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课时3　系统设计的优化与实现
一、基础巩固篇
1.下列选项中不属于系统优化的是(　　)
A.城乡规划
B.工人师傅根据划线锯割三角铁　
C.全国第六次列车提速
D.网上银行及自动存、取款机的应用
2.如图所示为某造纸厂纸张卷绕系统示意图，在卷绕过程中，要求纸张卷绕后的侧面整齐一致。卷绕系统由卷筒驱动子系统和纠偏控制子系统组成。驱动系统由伺服电机和传动装置等组成；纠偏控制子系统的工作过程为：光电传感器检测纸张边缘位置信息，并将信息输入PLC控制单元与设定值比较，经分析处理后输出误差信号，控制油泵输出高压油进入油缸，推动活塞带动支架移动，从而将纸张整齐卷绕在卷辊上。从系统的角度分析，下列说法不正确的是(　　)
A.两个子系统的设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的
B.卷辊上纸张的多少影响着活塞的推力大小，体现了系统的相关性
C.设计时既要考虑纸张卷绕整齐，又要兼顾生产效率，体现系统分析的综合性原则
D.油泵和油缸的性能是优化纠偏控制子系统的约束条件
3.如图所示为小区自动供水控制系统，用水量较小时，由民用电源控制水泵，以降低能耗；而当用户用水量增加时，水压下降到设定值，PLC发出指令启动变频器，由变频器控制水泵，通过检测水泵出口压力并与设定压力进行比较，根据两者之间的差值控制水泵电机的启停台数和水泵的转速，确保自动供水系统的恒压供水。下列关于小区自动供水控制系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.由蓄水池、水泵、PLC等组成，是构成系统的条件之一
B.系统运行过程中，蓄水池水位会发生变化，体现了系统的目的性
C.备用泵损坏，用户用水量少时系统仍能正常工作，体现了系统的整体性
D.新小区规划时，蓄水池的大小、位置是影响该系统优化的因素
4.网箱养鱼是一种科学养鱼方法。它是利用网片装配成一定形状的箱体，设置在较大的水体中，通过网眼进行网箱内外水体交换，使网箱内形成一个适宜鱼类生活的活水环境。利用网箱养鱼，不仅提高了水面的利用率，而且提高了鱼产量。下列说法正确的是(　　)
A.增加系统的要素，就能使系统得到优化
B.增加了网箱，其实是增加了系统的约束条件
C.采用网箱养殖，对系统的目标函数产生了显著的影响
D.网箱养殖，是系统优化的必然选择
5.如图所示的恒温控制系统，由热电偶/热电阻采集温度信号，经过变送器的处理后被A/D转换器识别，并转换为相应的数字信号。PLC对温度信号进行处理后，通过模拟量模块输出电流信号，电流信号可以通过调压器来控制电源的开度，从而控制电源的输出功率。加热器根据电源输出功率调节加热强度，从而达到温度调节的效果。温度设定值可以通过计算机进行调整，下列关于该恒温系统的说法中不正确的是(　　)
A.该系统有PLC、温度变送器、调压器等部分组成，体现了系统的整体性
B.该系统可以保持温度恒定，体现了系统的目的性
C.系统在使用过程中需要对获得温度与设定温度进行分析计算，确定加热时间，体现了系统分析的整体性原则
D.在系统优化的过程中，加热器功率、热电偶的型号属于影响因素
6.如图所示是一款智能淋浴头，内置LED灯、水量感应器以及水流发电装置等，水流发电装置可给智能淋浴头的控制系统供电。其中的用水量提示控制系统工作原理是：当水量感应器测得用水量达到10升时，灯显示蓝色，用水量超过30 升，红色灯会一直闪烁。下列关于智能水龙头系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.LED灯的颜色会根据用水量变化而变化，体现了系统的环境适应性
B.水量感应器故障会导致水量提示系统无法正常工作，体现了系统的整体性
C.设计时，通过计算得出发电装置能提供的稳定发电量，体现了系统分析的科学性原则
D.为了提高水量提示的准确度，水量感应器的性能是该系统优化的影响因素
7.如图所示是一款智能快递柜，柜体与控制系统一起构成智能快递终端系统。快递员通过特定的身份识别卡进入配送模式，通过快递柜上的扫码枪扫描邮件上的条形码，获取邮件的相关信息，控制系统自动打开空闲柜子，快递员将邮件放入后关闭柜门，系统将包含有快递的信息发送至收件人手机，完成配送任务。收件人收到信息后，到相应的快递柜处取件，输入事先收到的验证密码，由系统识别后自动打开对应的柜门，完成取件任务。下列关于智能快递柜的说法正确的是(　　)
A.无法当面签收，可能导致货物运送过程中存在破损隐患，说明系统目的性不明确
B.无接触配送和用户自助取件大幅提升了物流末端的配送效率，体现了系统的整体性
C.设计该智能快递柜时，先考虑柜子的数量和大小，再考虑保障快递包裹的安全性，体现了系统分析的整体性原则
D.为了兼容不同大小的快递包裹要对系统进一步优化，柜子的容积大小是影响系统优化的因素
8.手机在拍摄视频时，稳定非常重要。很多摄影师在拍摄的时候，会使用手机稳定器。稳定器主要由稳定控制器、陀螺仪模块和三个伺服电机构成，这三个电机各保持一个轴向的稳定，分别是航向(左右)方向、横滚方向、俯仰方向。工作原理是：在稳定器系统里提前设定平衡初始值，通过陀螺仪模块检测稳定器三个维度的姿态变化，当姿态发生变化时，稳定控制器输出补偿偏差信号，控制伺服电机的方向、转速，从而纠正画面的倾斜，实现稳定拍摄。下列关于该稳定器系统的分析中正确的是(　　)
A.陀螺仪模块的灵敏度会影响稳定器使用效果，体现了系统的整体性
B.内部的电机长时间使用会损坏，体现了系统的环境适应性
C.路面的起伏是影响该系统优化的因素
D.设计系统时先要考虑稳定效果，再要考虑制作成本，体现了系统分析的整体性原则
9.如图a所示是机械料斗定量控制系统，它采用混联杠杆。为了提高控制精度和稳定性，改造成如图b所示的电子控制，其采用了应变片传感器、放大电路等元件来控制门控开关。从系统的角度，下列分析中不正确的是(　　)
A.应变片传感器的灵敏度是该系统优化的影响因素
B.优化前后的两种控制系统都可分为检测、控制和执行子系统
C.将混联杠杆改为电子控制是该系统优化的手段
D.优化时先考虑应变片传感器灵敏度，再考虑控制精度，体现系统分析整体性原则
10.如图所示为数控机床，数字化机床控制系统的工作原理为：数控装置内的计算机把输入的零件信息传递给伺服系统，伺服系统向机床主轴及传动机构发出指令，机床主体则按照这些指令完成工件的加工。机床工作时，位移传感器会实时检测机床主体的位置，并将信息传递给数控装置，从而实现精准加工。下列关于该系统的说法不正确的是(　　)
A.数控装置出现故障，导致机床工作不正常，体现了系统的整体性
B.数控机床能用于加工改型频繁、型面复杂的工件，体现了系统的目的性
C.主轴与轴承等部位要经常添加润滑油，体现了系统的相关性
D.数控机床的行业规范是该系统优化的约束条件
11.自吸增压水压控制系统如图所示，可以实现自来水、太阳能热水器等用水时水压不足情况下的增压功能。开启水龙头时，流量感应器检测水管中的流量，同时压力感应器检测水管中的水压，经智能PC控制芯片与设定值比较后决定电机是否工作。从系统的角度分析，下列说法中正确的是(　　)
A.采用了降噪处理，降低工作时的噪音，体现了系统的动态性
B.采用压力罐设计，具有防止使用过程中的频繁启停的作用，体现了系统的目的性
C.自来水的供水水压是该控制系统的影响因素
D.选择电容器时，既要考虑电机功率，又要考虑多种感应器等，体现了系统分析的综合性原则
12.如图所示是简易旋转倒立摆控制系统示意图。该控制系统可以使摆杆保持竖直倒立状态，其工作原理是：设定摆杆处于竖直倒立状态时精密电位器输出的电压值，当摆杆由于外界作用力破坏其稳定性向一侧倒下时，精密电位器的阻值变化，从而改变了输出电压，并将信息传送到单片机与设定值进行比较，单片机输出控制信号，通过驱动电路控制电机的转速和转向，带动旋臂水平转动，使摆杆重新保持竖直倒立状态。从系统的角度分析，下列说法不恰当的是(　　)
A.摆杆保持竖直倒立状态是该系统的控制目的
B.精密电位器长时间使用后，其精度下降，体现了系统的动态性
C.单片机根据比较差值，计算出旋臂所需的摆动速度，体现了系统分析的科学性原则
D.精密电位器的精度是该系统优化的影响因素
13.长沙近2000辆公交车完成了智能化、网联化改造，经过改造升级的公交车具有路口红绿灯显示、自动统计乘客人数、规范司机驾驶行为、提升安全等功能。其中路口红绿灯显示功能的工作原理如下：公交车行驶至某一路口，由计算机控制中心根据定位，通过交通信息中心的路口信息网络进行联系，将路口信号灯信息在车后显示屏上显示出来，大大方便了后方车辆的行驶与安全。以下关于此智慧公交系统，以下说法不正确的是(　　)
A.该系统可以自动显示满载率、早晚点时间及路口拥堵状态等多源数据，体现了系统的目的性
B.系统的夜间成像同样清晰，体现了系统的环境适应性
C.在系统设计时，先要考虑到车内人员包括司机的信息交互，再考虑到车外车辆人员的信息传递，体现了系统分析的整体性原则
D.该系统中，车内人员和路口信息是系统优化的约束条件
14.小明老家种了十亩猕猴桃，他设计了一种如图1所示的灌溉器，利用村镇自来水对田间进行灌溉来实现对土壤湿度的控制。在实际使用过程中，小明发现该装置在中午、晚饭时段容易受干扰，从而影响灌溉效率。为此，他进行了如图2所示的改进设计。从系统的角度，下列选项中分析正确的是(　　)
A.在改进过程中，既要考虑自动灌溉器的功能，又要考虑制作成本和组装难度，体现了系统分析的相关性原则
B.改进后的系统工作时，系统能精准探测土壤湿度并进行计算、比较，做出调整，体现了系统分析的科学性原则
C.湿度传感器放置在不同的位置所检测到的土壤湿度会不一样，所以传感器放置位置是该系统优化的影响因素
D.不同的植物对土壤湿度的要求不同，所以植物是该系统优化的影响因素
15.嫦娥五号探测器自动采样任务可以认为是由采样子系统来完成的。采样子系统包括钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等，这些装置科学分工、精密配合，采取深钻、浅钻、“铲土”“挖土”“夹土”等各种方式，采集约2千克月球表面土壤并进行密封封装。由于采样子系统为全新研制，在优化过程中需要考虑光照、电源、热控等条件。从系统的角度，下列分析中不正确的是(　　)
A.钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置科学分工、精密配合，实现了在月球表面采集土壤，体现了系统的整体性
B.光照、电源、热控这些条件是系统优化的影响因素
C.系统能在月球表面高温的工作环境下运行，体现了系统的环境适应性
D.设计系统时，要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的
16.如图所示为推挽式电磁动力机控制系统示意图。各部分分布从右到左分别是：电磁线圈、活塞(带有强永磁的磁钢)、连杆、曲轴、飞轮、驱动传感片、光电耦合器及控制电路板。通过光电耦合器检测到的发光二极管发光信息，通过集成门电路整形处理后给电磁线圈供电，利用电磁力的吸引和排斥力，推动气缸做往复直线运动，然后通过连杆推动曲轴使飞轮做圆周运动，从系统的角度分析，下列关于该动力机控制系统说法中不正确的是(　　)
A.该系统由电磁线圈、活塞、曲轴、连杆、飞轮等部分组成，体现了系统的整体性
B.适当使用润滑油能够降低机械损耗，延长零件寿命，体现了系统的动态性
C.该系统中要能实现气缸做往复直线运动，需要考虑活塞的运动曲线、曲轴、连杆尺寸，体现了系统分析的综合性原则
D.在系统优化的过程中，电磁线圈的圈数、飞轮片的大小等属于影响因素
二、素养提升篇
1.如图所示是反应釜化学反应控制系统示意图，图a为反应釜配料定量控制系统，通过流量计提供流量信号给控制柜，在控制柜表面板上设定需要定量值，达到设定定量之后，自动关闭电磁阀、水泵等，可同时控制电磁阀、水泵，也可单独控制。图b为反应釜温度控制系统，可将反应物按照一定的比例进行混合后投入反应釜内，注入一定比例的冷热剂，控制反应釜的温度维持在一定范围，同时通过搅拌器的搅拌使物料均匀并提高导热速度从而提高反应效率。从系统角度分析，下列分析中不正确的是(　　)
A.反应釜配料定量控制系统和反应釜温度控制系统存在一定的联系，体现系统的相关性
B.设计反应釜温度控制系统时，将夹套设计成具有较好隔热能力，体现系统环境适应性
C.流量计的灵敏度是反应釜温度控制系统优化的影响因素
D.该系统能精确控制反应配料量和温度，体现系统的目的性
2.如图所示为小乐家房顶配置的水塔供水系统。当水池水位低于下限时，控制中心控制打开电磁阀，进水开始，到达上限水位时，自动关闭水阀；当水塔水位低于下限，并且水池水位高于下限时，控制中心启动水泵给水塔加水。关于该系统，下列说法中正确的是(　　)
A.该系统的主要目的是为了控制水池的水位
B.水泵出现故障会影响水塔的进水，体现了系统的整体性
C.选择水泵的功率时既要考虑水池的容量大小又要考虑水塔的容量大小，体现了系统分析的综合性原则
D.系统优化时需要考虑进水的流量，因此进水流量是该系统优化的影响因素
3.如图所示为某番茄采摘智能机器人系统。其控制部分可分为番茄采摘控制子系统和行进驱动子系统。番茄采摘控制子系统工作过程是：工控机根据摄像机获得的数据，判定番茄是否成熟并确定其位置，然后控制机械臂和末端采摘装置，实现对成熟番茄的采摘。下列关于番茄采摘智能机器人系统的分析中不正确的是(　　)
A.行进驱动子系统影响采摘控制子系统的工作，体现了系统的相关性
B.果实筐长期使用会变形，需要更换，体现了系统的动态性
C.提高对成熟番茄的识别率是该系统优化的目标
D.工控机显示器的分辨率是该系统优化的约束条件
4.如图所示是电子皮带秤工作原理图。其工作原理：称重给料机将经过皮带上的物料，通过称重秤架下的称重传感器进行检测重量，以确定皮带上的物料重量；装在尾部滚筒或旋转设备上的数字式测速传感器，连续测量给料速度，该速度传感器的脉冲输出正比于皮带速度；速度信号与重量信号一起送入皮带给料机控制器，产生并显示累计量/瞬时流量。给料控制器将该流量与设定流量进行比较，由控制器输出信号控制变频器，调节电动机的转速，实现定量给料的要求。可由上位PC机设定各种相关参数，并与PLC实现系统的自动控制。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)
A.该装置能实现定量给料自动控制，体现了系统的目的性
B.输送机皮带长期使用后张力会发生变化，体现了系统的动态性
C.速度传感器的性能属于系统优化的影响因素
D.需要同时考虑物料重量和给料速度，体现了系统分析的整体性原则
5.如图所示为一款网球发球机。储球箱用于盛放网球，下球装置可对网球进行搅动，使球落入导球管后进入滚道，通过电机驱动的摩擦飞轮加速后从滚道出口发射出去。电机驱动控制器中的单片机通过设定的参数控制调速模块产生相应的脉冲信号，进而控制电机的转速，实现网球球速的控制。下列关于网球发球机系统的分析中正确的是(　　)
A.机架的结构影响发球机的强度和稳定性，体现系统的动态性
B.摩擦飞轮过度磨损会影响发球效果，体现系统的整体性
C.导球管的粗细是该系统优化的约束条件
D.在确定飞轮与滚道间距时充分考虑网球大小和摩擦力等参数，体现系统分析的综合性原则
6.如图所示，为一种水位控制系统，当水塔水位低于下限水位时，水泵启动，将水井中的水抽至水塔，直到水塔水位达到上限水位；当水井水位高于上限水位时，水泵启动，使水井水位低于上限水位；当水井水位低于下限水位时，水泵不工作。整个过程由PLC全程控制，用户通过用水输出口从水塔中取水使用。关于该水位控制系统，下列分析中不合理的是(　　)
A.若水泵故障，可能导致水井水位高于上限，体现了系统的整体性
B.该系统可调节传感器位置以设定液位面高度，体现了系统的动态性
C.该控制系统可以分为水塔水位控制子系统和水井水位控制子系统
D.水井内水量的季节性变化规律属于系统优化的约束条件
7.如图所示为伺服电机控制系统，转角和速度检测元件检测伺服电机的转动角度和速度，并反馈到伺服控制器(PLC)与设定值比较，伺服控制器根据偏差值发出运动信号，伺服驱动器将运动信号转变成相应的电流信号驱动伺服电机转动。关于该伺服电机控制系统，下列分析中不正确的是(　　)
A.伺服驱动器的性能是影响该系统优化的因素
B.伺服控制器长期使用后控制精度降低，体现了系统的动态性
C.选择伺服控制器时，既要考虑转角和速度检测元件，又要考虑伺服驱动器等，体现了系统分析的综合性原则
D.伺服控制器根据转动角度和速度偏差值控制伺服电机转动，体现了系统的相关性
8.汽车防撞预警系统是基于智能分析处理的汽车防撞预警系统，帮助司机与前方车辆保持安全距离。当与前车达到危险距离后，系统以声音警报提醒司机有可能发生追尾碰撞，可有效提高行车安全，及降低交通事故的发生，减少经济损失。下列关于防撞预警系统的说法中不正确的是(　　)
A.由传感器、处理器、报警器等组成，体现了系统的整体性
B.能感知高危性碰撞，体现了系统的动态性
C.设计该系统时，既要考虑成本，又要考虑功能的实现，体现了系统分析的综合性原则
D.处理器的运算速度是该系统优化的因素
9.如图所示为物料自动混合控制系统示意图，其中物料A是一种粒度比较小的固体物料，当物料A下落到电子皮带上时，压力传感器将测得的数据传送到PLC与给定值进行比较。根据比较结果调节变频电机M1的转速，从而控制物料A的给料量。物料B为液体物料，液位传感器将检测到的液位信号传送到PLC，由PLC控制调节阀的开度，从而控制物料B的给料量。搅拌电机M2能根据搅拌器中液位变化，实时调整电机的转速。关于该物料自动混合控制系统，下列分析中正确的是(　　)
A.压力传感器的精度影响着物料A的给料量，体现了系统的动态性
B.变频电机M1的性能是系统优化的影响因素
C.搅拌电机M2能根据液位变化，实时调整电机转速，这体现了系统的环境适应性
D.确定电机M2的功率时，需要考虑容器的大小和物料A与物料B的配比，体现了系统分析的综合性原则
10.感应水龙头的原理是通过红外感应开关接通电磁阀控制感应水龙头自动开关。当人的手进入感应范围时，传感器探测到人手信号，开关自动接通电磁阀，水龙头出水；在感应区域内无动作，开关延时(时间可调5 s～120 s)自动关闭电磁阀。关于该感应水龙头控制系统，下列分析中正确的是(　　)
A.传感器出现故障，感应水龙头无法自动出水，体现了系统的整体性
B.随着人体信号的变化，改变电磁阀的接通情况，体现了系统的环境适应性
C.设计该系统时，既要考虑传感器，又要考虑电磁阀，体现了系统分析的综合性原则
D.传感器的灵敏度是该系统控制精度优化的约束条件
11.即时回放系统在球类比赛中已被广泛应用(如图所示为网球)，当球员对裁判的判罚有争议时可以提出“挑战”。该系统由多个高速摄像头、电脑和大屏幕组成。首先通过电脑的计算把比赛场地内的立体空间分隔成毫米级的测量单位；然后利用高速摄像头从不同角度同时捕捉网球飞行轨迹的基本数据；再通过电脑计算，将这些数据生成3D图像；最后利用即时成像技术，由大屏幕清晰呈现出网球的运动路线及落点。下列对该系统分析不正确的是(　　)
A.为了优化摄像头安装位置，网球场地的大小是影响系统优化的因素
B.高速摄像系统和3D即时成像系统是即时回放系统的两个子系统
C.系统能在10秒内完成数据的采集和结果的演示，体现了系统的目的性
D.通过定量分析，确定需设置8台高速摄像头，体现了系统分析的科学性原则
12.如图所示是某注肥控制系统，该系统包含定量注肥控制子系统和过压保护子系统。定量注肥子系统工作过程为：通过流量传感器获取系统实际排出的施肥量，与设定值进行比较来控制压力泵，从而精确控制施肥量。过压保护子系统的工作过程为：压力正常时，电磁阀处于关闭状态，当管道意外堵塞或注肥口关闭时，管内压力增大超过安全值时，控制器控制继电器打开电磁阀，使管道内的液态肥料部分回流。关于定量注肥子系统，下列分析中不正确的是(　　)
A.可以精确控制施肥量，体现了系统的目的性
B.流量传感器的灵敏度是该系统优化的影响因素
C.过滤网使用一段时间后要进行更换，体现了系统的动态性
D.设计该系统既要考虑显示器，又要考虑压力泵等，体现了系统分析的综合性原则
13.锅炉汽包水位控制系统的组成如图所示。锅炉产生的蒸汽提供用户需求，蒸汽流出会引起汽包内水位发生变化，汽包内水位信号通过水位变送器送到PID调节器，并根据水位测量信号与给定值偏差调节给水阀的开度，改变给水流量，以保证汽包水位在允许的范围内。省煤器安装于锅炉尾部烟道下部，用于回收所排烟的余热。从系统的角度分析，下列说法中不恰当的是(　　)
A.水位变送器的灵敏度影响着调节阀的开度，体现了系统的相关性
B.当用户蒸汽流量需求变大时，该系统能维持汽包水位在一定的范围内，体现了系统的环境适应性
C.省煤器的设置，是为了实现对系统的优化
D.设计系统时，对给水流量、蒸汽流量进行了定量分析，体现了系统分析的科学性原则
14.如图所示的结晶器钢水液面控制系统，PLC根据涡流传感器检测到的相应数据与设定值进行比较，通过驱动器控制电动阀门进而控制结晶器钢水液面高度。从系统的角度，下列分析中不正确的是(　　)
A.涡流传感器的精度影响着钢水液面的控制精度，体现了系统的整体性
B.电动阀门的性能是影响该系统优化的因素
C.PLC根据涡流传感器的电流大小分析计算出对应液面高度，体现系统分析的科学性原则
D.钢水液面的控制精度是该系统的优化目标
15.如图所示的羽毛球捡球机器人，具有自动寻球、捡球、堆码的功能。控制器对摄像头采集到的图形进行分析和处理，得出羽毛球和机器人的坐标差，将差值与夹持手的捡球范围进行比较，控制电机2转动，带动万向轮使机器人移至捡球区域；然后由电机1驱动夹持手捡球并沿着导轨移动至球筒上方。由于羽毛球具有头重脚轻的特点，夹持手松开后，羽毛球即在球筒内自动堆码。关于该羽毛球捡球机器人，下列分析正确的是(　　)
A.羽毛球的形状和尺寸是系统优化的约束条件
B.具有自动寻球、捡球、堆码的功能，体现了系统分析的综合性原则
C.羽毛球捡球机器人由控制器、电机、导轨、支架等组成，体现了系统的相关性
D.只能捡羽毛球，不能捡乒乓球，说明系统的动态性差
16.如图所示为国内某科研团队研发的智能核酸检测机器人，装有“视觉与力控”子系统，可以保证刮拭足够的采样面积，刮拭力度可以控制在0.15 N以内，降低人体的不适感。在视觉子系统中，视觉传感器获取人脸原始图像并传输到控制器，由控制器对图像数据进行加工，提取口腔、喉咙和扁桃体位置，将结果以信号的方式输送到相连的PLC；在力控子系统中，力传感器将获得的受力信息反馈给PLC，PLC将实际力值与目标力值进行比较，发出指令给电机，由电机驱动机械臂调节位置姿态来达到力的目标值，使刮拭动作轻柔。从系统的角度分析，下列说法中正确的是(　　)
A.控制器的图像处理精度是影响该系统优化的约束条件
B.当视觉传感器发生故障，会导致机械臂的位置发生偏差，体现了系统的动态性
C.设计该系统时，既要考虑采样效率，又要考虑刮拭力度，体现了系统分析的综合性原则
D.能够代替人工完成核酸采样的全过程，体现了系统的整体性
17.如图所示为小明家附近停车场示意图，使用时通道仅允许一辆汽车通行，易造成拥堵现象。下列关于该停车场系统优化分析中不合理的是(　　)
A.该系统优化的目标为车辆能够顺畅进出停车场
B.停车场现有通道是该系统优化的约束条件
C.在停车场出入口加装车辆进出实时信息提示装置以实现优化
D.系统优化时，先考虑优化所需的成本，再考虑车辆进出的效率，体现了系统分析的整体性原则
18.如图所示的电容检测切断系统，包含电容传送子系统、电容检测子系统和电容切断子系统。其工作过程：上一道工序完成的一组6个电容通过传送带传送到探针位置，传送带暂停；探针下降检测，检测数据传送给工控机；传动带继续运行，当电容传送到切刀位置，传送带暂停，工控机根据检测数据判断不合格电容的位置，控制相应位置的切刀下降，切断不合格电容，合格电容继续传送到下一道工序。下列关于该电容检测切断系统的设计与分析中不恰当的是(　　)
A.切刀使用一段时间后，刀头变钝，体现了系统的动态性
B.不合格电容的位置是该系统进行优化时的影响因素
C.探针的检测会影响切刀的工作，体现了系统的相关性
D.工控机对电容检测数据的计算比较，不能体现系统分析的科学性原则
课时3　系统设计的优化与实现
一、基础巩固篇
1.B　[工人师傅根据划线锯割三角铁，没有在原有基础上改进的问题，选项B错误。]
2.D　[选项A：系统设计以系统整体功能的最优为目的，选项正确；选项B：卷辊与活塞是构成系统的要素，两者之间存在着力的作用联系，体现了系统的相关性，选项正确；选项C：系统分析的综合性原则是指系统分析总是为实现系统目标服务的，这就需要综合分析系统目标，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大，选项正确；选项D：约束条件是指不能人为调节的因素，油泵和油缸是可以选择的，所以性能是可以改变择优的，选项错误。]
3.B　[A选项符合构成系统的条件之一：两个或两个以上要素；B选项，蓄水池水位变化不是目的，供水才是目的，不能说明目的性；C选项，体现部分与整体的关系，属于整体性；D选型，在规划时，蓄水池的大小、位置根据需要可以人为调整，已实现最优。]
4.C　[选项C：采用网箱养殖，改变了影响因素，提高了鱼产量，对系统的目标函数产生了显著的影响，选项正确。]
5.C
6.A　[LED灯的颜色会根据用水量的变化而变化，这不是为了适应环境，而是该系统的功能，体现了系统的目的性。]
7.D　[A选项货物运送过程中存在破损隐患与智能快递柜无关，因此没有系统的目的性，错误；B选项无接触配送和用户自助取件大幅提升了物流末端的配送效率，只能体现系统的目的性，与整体性无关，错误；C选项设计该智能快递柜时，先考虑柜子的数量和大小，再考虑保障快递包裹的安全性，体现了系统分析综合性原则，与整体性原则无关，错误。]
8.A　[A.陀螺仪模块是该稳定器系统的一个部分，它的灵敏度会影响稳定器的使用效果，这是部分影响整体的功能，体现系统的整体性，正确；B.内部电机长时间使用会损坏，体现系统的动态性，错误；C.路面起伏是约束条件，错误；D.先考虑稳定效果再考虑制造成本是考虑两个目标这是系统分析的综合原则，错误。]
9.D　[选项A：应变片传感器设计中可以选择，属于影响因素，选项正确。选项B：控制系统是用混联杠杆做的机械控制，后来改进为电子控制，但都可分为检测、控制和执行三个子系统，选项正确。选项D：系统优化时，先考虑应变片传感器，再考虑控制精度，不能体现系统分析的整体性原则，选项错误。]
10.C　[选项C：主轴与轴承等部位要经常添加润滑油，体现了系统的动态性，选项错误。]
11.B　[选项A：降低工作时的噪音，体现了系统的目的性，选项错误；选项C：自来水的供水水压是该控制系统的约束因素，选项错误；选项D：在设计时选择电容器，既要考虑电机功率，又要考虑多种感应器等，体现了系统分析的科学性原则，选项错误。]
12.C　[选项C：单片机根据比较差值，计算出旋臂所需的摆动速度是属于系统的控制过程，而不是在做系统分析，选项错误。]
13.C　[选项C：考虑多个功能，体现了系统分析的综合性原则，选项错误。]
14.C　[选项A：没有相关性原则，体现了综合性原则，选项错误；选项B：系统工作时的计算不属于系统分析范畴，选项错误；选项D：植物的生长特性属于约束条件，选项错误。]
15.B　[选项B：光照、电源、热控这些条件是系统优化的约束条件，选项错误。]
16.C　[选项C：体现了系统分析的科学性原则，选项错误。]
二、素养提升篇
1.C　[选项C：流量计的灵敏度是反应釜定量控制系统优化的影响因素，选项错误。]
2.B　[选项A：该系统叫“水塔供水系统”，目的是控制水塔水位，而不是水池水位，选项错误；选项B：水泵故障影响水塔进水，体现了要素对整体功能的影响，是整体性的体现，选项正确；选项C：“水池容量大小”和“水塔容量大小”是约束条件，无法改变，并不是系统的目标，所以不是综合性原则的体现，选项错误；选项D：进水的流量是设计系统时不能改变的，属于约束条件而不是影响因素，选项错误。]
3.D　[选项A：行进驱动子系统和采摘控制子系统都是采摘智能机器人系统的子系统。他们相互关联，相互影响，故体现系统的相关性，选项正确；选项B：系统长期使用后，会损坏磨损，需要定期维护保养，体现系统的动态性，选项正确；选项C：系统优化目标为达到最优的效果，成熟番茄识别是该系统关键性问题，选项正确；选项D：约束条件：对系统优化起限制作用，并且不可人为调节的，选项错误。]
4.D　[系统分析有整体性原则，为系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。因此选项D错误。]
5.B　[选项A：机架的结构(要素)影响发球机(整体)的强度和稳定性，体现系统的整体性，选项错误；选项C：系统中各构件通常都是可以调整精度和尺寸调节的，选项错误；选项D：体现科学性原则，选项错误。]
6.B　[选项B：描述该控制系统可以调节液位面高度这一功能，属于系统的目的性，选项错误。]
7.C　[选项C：强调伺服控制器与转角和速度检测元件及伺服驱动器之间的相互关系，体现了系统的相关性，选项错误。]
8.B　[选项B：能感知高危性碰撞，是系统的主要功能，体现了目的性，选项错误。]
9.B　[选项A：压力传感器的精度影响着物料A的给料量，体现了系统的要素之间是相互联系和制约的，体现系统的相关性，选项错误；选项B：变频电机M1的性能改变能影响系统的运行，属于可调节的又对系统产生显著影响的因素，是系统优化的影响因素，选项正确；选项C：搅拌电机M2能根据搅拌器中液位变化，实时调整转速，体现了系统的目的性、相关性和动态性，但没有体现环境适应性，选项错误；选项D：确定电机M2的功率时，需要考虑容器的大小和物料A与物料B的配比，体现了系统分析的科学性原则，选项错误。]
10.A　[选项B：该水龙头能感应人体信号的变化，从而改变电子阀的接通情况，实现了一定的功能和目的，体现系统的目的性，选项错误；选项C：综合性原则的一层意思是出现多个目标的时候综合处理，传感器和电磁阀不是目标，选项错误；选项D：约束条件和影响系统优化因素的区别在于是否可以人为调节，传感器的灵敏度在这里属于可人为调节，所以不是约束条件，选项错误。]
11.A　[网球场地的大小是约束条件，故选A。]
12.D　[定量注肥控制子系统不包含显示器，故D选项错误。]
13.B　[选项B：维持汽包水位在一定的范围内，体现了系统的目的性，选项错误。]
14.C　[选项C：PLC根据涡流传感器的电流大小分析计算出对应液面高度，使用系统不属于系统分析范畴，选项错误。]
15.A
16.C　[选项A：控制器的图像处理精度是可以人为改变的，是影响该系统优化的条件而不是约束条件；选项B：当视觉传感器发生故障，会导致机械臂的位置发生偏差，体现了系统的相关性而不是动态性；选项C：设计该系统时，既要考虑采样效率，又要考虑刮拭力度，多个目标综合考虑，体现了系统分析的综合性原则；选项D：能够代替人工完成核酸采样的全过程，体现了系统的目的性而不是整体性。所以选C。]
17.D　[系统分析整体性原则是指系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。而“所需的成本”与“车辆进出的效率”是系统优化所需考虑的两个目标，而不是整体和局部的关系，需要综合分析统筹兼顾，体现了系统分析的综合性原则。所以选D。]
18.B　[不合格电容的位置对电容检测切断系统无关，选项B错误。]

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