2019版创新高三一轮复习系列浙江专版通用技术讲义：选修 第一章电子控制系统概述 精品

第一章电子控制系统概述

[考试标准]

一、电子控制技术与电子控制系统

1.电子控制技术的含义及其应用

(1)含义：电子控制技术是一门运用电子电路实现控制功能的技术。

根据不同的需要，针对被控对象的特点，选择不同的控制方式来实现控制的目的。

(2)应用：

①生活：自动化的家用电器给人们的生活带来了更多方便。

②工业：自动化生产流水线，提高产品的质量，减少原材料的消耗，改善了劳动

条件，提高了劳动生产率。

③农业：自动化农业技术。

④军事：对军事技术变革和发展起着重要的作用，对现代战争产生极大的影响。如“响尾蛇”机载空对空导弹(长“眼睛”的导弹)、战斧式巡航导弹。

2.电子控制系统的含义

(1)含义：以电子技术为核心的控制系统叫做电子控制系统(Electronic Controlsystems)。

(2)构成电子控制系统的条件

常用组成元件有电阻、电感、电容等元件，二极管、三极管、集成电路(IC)等电子器件，它们相互作用、相互依赖，形成一个整体，实现控制。

如智能化的电饭煲(煮饭、保温、定时等功能)是电子控制系统；普通电饭煲(煮饭、保温)利用双金属片进行控制，属于机械控制，不是电子控制。

再如：电子调光照明系统、无线遥控小车。

(3)电子控制系统的优点

①控制的精确度高

②能实现远距离控制

③控制的速度快

④能进行自动控制

⑤电子控制系统的体积小。

二、电子控制系统的组成和工作过程

1.电子控制系统的基本组成

(1)电子控制系统一般可分为输入、控制(处理)和输出三个基本的组成部分。 ――→信息输入部分→控制处理部分→输出部分→被控对象

(2)输入部分：由各种传感器组成，输入信息可以有各种形式，可以是作用力，也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数的变化。相当于人的感官，将采集的非电信号转变为电量信号。

(3)控制(处理)部分：一般由具有各种控制功能的电子电路(或微处理器)组成。相当于人的大脑，对送入的电信号进行比较、分析和处理并发出指令。

(4)输出部分：由电磁继电器、晶闸管等多种执行机构组成。输出信号可以是位

移，如电磁继电器中衔铁的运动、电动机的转动等，也可以是声音、光等，如扬声器中发出的音乐声。相当于人的手和足，它的作用是执行处理部分的指令，进行某种操作，实现某种功能。

2.常见的电子控制系统的工作过程

(1)一般电子控制系统的工作过程

(2)智能化红绿灯电子控制系统

(3)全自动洗衣机进水控制系统

(4)计算机控制系统

三、开环电子控制系统和闭环电子控制系统

1.开环电子控制系统

(1)含义：电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈。

(2)方框图

――→信息输入→控制 处理→输出→被控对象

(3)特点：结构简单、造价较低，适用于被控对象的状态变化较为简单、被控量的控制精度要求不高的情形。

(4)设计和安装开环电子控制系统的步骤

①依据设计要求分析，确定被控量和被控对象。

②根据方框图，选择合适的传感器，确定控制(处理)使用的实用电路和元器件，选择合适的执行件。

③参考相关资料，在输入、控制和输出部分之间分别选择合适的接口电路，设计或改进原有电路。

④检测元器件或实用电路的质量。

⑤安装电路，防止元器件错接、焊接，要注意对未使用的引脚的处理，注意接地。

⑥调试电路，检查触发器电压的大小。

2.闭环电子控制系统

(1)含义：能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响的电子控制系统是闭环控制系统。

(2)方框图

(3)特点：造价较高，适用于被控量的控制精度要求比较高的情形。

(4)设计和安装开环电子控制系统的步骤

①依据设计要求分析，确定被控量和被控对象。

②如果对被控量控制的精确度要求比较高，应利用有反馈的闭环电子控制系统对被控对象实施控制。

③根据方框图，选择控制(处理)部分的电子电路、输出部分的执行器、检测部分中的传感器，并参考相关资料，通过接口电路将各个部分紧密地连接成一个完整的控制系统。

④检测元器件或实用电路的质量，并按照电路图安装电路。

⑤将系统的各部分进行整体安装调试。

⑥通过制作、试验，发现设计存在的问题，对方案进行改进或优化。

【例1】 (2016·10月浙江选考)如图所示的空气压缩机，当储蓄罐内的压缩空气排放到一定程度时，压力开关自动接通电源，电机带动气泵运转，向储气罐补充压缩空气，使出气管内的气压保持在设定范围内。下列关于压缩机的气压控制系统分析中，正确的是(

)

A.控制方式属于开环控制

B.输入量是电能

C.控制量是气泵输出的空气流量

D.输出量是储气罐内的压缩空气

答案 C

[变式1] 电视机遥控控制系统和空调温度控制系统分别属于( )

A.开环电子控制系统和闭环电子控制系统

B.闭环电子控制系统和闭环电子控制系统

C.开环电子控制系统和开环电子控制系统

D.闭环电子控制系统和开环电子控制系统

答案 A

【例2】 过去的红绿灯是值班警察人工控制开关来控制，现在的红绿灯是人为根据路口车流量编好各方向各种灯色启闭时间表，输入到控制电脑中，实现红绿灯根据设定调整红绿灯时长的效果。该控制属于( )

A.手动控制、开环控制

B.自动控制、闭环控制

C.自动控制、开环控制

D.手动控制、闭环控制

解析 本题考查的是控制的归类。该红绿灯功能由电脑程序实现，故为自动控制；该控制系统的输入量为时间表信息，输出量为红绿灯的亮暗，因此选C 。

答案 C

[变式2](2016·4月选考模考)如图所示是磁悬浮列车浮力控制原理示意图：装在车辆转向架上的导电磁铁(悬浮电磁铁)与导轨上的铁磁轨道(导磁轨道)相互吸引，磁场浮力使车辆浮起。传感器实时测量车辆浮起的实际间隙返回给悬浮控制器，比较后精确地控制电磁铁中的电流，使车体与导轨之间保持10毫米左右的

间隙。请根据上述说明，完成下列任务(将序号填写在“________”处

)

(1)该磁悬浮列车浮力控制系统的控制方式属于________控制(在①开环；②闭环中选择一项)；

(2)该磁悬浮控制系统的输出量是________(在①磁场浮力；②电磁铁中的电流；

③车体与导轨实际间隙；④推进动力中选择一项)；

(3)该磁悬浮控制系统的执行器是________(在①悬浮控制器；②导磁轨道；③导电磁铁；④转向架模块中选择一项)。

解析本题重点考查学生对控制系统的控制方式区分，本系统控制精度高，能自动调整车体与导轨之间的间隙，并通过传感器进行反馈，其中输入量是车体与导轨设定的间隙，输出量是车体与导轨的实际间隙，在该系统中执行器是导电磁铁。答案(1)②(2)③(3)③

【例3】有些城市采用了智能化的红绿灯电子控制系统，其工作原理如下：在路口停车线前一段距离内埋下一些环形感应器，感应器将车辆在上面通过所产生的数据传输给交通信号控制系统，控制系统根据交叉路口的车辆的通过情况指挥红绿灯的自动切换。下列关于该电子控制系统的各部分描述中，不正确的是()

A.输入部分是环形感应器

B.控制(处理)部分是交通信号控制系统

C.输出部分是红绿灯转换电子电路

D.被控对象是通过路口的车辆

解析本题考查对生活中常见的电子控制系统的工作过程的理解。该电子控制系统通过环形感应器产生的信息(输入)，经过交通信号控制系统的分析处理(控制部分)，给红绿灯电子电路发出切换指令(输出部分)，实现红绿灯(被控对象)自动切换的功能。通过路口的车辆并不是该控制系统内的一部分。故D选项符合题意。对此类考题，考生可根据电子控制系统的基本组成部分分别找出相应的部件，并按控制的先后逻辑过程进行理解和答题，比如输入部分给控制(处理)部分信息，控制(处理)部分发指令给输出部分并执行该指令。

答案 D

【易混易错】

1.开环、闭环控制系统的区别

(1)闭环控制系统与开环控制系统不同，它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制(处理)部分，从而对系统的控制产生影响。其控制系统方框图如下：

电子控制系统的基本组成部分

(2)开环控制系统一般结构简单、造价较低，适用于被控对象的状态变化较为简单，被控量的控制精度要求不高的情形，如电子门铃等。而闭环电子控制系统运用反馈方法可以实现自动化控制，控制精度相对较高，目前被广泛应用于自动控制中，如冰箱温度控制。

2.反馈方法

运用反馈的概念分析和处理问题的方法，叫反馈方法。反馈方法最大优点在于：任何偏差不论其来源如何，都可以按照这一方法不断地加以消除。因此，当系统的工作受到种种不确定因素的干扰或者目标处于不断变化的情况下，这种控制方法就更加有力。反馈是达到预期目标的最好方法。

反馈可分为负反馈和正反馈。增强输入讯号效应的叫正反馈；减弱输入讯号效应

的叫负反馈。正反馈常用来产生振荡；负反馈能稳定放大，减少失真。

1.(2017·4月嘉兴一模)小明正在设计一个简易教室粉尘净化控制系统。系统的传感器检测教室内粉尘浓度，当粉尘浓度高于一定值时，进气扇和排气扇自动开启，吹入干净空气的同时排出含粉尘空气，降低室内粉尘浓度。关于该控制系统，下列设计分析不正确的是()

A.可以采用光敏传感器检测粉尘浓度

B.可以采用电磁继电器的触点作为风扇自动开关

C.被控对象是进气扇和排气扇

D.外界环境的粉尘浓度是该控制系统的干扰因素

答案 C

2.下列电子控制系统中，属于闭环电子控制系统的是()

A.扩音机

B.电风扇

C.家用电冰箱

D.电子门铃

解析本题考查的知识点是开环、闭环电子控制系统的区别。

开环电子控制系统与闭环电子控制系统的本质区别就是有无反馈，只有家用电冰箱有温度信息的反馈，使冰箱内温度保持恒定值。故C选项为正确答案。此类考题可以从两方面判断，一是有无检测反馈信息的检测装置，如该例题中的温度检测装置，二是判断该控制系统是否把一个物理量保持在恒定值，如该例题中冷冻室温度控制在－18 ℃左右。

答案 C

3.(2015·9月浙江统考)如图所示是一款宠物自动喂水机，宠物靠近时，阀门自动

打开，离开后自动关闭。该控制系统的控制方式和宜采用的传感器是(

)

A.开环控制、红外传感器

B.闭环控制、压敏传感器

C.开环控制、湿敏传感器

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