任务一 解析闭环控制系统工作过程 知识点题库

下图为水箱水位自动控制系统框图,以下说法正确的是(   )

A . 水箱水位自动控制系统为闭环控制 B . 水箱水位自动控制系统为开环控制 C . 实际水位为被控量,即输入量 D . 当水位差为零时,阀门将开启、注水
手工缝衣服首先要纫针,纫针的过程是一个人工闭环控制系统,请根据框图回答问题。

该控制系统的给定量是 ,控制器是 ,执行器是

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. (1) 该磁悬浮列车浮力控制系统的控制手段属于控制(在①手动;②自动中选择一项);
  2. (2) 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);
  3. (3) 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);
  4. (4) 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);
  5. (5) 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,这一过程称为(在①黑箱方法;②反馈;③干扰 中选择一项);
  6. (6) 该磁悬浮控制技术运用了材料学、电磁学等多门学科知识,这体现了技术的(在①目的性;②创新性;③两面性;④综合性 中选择一项);
车发动机冷却系统主要由发动机机体、水泵、散热器、节温器以及附属装置等组成。当冷车启动时,在冷却液未达到一定温度前节温器关闭主阀门,此时冷却液不流经散热器而只在发动机内小循环,从而使发动机能很快升温到适宜的温度。随着发动机温度的升高,冷却液温度升高到一定温度时,节温器开启主阀门,这时冷却液从发动机出来后经过散热器散热,再经水泵重新进入发动机,将多余的热量带走,从而使发动机保持在设定的工作温度。下列关于该控制系统的分析中不正确的是(  )

A . 该系统的控制器是节温器 B . 该系统的被控对象是发动机 C . 该系统的执行器是水泵 D . 该控制系统存在反馈过程
如图所示为一款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。关于该控制系统,以下说法不正确的是(  )

A . 被控对象是风扇 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
定速巡航系统能有效减少驾驶员疲劳并节省燃料,当启动定速巡航开关后,控制电路设定当前速度为定速巡航速度,并与车速传感器检测到的实际车速进行比较,根据偏差值调整节气门的开度,使汽车以恒定的速度行驶。请根据上述说明,完成以下任务:
  1. (1) 该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,将序号填写在横线处);
  2. (2) 该控制系统的控制手段属于控制(在①手动;②自动中选择一项,将序号填写在横线处);
  3. (3) 该控制系统的控制量是(在①车速设定值;②节气门开度;③实际车速中选择一项,将序号填写在横线处);
  4. (4) 定速巡航系统不仅要有稳定车速的功能,还要兼顾行驶安全以及与汽车其他控制系统协同工作等问题,这体现了系统分析的原则(在①整体性;②科学性;③综合性中选择一项,将序号填写在横线处);
  5. (5) 该系统在控制车速的过程中会受到各种干扰,以下因素中不属于干扰因素的是(在①沙尘;②风速;③道路坡度中选择一项,将序号填写在横线处)。
如图所示为电梯箱体位置控制系统示意图,当电梯轿厢内的楼层按钮按下或某个楼层外呼面板 按钮按下时,控制柜根据电梯轿厢目前所处的楼层位置计算出电梯的运行方向,并启动曳引机将电梯轿厢送达设定楼层。请根据示意图和描述完成以下任务:

 

  1. (1) 该控制系统的控制方式属于(在“①开环控制;②闭环控制”中选择合适的一个选项,将序号填写在横线处);
  2. (2) 电梯控制系统的控制器和被控对象分别是 (在“①控制柜;②曳引机;③轿厢;④轿厢内按钮面板和楼层外呼面板”中选择合适的选项,将序号填写在横线处);
  3. (3) 如果要增加电梯超重报瞀控制子系统,则传感器可选用 (在“①计数传感器:②压力传感器:③红外传感器”中选择合适的一个选项,将序号填写在横线处):
  4. (4) 电梯使用过程中会受到各种干扰,以下属于干扰因素的是 (在“①电梯轿厢内的楼层按钮信号;②楼层外呼面板的按钮信号;③电梯内乘客的手机信号;④外接电源的电压波动;⑤电梯门被杂物卡住”中选择合适的两个选项,将序号填写在横线处)。
传统的转炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术,由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制,使控制系统的体积增大、耗电多、效率不高且易出故障,不能保证正常的工业生产。随着计算机控制技术的发展,PLC控制的温度控制系统具有经济、高效、稳定且维护方便等优点,传统继电器控制技术被PLC控制技术所取代。转炉温度控制系统基本构成如图1所示,它是由PLC主控系统、转换器模块、整流器SCR、加热炉、传感器等5个部分组成。转炉温度控制实现过程:首先传感器将转炉的温度转化为电压信号,PLC主控系统系统内部的A/D转换器把电压信号转化为PLC可识别的信号,然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行处理,经过D/A转换器,再给整流器SCR一个触发信号,通过SCR的输出实现转炉温度的控制。根据转炉温度控制要求,本系统控制流程图如图2所示。

请根据示意图及其描述完成问题。

  1. (1) 下列关于转炉控制流程(图2)分析中正确的是(  )

    A . 系统中每个设备完成的工作都是流程中的环节 B . 判断模块是否正常环节可以省去 C . 该流程采用文字表达方式 D . 启动与温度设定 SP 之间的时序可以颠倒
  2. (2) 从系统的角度分析,下列说法中不恰当的是(  )
    A . 该系统可分为温度检测和信号转换等子系统 B . 各子系统单独工作,都不能实现转炉温度控制功能,体现了系统的整体性 C . 设计该系统时,要从整体出发,以系统整体功能最优为目标 D . 设计该系统时,既要考虑成本,又要考虑维护方便,体现了系统分 析的科学性原则
  3. (3) 下列关于该控制系统的分析中不正确的是(  )
    A . 该控制系统的被控量(输出量)是转炉的实际温度 B . 该电子控制系统的输出部分是整流器SCR C . 功能模拟法是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 D . 转炉温度控制系统属于闭环控制系统
  4. (4) 下列关于信号获取与转换分析正确的是(  )
    A . 转换器模块中,A/D 模块是数模转换器,D/A 模块是模数转换器 B . 传感器可以获得外界的输入信息,并将非电量信息转换成电信号输出 C . 电子电路中能处理的信号只有数字信号 D . 热敏电阻是一种用半导体材料制成的电阻值随温度的上升而减小的特殊电阻
如图所示是某即热式饮水机设计方案。自来水经过滤装置后进入储水箱,再送到煮水箱,煮水箱与储水箱连通,水位相同。当水位达到高水位时,进水电磁阀断电关闭,水位降到低水位时电磁阀通电进水。在打开出水龙头取水时,控制电路工作,电加热器迅速将煮水箱中的水加热至100℃,其间产生的水蒸汽通过排气管排出。请完成以下小题。

  1. (1) 将储水箱和煮水箱作为被控对象,下列属于其水位控制系统干扰因素的是(    )
    A . 重新设置高低水位开关的位置 B . 电加热器无法加热 C . 在出水龙头处取水 D . 排气管伸出端截短一定 长度
  2. (2) 下列关于煮水箱水温控制系统的说法错误的是(    )
    A . 控制器为出水龙头 B . 被控对象为煮水箱中的水 C . 输出量为煮水箱的水温 D . 执行器为电加热器
如图所示是锅炉蒸汽压力控制系统示意图,工作时,由传送器检测实际气压与给定气压比较,然后控制燃料调节棒等装置完成控制,请根据示意图及其描述,完成以下小题。

  1. (1) 从系统的角度分析,下列说法中不恰当的是(   )
    A . 由气压调节器、燃料调节器、炉排电机等组成,体现了系统的整体性 B . 燃料调节器损坏导致炉排电机工作失常,体现了系统的相关性 C . 设计系统时,要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的 D . 设计系统时,通过对燃料调节器提供的热量数值分析来调整气压调节器,体现了系统分析的综合性原则
  2. (2) 该控制系统中描述正确的是(   )
    A . 燃料控制子系统是开环控制系统 B . 炉排电机的转速是气压控制系统的被控量 C . 燃料控制子系统可看作气压控制系统的执行器 D . 给定气压的变化是该气压控制系统的干扰因素
如图所示为恒温温泉池,池内水温保持在26-28℃。当温度低于设定值的下限(26℃)时,控制器发出信号,热泵以制冷剂为热媒,在空气中吸收热能(在蒸发器中间接换热),经压缩机将低温位的热能提升为高温位热能,加热池水(在冷凝器中间接换热),当温度高于设定值的上限(28℃)时,停止加热。从而池内水温保持在26-28℃。请根据描述,完成以下任务:

  1. (1) 该系统的控制手段和控制方式分别属于(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,将序号填写在下划线处);
  2. (2) 该系统的被控对象是(在①热泵;②池水;③压缩机中选择合适的选项,将序号填写在下划线处);
  3. (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,将序号填写在下划线处);
  4. (4) 为了提高该系统的冬季升温效果,有效的优化措施是(在①减小蒸发器热交换面积;②增大冷凝器热交换面积;③降低温度设定值;④加大空气通过蒸发器的流量;⑤提高传感器的灵敏度中选择合适的选项,将序号填写在下划线处)。
如图所示的空气压缩机,当储气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,使储气罐内的气压保持在设定范围内,下列关于该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
如图所示,导弹飞行线路的控制过程是:事先将飞行线路的地形信息存储于导弹计算机,导弹在飞行时对实际地形进行测量并与存储信息进行比对修正,通过计算机调整导弹翼片来保证正确的飞行路线。结合该事例,以下说法正确的是(    )

A . 导弹飞行路线控制是一个开环控制 B . 事先存储的地形信息是导弹飞行线路控制中的控制量 C . 计算机既是控制器又是比较器 D . 导弹飞行线路控制中,翼片转动程度是被控量
下列关于控制系统的说法中正确的是(   )
A . 有检测装置的控制系统就是闭环控制系统 B . 闭环控制系统必然有检测装置 C . 控制器发出的控制信号称为控制量 D . 输入量是控制系统所要控制的量
如图所示是某呼吸机系统的工作原理示意图。控制单元控制呼吸阀实现呼吸频率的调节。在吸气阶段,控制单元控制吸气阀的开合度将空气送入病人的肺内,肺内的压力增大使肺腔扩张,当肺内的压力达到预置值,关闭吸气阀,实现吸气功能。在呼气阶段,打开呼气阀,由于肺腔组织的弹性,将肺恢复到原来的形状,而使经过交换的一部分空气呼出体外,关闭呼气阀,实现呼气功能。以下对吸气气压控制子系统的分析中,正确的是(   )

A . 吸气时,呼吸阀将管道2和管道3接通 B . 控制方式是开环控制 C . 控制量是流过吸气阀的空气流量 D . 气压计的灵敏度不影响控制精度
在冰箱的温度控制系统中,下列说法不正确的是(    )

A . 相比于空调温度控制系统,厂家没有提供摇控器,所以冰箱温控系统没有输入信号 B . 此系统是一个闭环控制系统 C . 冰箱门的打开对此系统来讲是一种干扰 D . 此系统的被控对象是冰箱
如图为某土壤湿度自动控制系统示意图,该系统会根据设定好的湿度实现自动灌溉。当土壤湿度低于设定的湿度时,控制系统的处理单元会发出指令给电磁阀门让其开启喷头喷水,当达到设定湿度后,处理单元会发出指令,关闭电磁阀门结束灌溉,从而达到灌溉的自动化。关于此系统下列说法错误的是(  )

A . 该控制系统的控制手段和控制方式分别属于自动控制和闭环控制 B . 该控制系统的控制器和被控对象分别是电磁阀门和喷头 C . 该控制系统中的输出量是土壤湿度 D . 在设计该控制系统的方案时,既要考虑保持土壤的湿度设定值范围内,又要考虑节约水资源和能源等因素,做到统筹兼顾,体现了系统分析的综合性原则
如图所示为某款WiFi控制的智能炖锅,该炖锅能按照烹饪程序在各个时间段以不同的温度工作。炖锅上配有温度传感器,手机通过WiFi获取炖锅的温度,根据所获取的温度与设定值比较,再自动发送打开或关闭加热器的指令,从而实现炖锅加热时长和恒温控制,用户还可以下载各种菜肴的烹饪程序,通过手机实时监控炖锅温度。请完成下列各题,在横线处填写上相应内容。

  1. (1) 炖菜过程中的一个环节可视为恒温控制过程,这时该控制系统的控制方式属于环控制,检测装置与被控对象分别是
  2. (2) 炖锅加热过程中若WiFi网络中断,炖锅持续加热可能会造成灾难,以下改进措施中最合理的是(在①一旦断开网络,炖锅立即停止加热;②炖锅未接到改变温度信号就一直处于同一恒温控制;③一旦WiFi信号中断,炖锅按照手机上传的烹饪程序自动完成各环节恒温控制中选择一项,将序号填入)。
如图所示某校高二(2)学生董小意设计的自动灭火控制系统。

用日光灯里的起辉器的双金属片作感温元件,当点燃蜡烛时,火苗燃烧着,感温元件感知温度升高,感温元件会接通电路,将灭火风扇启动,将蜡烛吹灭,感温元件随之不受到火焰的烘烤,温度降低,感温元件随即自动断开电路,风扇自动停转。

 

请回答以下:

  1. (1)  该控制系统是开环控制还是闭环控制?
  2. (2)  该控制系统的被控对象和输出量分别是什么?
  3. (3) 该控制系统中起关键作用的元件是什么?

    双金属片感温元件的工作原理是什么?

  4. (4) 画出控制系统图。
请回答自动控制系统中的闭环控制的控制特点 ?
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