优化集训11 控制及其设计届高三通用技术选考一轮复习.docx

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优化集训11控制及其设计届高三通用技术选考一轮复习

优化集训11　控制及其设计

1.（2021高二上·浙江上虞期末）某人脸识别门控系统的控制过程是:

当摄像头检测到人脸时,Arduino主板根据设定好的程序语言,对检测到的人脸数据分析处理,与库中存有的人脸数据对比,若对比成功,则电机转动,驱动门打开,否则发出报警声。

下列分析不正确的是（　　）

A.Arduino主板是控制器

B.门和报警装置都是被控对象

C.摄像头参与了系统的反馈过程

D.电机是执行器

2.如图所示为自动跟踪太阳灶。

其工作原理是:

光敏跟踪装置检测到太阳灶未对准太阳时,把信号传给控制模块,启动伺服电机转动太阳灶,保证太阳灶始终对准太阳,以获得最大的能量。

下列关于该控制系统的说法中,不正确的是（　　）

A.检测装置是光敏跟踪装置

B.控制方式属于闭环

C.控制量是伺服电机的转速

D.输入量是太阳灶实际对向太阳的方向

3.（2020·7月浙江选考）如图所示,是汽车蓄电池电量控制系统示意图。

汽车电器负载消耗蓄电池的电能,当蓄电池电量下降到设计值下限时,发电机在动力控制模块的控制下,给蓄电池充电。

电量检测装置检测到蓄电池电量达到设计值上限时,发电机停止给蓄电池充电,下列关于该控制系统的分析中,正确的是（　　）

A.被控对象是汽车

B.汽车电气负载变化属于干扰因素

C.执行器是动力控制模块

D.控制量是蓄电池的电量

4.（2019·6月浙江学考）为方便人们出入,一些医院、宾馆等场所都安装了自动门。

当人走近门时,红外装置检测到人体热辐射发出的红外信息,控制电路接收信号并发出指令,启动电动机将门打开,反之门关闭。

下列关于该自动门控制系统的分析中说法正确的是（　　）

A.红外装置起反馈作用

B.电机的转动是被控量

C.被控对象是医院、宾馆等场所

D.门的开启或关闭是输出量

5.

如图为一款3D涂鸦笔,特殊颜料被加热到设定的温度后从笔尖流出,冷却后变成具有一定强度的固体。

当加热温度过高时,控制芯片会自动启动小风扇降温,使颜料的加热温度维持在一个恒定范围。

关于该3D涂鸦笔的温度控制系统,以下说法正确的是（　　）

A.被控对象风扇

B.输入量是设定的温度

C.执行器是控制芯片

D.输出量是加热后的颜料

6.如图所示为农田节水灌溉。

在实现水量均匀喷灌的同时,减轻了农民的劳动强度。

该灌溉控制最主要的控制目的是（　　）

A.降低生产成本B.节约用水

C.自动均匀地喷灌D.农作物的快速生长

7.如图是一款概念产品,它能够夹在书本上实时监测孩子头部与书本的距离,一旦相对距离过近,本产品内置电子开关闭合,即可发出特殊光线并投射出提示性文字和表情符号用以警告孩子。

关于该控制系统,以下说法正确的是（　　）

A.监测到的距离与设定的距离相比较过近,才会发出警告,所以是闭环控制系统

B.被控对象是提示性文字和表情符号

C.执行器是其中的电子开关

D.控制量是提示性文字和表情符号等警告信号

8.

如图所示是一款智能垃圾桶。

投垃圾时,手靠近感应区上方,桶盖会自动打开,手离开后桶盖会自动关闭,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

9.如图所示是电热水器温度自动控制系统的示意图,当热电偶测到水温低于设定值时,控制电路接通加热丝,加热储水箱中的水,使水温达到设定值,关于该控制系统的组成,下列说法中不正确的是（　　）

A.被控对象是水箱中的水

B.控制器是加热丝

C.被控量是出水温度

D.设定量是所要求的水温

10.如图是工业锅炉利用重锤进行压力控制的示意图,重锤挂在横杆上,杆的支点在最左端,中间是锅炉的排气孔。

当锅炉内的蒸汽压力过大,超过设定值,就会冲开排气孔上的重锤,释放一定的气体;气体释放后,气压降低,使得重锤又重新落下封闭排气孔;周而复始,保持锅炉内的气压不超过规定值。

关于该压力控制系统,以下说法正确的是（　　）

A.将重锤往横杆的左端移动一段距离,可以增大锅炉的蒸汽压力

B.该控制需要人为调节重锤的位置,是一种人工控制

C.该压力控制系统存在反馈环节

D.输出量是排气孔是否释放气体

11.

如图所示是一款医用注射泵,工作时,单片机系统发出控制脉冲使步进电机旋转,而步进电机带动丝杆将旋转运动变成直线运动,推动注射器的活塞进行注射输液,实现高精度,平稳无脉动的液体传输。

注射速度可由操作人员通过键盘操作进行设定。

注射泵启动后,CPU借助于D/A转换提供电机驱动电压。

电机旋转检测电路为一组光电耦合电路,通过电机的旋转产生脉冲信号,这一脉冲信号反馈到CPU,CPU根据这一反馈控制电机电压,以便获得设定的转速。

下列分析中,不正确的是（　　）

A.该控制是自动控制

B.控制器是CPU

C.被控对象是病人

D.检测装置为光电耦合电路

12.

如图是智能化室内通风系统,气敏传感器检测空气中的二氧化碳浓度,模块化集成芯片根据二氧化碳浓度值的不同自动调节气阀的开度,从而改变干净空气的输送量,使二氧化碳浓度稳定在一定范围内。

关于该控制系统,以下说法不正确的是（　　）

A.控制器是模块化集成芯片

B.执行器是气阀

C.被控对象是二氧化碳浓度

D.输出量是室内空气的二氧化碳实际浓度值

13.在我国的北方地区,大多采用集中供暖的方式提供高温水汽入户。

如图是暖气恒温控制系统的示意图,各家庭在采暖季节需要依据各户的要求设定室内温度,自动恒温暖气阀就会利用感温元件来控制阀门闭合的大小,调节合适的热水流入室内散热器,直到室内空气被加热到设定的温度值时关闭阀门,热水就不再流入散热器,室内空气不再被加热。

待室内温度下降时再次开始加热过程,由此循环达到恒温的目的。

则温控阀门属于该控制系统的（　　）

A.反馈元件B.输入元件

C.执行器D.控制器

14.采用雨滴感应式自动雨刷控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦,雨滴传感器将检测出的雨滴大小变成电信号,传递给单片机,单片机根据电信号的强弱控制直流电动机的转速,从而控制雨刷的速度,使得雨刷的速度与雨量的大小相适应。

关于这个控制系统,下列说法正确的是（　　）

A.被控对象是雨刷

B.控制器是直流电动机

C.执行器是雨滴传感器

D.设定值是雨刷的速度

15.

如图为某种抽水马桶水箱的结构示意图,浮球和连杆用螺纹连接,通过调节连杆长度来设置给定水位,当水位上升到给定水位时,浮球带动连杆装置关闭进水阀。

如果往进水阀方向调节浮球,缩短连杆长度,那么产生的后果是是（　　）

A.降低给定水位高度B.增加给定水位高度

C.不影响给定水位高度D.降低实际水位高度

16.现有一种通过水泵增压将水流通过喷头喷射到空中,呈雨滴状散落在田间及农作物上的农田灌溉设备。

通过控制系统可实现喷灌设备的自动化运行,如利用土壤湿度计和传感器系统,在土壤湿度变低或超过预定范围时自动开启或关闭喷灌机;根据系统内发出的故障信号,或在一个灌溉程序结束时发出信号,使供水设备自动停机。

下列说法不正确的是（　　）

A.该喷灌系统是一个闭环控制系统

B.该喷灌设备的输出量是土壤湿度计

C.该喷灌系统的控制部分是内部的电子电路组成的控制器

D.该喷灌系统通过传感器和土壤湿度仪构成反馈和检测

17.如图是储气罐气压控制系统原理图,当检测装置检测到储气罐中的气压低于设定值时,控制器控制压缩机运转,使储气罐的气压升高到设定值。

该控制系统的方框图是（　　）

18.如图所示是某厕所水箱的自动控制装置:

拨动放水阀手柄打开放水阀放水,水箱水位下降,浮子下落,进水阀打开进水,当水位上升时浮子被抬高使进水阀堵住进水口停止进水,从而保持水箱水位。

关于该水箱水位控制过程中,下列说法正确的是（　　）

A.该水箱水位控制系统属于闭环控制和人工控制

B.该水箱水位控制系统的被控对象是水箱中的水位

C.在水箱内浸泡一块砖,可以降低给定水位

D.出水流量是该系统的干扰因素

19.下列说法正确的是（　　）

A.在控制系统中,能引起输出量发生变化的各种因素称为干扰因素

B.在控制系统中,将输出量通过适当的检测装置返回到输入端的过程就是反馈

C.流程图中的方框表示某个事项或活动,称为环节

D.流程优化必须建立在设备和工艺水平提高的基础上

20.

倒车雷达是汽车的安全辅助装置。

工作原理是:

雷达探头发出超声波,一旦超声波碰上障碍物后便会反射回来,此时系统便会计算雷达探头与障碍物之间的距离,然后根据距离的远近,蜂鸣器发出不同频率的警报声。

从而帮助驾驶员更好地判断该停车的位置,关于该报警控制系统,以下说法正确的是（　　）

A.此控制系统为开环控制系统

B.被控对象是汽车

C.控制器是雷达探头

D.输出量是超声波信号

21.电冰箱工作时温度设定在一定的范围内,当电冰箱内温度变化超过设定的范围值时,热敏电阻的阻值也相应地变化,通过热敏电阻的电流经过三极管放大器的放大,带动继电器,控制压缩机的启动,实现电冰箱的温度控制。

压缩机是（　　）

A.输入量B.输出量C.执行器D.控制器

22.如图所示的智能指环,会在司机打瞌睡时发岀警报。

通过内置的皮肤传感器检测使用者的皮肤导电率（EDA）并与其正常值比较来判断其意识是否清晰,一旦发现使用者意识下降或有进入睡眠状态的迹象,内置电子开关就会导通,从而发出振动或声音警报提醒使用者保持注意力集中。

以下分析正确的是（　　）

A.该控制系统的输入量是EDA,控制量是报警信号

B.被控对象是使用者

C.该系统含检测装置和比较电路,属于闭环控制系统

D.该控制系统的执行器是电子开关

如图所示为电冰箱温度控制系统,当电冰箱内的温度上升时,感温包内的气体膨胀,使传动盒向外伸张,通过连杆使触点闭合,压缩机M开始工作,连续制冷,温度下降,温度降低到某个值时,触点断开,制冷停止,如此反复使电冰箱温度保持在设定的温度范围内。

请根据示意图及其描述,完成第23~24题。

23.下列关于电冰箱温度控制系统说法正确的是（　　）

A.逆时针转动调节旋钮,连杆向右偏移,压缩机的工作时间将延长

B.感温包被霜覆盖后,将导致无法正常制冷

C.感温包穿孔将会导致冰箱频繁启动

D.弹簧的弹性变差是温度控制系统的干扰因素

24.下列框图中正确描述电冰箱温度控制系统工作方式的是（　　）

某厂设计了一款智能煤气泄漏报警灯,它的工作原理是:

当探测器检测到厨房的煤气浓度超过设定值时,外置主控制器控制电磁继电器导通,使报警灯报警;报警的同时,该装置还能够自动向事先设定的手机号码发送信息,提醒使用者注意。

根据描述,完成第25~26题。

25.下列选项中,对智能煤气泄漏报警灯控制系统描述正确的是（　　）

A.控制量是电磁继电器的通、断

B.被控对象是手机

C.探测器主要起反馈作用

D.输入量是预事先设定的手机号码

26.无人状态下为了防止煤气泄漏,对该控制系统进行优化,其中最合理的优化措施为（　　）

A.当煤气浓度超过设定值时,主控制器控制电磁阀吸合,将煤气切断

B.当煤气浓度超过设定值时,主控制器控制电磁继电器吸合,开启排风扇

C.增加一个煤气检测控制系统,将厨房内的煤气浓度控制在设定浓度

D.增加一个人体红外线感应子系统,有人时可以使用煤气,无人时不通煤气

27.（2021·浙江模拟）风力发电机运行时风轮对准风向才能获得最大风能,如图所示,这是风力发电机跟踪风向的控制系统示意图,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。

（1）据描述,在跟踪风向的控制系统方框中填写相应的内容。

（2）风向测定装置将检测到的风向信号传送给迎风控制装置与设定值比较的过程称为　　　　（①干扰;②反馈;③控制中选择一项,将序号填在横线处）。

28.下图是声控灯系统组成示意图,声控灯适用于多种场合,如在公共楼道里安装声控灯既方便,又安全。

它与普通的电灯控制电路相比,去掉了手动开关,而增设了声传感器、控制器和电子开关。

其中声传感器的灵敏度可调整,以适应不同场合使用的需要。

根据你的理解和认识回答下列问题。

（1）画出控制系统方框图。

（2）如果声控灯的附近并没有人,而楼上或隔壁有人高声说话或以动作发出声响,灵敏度高的声控灯也会应声而亮。

为避免这种情况你有什么好办法?

（可在原图上补画一些装置）

29.随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一种应用。

其工作过程是由“声电转换装置”将起伏的音乐转换为随之变化的电信号,这种电信号驱动电动机带动水泵转动。

音乐信号强,水泵的转速就快,喷头的压力就大,喷出的水柱就高。

反之,喷出的水柱就低。

音乐信号的强弱与喷泉水柱的高低一一对应。

请回答下列问题:

（1）该控制系统是　　　　控制系统。

（填“开环”或“闭环”） 

（2）根据上述材料,补充完成音乐喷泉控制方框图。

（若为开环,有些可以填“无”）

该控制系统的执行器是　　　　,控制量是　　　　,控制对象是　　　　,检测装置是　　　　。

30.如图为车间温度控制系统示意图。

当传感器检测到室内温度达到设定值的上限时,控制器发出信号,接通水泵和风机电源,水泵向进气窗输送冷却水形成水帘,风机将室内的空气排出,室外的空气通过水帘降温后进入室内,降低室内温度。

当室内温度达到设定值的下限时,断开水泵和风机电源。

请根据示意图和描述,完成以下任务:

（1）该系统的控制手段和控制方式分别属于　　　　和　　　　（在①手动控制;②自动控制;③开环控制;④闭环控制中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）。

（2）该系统的被控对象是　　　　（在①水帘;②水泵和风机;③车间中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）。

（3）该系统中的传感器应选用　　　　（在①流量传感器;②湿度传感器;③温度传感器中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）。

（4）为了提高该系统的降温效果,有效的优化措施是　　　　和　　　　（在①增大进气窗和水帘面积;②降低温度设定值;③加大排风量;④提高传感器的灵敏度中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）。

31.李明学习了通用技术后,设计了如图甲所示能自动控制温度、湿度的栽培箱。

在控制器上设定好湿度范围后,当湿度传感器检测到栽培箱空气湿度低于或等于下限湿度时开始加湿,当栽培箱内湿度达到上限湿度时停止加湿,当栽培箱内湿度高于设定值上限时,换气扇启动,开始除湿,达到上限湿度时停止除湿。

请根据示意图和描述,完成以下任务。

甲

（1）该系统的湿度控制方式为　　　　（在①开环控制;②闭环控制中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”上）。

（2）湿度控制系统的执行器为　　　　（在①小水泵;②喷雾头;③发热带;④小水泵、喷雾头和换气扇中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”上）。

（3）当栽培箱内的空气湿度和外界环境空气湿度均高于设定湿度的上限值时,则换气扇会　　　　（在①持续运转;②间歇性运转;③运转一段时间后自动停止;④无法判断中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”上）。

（4）由于水箱的水很快会被用完,李明设计了图乙所示的水位控制系统,当水位上升到设定值时,感压包压力增大,使传动膜片向外胀,推动连接杆带动电触点断开,电磁阀门关闭,停止进水;当水位低于设定值时,感压包压力减小,弹簧回拉连接杆,使电触点闭合,开始进水,如此反复。

据此判断,在水位控制过程中,弹簧　　　　（在①始终处于拉伸状态;②始终处于压缩状态;③拉伸和压缩状态交替变化中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”上）,将凸轮逆时针旋转一定角度,则水箱水位会　　　　（在①上升;②下降;③保持不变;④无法判断中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”上）。

乙

（5）李明在设计分析时,孤立地从每个子系统分析,未能把电磁阀和湿度控制子系统等部分整合,说明他违背了系统分析的　　　　原则（从①整体性;②科学性;③综合性中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”上）。

32.如图所示的扫地机器人,由单片机、传感器、驱动电机、驱动轮、万向轮、吸尘器等部件构成,它具有自动绕开障碍物的控制功能。

其工作过程是机器人测距系统通过传感器检测行进方向有无障碍物,如果在一定距离中存在障碍物,单片机控制左右驱动电机速度差来实现转向绕行。

请回答下列各题,填写“　　　　”处的相应内容。

（1）该扫地机器人转向控制系统的控制手段和控制方式分别是　　　　和　　　　（在①手动控制;②自动控制;③开环控制;④闭环控制中选择合适的项,填写序号）。

（2）该转向控制系统的执行器是　　　　（在①吸尘器;②万向轮;③驱动电机中选择一项,填写序号）。

（3）扫地机器人测距系统中的传感器一般是　　　　（在①超声波传感器;②红外线传感器;③压力传感器中选择一项,填写序号）。

（4）若扫地机器人突然无法转向,以下不可能造成的原因是　　　　和　　　　（在①驱动电机故障;②家用电器发出的电磁辐射;③万向轮转动受阻;④集尘室垃圾太多中选择合适的项,填写序号）。

33.如图所示为胎压监测系统示意图,安装在轮胎里的传感器测量轮胎的气压,并利用无线发射器将压力信息传送到中央处理器,将实际胎压与正常胎压设定值进行比较,当实际胎压过高或过低时,汽车喇叭发出警报声,同时,车载显示器显示轮胎气压异常信号。

请根据示意图和描述,完成以下任务:

（1）该系统的控制手段与控制方式分别是　　　　和　　　　（在①人工控制;②自动控制;③开环控制;④闭环控制中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）; 

（2）该控制系统的输出量及控制器分别是　　　　和　　　　（在①实际胎压;②汽车喇叭的警报声及车载显示器显示的信号;③正常胎压设定值;④中央处理器;⑤汽车喇叭及车载显示器;⑥无线发射器中选择合适的选项,将序号填写在“　　　”处）; 

（3）该系统中的传感器可选用　　　　（在①温度传感器;②压力传感器;③磁敏传感器中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）; 

（4）胎压监测系统运行过程会受到各种干扰,以下因素不属于干扰因素的是　　　　（在①其他车载装置收发的无线信号;②中央处理器工作异常;③调整正常胎压范围中选择合适的选项,将序号填写在“　　　　”处）。

优化集训11　控制及其设计

1.C　2.D　3.B

4.D　红外装置属于传感器,检测到有人靠近的信息时,传给控制器,执行器电机工作,被控对象自动门打开,门的开启或关闭是输出量,故选项D正确。

5.B　通过分析其控制目的是维持颜料加热的温度恒定,进而可以判断其为闭环控制系统。

被控对象是颜料,输出量是颜料的实际温度,输入量是设定的温度,控制器是控制芯片,执行器是小风扇。

故选B。

6.B

7.C　警告控制系统的执行器是电子开关、被控对象是警告器,控制量是执行器的输出,所以应是电子开关的开或关,警告控制系统为开环控制系统。

8.B

9.B　电热水器温度自动控制系统是闭环控制系统,设定量是水箱内要达到的温度,控制器是控制电路,被控对象是水箱中的水,被控量是出水实际温度。

因此B选项符合题意。

10.C

11.C　被控对象是注射器的活塞。

12.C　智能化室内通风系统的被控对象是需要调节的室内空气而不是二氧化碳浓度,室内的二氧化碳浓度是被控量。

13.C

14.A　被控对象是雨刷;控制器是单片机;执行器是直流电动机,雨刷的速度是被控量。

15.B　抽水马桶水箱水位控制系统的目的是使水位保持一定位置,调节连杆长度可以改变给定水位,如果往进水阀方向调节浮球,缩短连杆长度,使浮球位置向左上方移动,从而提高设定水位。

16.B　该喷灌设备的输出量是执行命令,即水泵是否开启。

由土壤湿度计时刻做检测,检测土壤湿度和设定值的差别,构成反馈,属于闭环电子控制系统。

17.C　储气罐气压控制系统能使储气罐的压力稳定在设定值。

执行器是压缩机,被控对象是储气罐,设定量是设定气压,被控量是实际气压。

对一个控制系统,首先应判断是开环控制系统还是闭环控制系统,闭环控制系统是通过反馈使某一个量稳定在设定值。

如果是闭环控制系统,接着应寻找设定量,关键词是稳定、恒定,本题中储气罐气压控制系统这个量就是气压,那么设定量是设定气压,被控量是实际气压,检测装置是能检测气压的装置,被控对象是储气罐。

控制器控制压缩机运转,执行器是压缩机。

18.D　19.C　20.A　21.C　22.D　23.B　24.D　25.A　26.A

27.

（1）①迎风控制装置　②偏航电机　③风轮　④风轮的朝向　⑤风向测定装置

（2）②

28.答案

（1）控制系统方框图如下图:

声音

信号→控制

电路→常开

接点

电灯→电灯亮

（2）

29.答案

（1）开环　

（2）水泵　水量　喷头　无

解析

（1）音乐喷泉控制系统输出量是水柱高低,输入量是声音信号,不存在反馈环节,属于开环控制系统。

（2）根据系统分析的基本原则,分析得出:

该控制系统的执行器是水泵,控制量是水量,控制对象是喷头,检测装置是无（因为是开环控制系统）。

30.答案

（1）②④　

（2）③　（3）③　（4）①③

解析

（1）自动控制是指在无人直接参与的情况下,事物的变化准确地按照期望的方向进行。

该系统的控制过程不需要人工任何干预,所以是自动控制;该控制系统能够根据传感器检测到的室内温度来控制启动或停止水泵和风机电源,存在反馈环节,所以是闭环控制。

（2）该控制系统的控制目的是保持车间内温度恒定,所以被控对象是车间。

（3）该系统中的传感器检测的是室内温度,故应选用温度传感器。

（4）要想提高系统的降温效果,可以增大进气窗和水帘面积以及加大排风量。

31.

（1）②　

（2）④　（3）①　（4）①　①　（5）①

32.

（1）②　③　

（2）③　（3）①　（4）②　④

33.

（1）②　③　

（2）②　④　（3）②　（4）③