(输出量)的偏差。(2)工作过程：①由于干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定量；②闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定量进行比较；③控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定量，达到精确控制的目的。反馈栏目导引课后达标检测必修2技术与设计25．功能模拟方法和黑箱方法(1)功能模拟方法：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。例如：上海世博会上的引路机器人，该机器人能够模仿人体的功能进行引路。(2)黑箱方法：把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。例如：工程师为了判断汽车减速器的内部故障，通常会转动输入轴，根据发出的声音来判断故障。栏目导引课后达标检测必修2技术与设计2恒温式燃气热水器的温度控制系统为闭环控制系统。下列因素中，不属于该温度控制系统干扰因素的是()A．燃气的流量B．进水的流量C．进水的温度D．出水的温度D【解析】本题考查控制系统的干扰因素