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2009年高中通用技术疑难问题解决研训资料：
系统、控制疑难问题汇总（吴教授解答）
（2009年7月）
1．系统的界定
1.1构成系统的一个条件是具有特定的功能，但万事万物都有它的功能，也都有它的构成要素，是不是就可以认为万事万物都可以成为系统？
1.2系统中有要素、部分、子系统的说法。要素相对于系统的元素结构而言，部分相对于系统的整体而言，怎样理解？要素和部分又与子系统怎样界定？
1.3教材P63，这里讲述了大网具有捕鸟的功能，而单个网眼却不具备捕鸟的功能。感觉这里与系统相对应的是“系统功能是各个要素功能中所没有的”。本人以为，一个网眼，也是具有捕鸟的功能，只不过机率小而矣。这种非功能性的区别只是数量上的区别能否作为系统与要素之间的一种区别？
1.4地动仪模型是不是一个系统？它具备了一个特定的功能（观赏功能）。
2．系统整体性和相关性是怎样区别的？
2.1系统整体性中中提到系统的任何一个要素（部分）发生变化或出现故障时，都会影响其他要素（部分）或整体的功能的发挥。
系统的相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。
这两个性质都都说到要素（部分）对整体的影响，怎么区分到底体现的是整体性还是相关性？整体与部分之间的相互作用、相互联系不是系统的整体性的体现么？
吴教授：螺钉拧到桶上，体现了相关性，如果出现了新的功能，体现了整体性。
2.2吴教授说：因为是相关的，所以是整体的。有的书上说：因为整体的，所以是相关的。
这两句话的表述是不是一样？
很多书把相关性纳入整体性，认为相关性只是整体性的具体的表现，而非并列关系。
本人对学生的教学是这样说：从外部表现与功能表现上来说，系统是整体的。从系统内部的关系来说，系统是相关的。
这种解释是不是很合理？
相关性，互相之间的作用，整体性是讲是否有新功能
解释对的。
2.3“整体性”和“相关性”很多人比较难区分。是否可以理解为：“整体性”侧重的是“部分”和“整体”之间的联系及相互影响。而“相关性”侧重的是“部分”和“部分”之间的联系及相互影响？
“部分”和“整体”之间的联系及相互影响仍然是相关性。
2.4有这样的例子，一着不慎 全盘皆输，还有丢卒保车，这两者说明了系统的整体性还是相关性呢？
“系统是一个整体，它不是各个要素的简单叠加，系统的整体功能是各个要素在孤立状态下所没有的。”“相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。”编者的意思，以上两个例子都是体现系统的整体性。但我觉得不是很恰当，整体性要强调它的整体功能的发挥，如果部分发生变化，连整体的功能都没有了，那首要的是整体性。但也有相关性，是变化的部分与其他部分之间的相关性。还有第二个例子“丢卒保车”，首先应是考虑到它的相关性，其次是整体性。整体性与相关性，你中有我，我中有你。不能单独离开谁说谁。
关键在于哪个是因果。单纯讲系统的相关性是错误的。
丢卒保车，目的是赢。赢棋是功能。
2.5请解释木桶理论当属于整体性的体现还是相关性的体现。
2.6怎样理解“系统的整体功能大于组成系统的各部分之和”

3. 动态性与环境适应性的区别
3.1有人说动态性是指系统内部因素的动态变化，而环境适应性是指系统外部的动态变化并使系统适应环境，对吗？
有人解释：动态性是由于系统本身是运动变化的，所以，系统是动态的。
环境适应性：当系统外环境变化，系统为了适应这个环境的变化，系统内部也变化，从而，使系统产生相应的变化。
两者的相同点：都表明系统是运动变化的。
不同点：前者是内因，而后者是外因。
举列说明：钟表用了一段时间，各种功能变差，这体现动态性。人如果进入很热的一个环境，人为了适应这个环境，其内部系统也作相应的变化，外部表现就是出汗。
这样的解释是否合理？
环境适应性：适应环境，目的是适应环境，手段是改变自身
动态性：
具有环境适应性的系统具有动态性。
3.2书本上有一举例：“台式计算机的CPU上安装的小风扇为什么有时转得快，有时转得慢”
我认为有两个方面的解释：风扇快慢的转动，体现CPU在不断的运算，这体现系统的动态性。（把风扇纳入在系统内）
风扇快慢的转动，是为了不让CPU温度升高，使CPU适合大量的运算。这体现环境适应性（把风扇作为环境）
这样的解释是否合理？
3.3系统的动态性是说任何系统、事物都在发展变化的。而本节的马上行动中，有个问题：飞机在飞行中遇到气流而产生颠簸，但飞机的检测装置能很快调整。说明了飞机的环境适应性好。但我认为还包括了飞机的动态性，因为飞机如不处于动态中，它将如何进行调整。
3.4能否将系统的动态性理解为是主动适应，而环境适应性是被动适应
3.5系统的动态性可以和环境适应性合二为一么？ 如果不能，请解释原因。
4.系统的目的性
4.1一般的解释是：因为系统总是有一定的功能，所以总会实现一定的“目的”，所以称为系统的目的性。
应该说，系统的五个特性是所有系统都具有的属性。
但是，系统的“目的性”明显的具有主观倾向性，有“为了。。。。，才。。。。”这层意思。这种目的性用在人造系统是合理的，但是，如果非人造系统，说明其是有目的的，这显然有点牵强。
4.2教材中讲到系统的基本特性有整体性，目的性，相关性，动态性，环境适应性，但有的资料中提到系统的基本特性还有层次性，请问层次性是不是系统的基本特性？另外如果是，层次性的涵义是什么？
5.系统的分类
5.1自然系统与人造系统：这里的人造系统是不是指非自然系统，就是说并不是天生的系统。
实体系统和抽象系统：实体系统是实物形态的，抽象系统是非实物形态的。
问题：从上面所述，实体系统应该是物质的，而抽象系统应该是意识形态的。但实际上，在系统中，既有物质的而又非实物形态的系统，如windows系统，此系统应该是什么系统？
6.系统分析是科学决策
6.1书中说“系统分析就是一种科学决策的方法”，含意不懂，我认为，系统分析应该是一种科学决策的手段，即如果要进行科学的决策，就需要进行系统的分析。
系统分析是科学决策的手段
6.2关于系统分析的定义“发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察，分析，比较，试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析”
这里也是同样的问题：系统分析是不是包含具体的制定的策略。
本人总是认为；分析总是决策的条件，而非包含具体的决策。
同意
6.3请介绍一下经验决策和科学决策的区别？系统分析和科学决策的关系，为什么说系统分析是科学决策
经验决策不讲依据
6.4系统分析的科学性原则应该怎么解释比较好？除了书上的三大原则，还有其他原则吗？
7．系统分析的综合性与整体性原则
7.1P80，综合性与整体性真正的区别在哪里？综合性原则中有“系统分析还要考虑设计方案出台所带来的后果”，是否合整体性原则中“着眼全局”相互重叠，这里应该怎么区分？系统分析当中的整体性原则和综合性原则有什么本质区别？
8.系统的设计
8.1 P87其实，引入系统这个概念，其目的是解决非常复杂的大问题，如果对一些小问题，采用这“系统‘概念，是不是合理。譬如：“系统工程“必然是一个大型的工程，或者是复杂的工作。
所以对一些小制作采用“系统设计“，是比较牵强的。系统设计实质主要体现一种思想与理念，而不是指实际的设计。所以，书本上把手电筒作为系统设计，是不是牵强的？
“系统工程“必然是一个大型的工程，或者是复杂的工作，这个观点同意。做手电筒不是目的，学习如何设计系统是目标。
9.系统优化
9.1“影响系统优化的因素是指对目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素”该如何解释？
优化应有标准。
9.2系统优化的目标函数、约束条件、影响因素如何分析确定？
9.3教材P83装修施工的组织优化与装修施工的流程优化有什么区别？
10．什么是控制系统？
10.1系统和控制系统如何界定？是不是所有的系统都有可能使控制系统呢？比如电风扇是系统还是一个控制系统。
10.2有人参与的活动，比如投篮、飞镖，构不构成控制系统？控制系统的部件中包不包括人？
有人说单单一个自行车的传动系统不是控制系统，因为没有控制器，对吗？
10.3系统与控制系统如何甄别？本人认为：课本中系统与控制系统混淆在一起了，应该严格区分开来，例如：自行车的刹车系统，让学生去分析控制方框图的题目，显然是不对了，自行车只能算是系统，不能算是控制系统；系统不等于控制系统，当否，请批示！
10.4本人认为：控制器如何界定是判断系统与控制系统的关键所在，控制系统有控制器，而系统是绝对没有控制器的，它自身没有控制决策能力，以至于许多系统，只有把人参与进去，才能构成控制系统，比如人骑车，人投篮等！
11.人工控制和自动控制的区别
11.1人工控制和自动控制是对控制最常见的两个大的分类，书上的定义是：人工控制是在人的直接干预和全程干预下进行的，自动控制是指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。但是只根据这个定义常会出现一些难以判断的问题。
例如，红外线自动感应门，无须人工直接干预，只要有人靠近，门就开启，人一离开，门就自动关闭，属于自动控制，没有歧义。但是学生常常提出疑问，电风扇是属于哪种控制？按书上讲的，实际上按开关接通电源和换档位都是需要人直接干预的是人工控制，但最后电风扇扇叶自行转动又是制动的，所以好像又出现了一个我们书本不曾涉及的，半自动控制。如果严格去参照定义就很难去区分，例如空调的问题，很明显空调调节温度是自动控制，但是学生就提出疑问了，在手按遥控设定过程中还是手动的啊，我们只能根据定义去解释，遥控器通过设定使事物按照期望的方向发展，这是自动控制。
正确的该怎样解释？
11.2遥控控制是人工控制还是自动控制，如电视机的节目选择。手按遥控器打开车库门是属于自动控制还是手动控制？那么全自动洗衣机是自动控制吗？同样需要按下按钮，为什么属于不同类型？
11.3人工控制与自动控制的区分。教材中这自样定义：从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制和自动控制。案例分析中给的是手摇扇——>电风扇——>空调的一个演变，其中将电风扇划归为手动控制，空调器为自动控制，不理解。
11.4希罗的自动门和学校门口的电动折叠门，教材中显然将希罗的自动门作为自动控制来呈现的，那么基本是同样运行机制的电动折叠门也应该属于自动控制，但仔细分析一下电动折叠门的话，发现它的运行和电风扇的运行一致，那么就应该是人工控制才对。
11.5人工控制和自动控制的区别，按照人工控制和自动控制的定义中"直接干预和全程干预"、“无人直接参与”的具体含义的什么，自动取款机和半自动洗衣机是属于人工控制还是自动控制？
11.6控制系统的工作方式，按如下理解，正确吗？人工控制系统中的闭环控制与开环控制怎样界定？
11.7控制按执行部件的不同，可分为机械控制、液压控制、气动控制、电子控制。以上四种控制的具体定义是怎样的？能否举例，具体予以说明，以便直观了解。

12.被控量、控制量、输入量、输出量
12.1控制系统中的被控量与控制量的本质区别是什么？
12.2
有人说闭环控制的输入量与输出量一定是同个物理量，对吗？
有人说开环控制的输入量与输出量一般是不同个物理量，对吗？
12.3为什么教材中对开环控制系统和闭环控制系统中的输出的量（即输出量、被控量）叫法会不同？
12.4在闭环控制的方框图中，首尾的设定量和被控量这两个称谓能否写成输入量/输出量？
12.5控制量怎么界定？由什么决定？特别是电路中的控制量的界定？是电流还是开关的通断
12.6自动门的控制系统的方框图：红外线检测装置是要放在前面的收入信号中写规范，还是把他它当做控制器写比较的规范？

无所谓划分的对错
13. 开环与闭环控制系统的判定
13.1对开/闭环控制的判断，除了看是否有检测装置之外，输入和输出是否属于同一种量是否也可以看作是一种判断的依据？
13.2关于高压锅压力控制、按照车流量改变红绿灯时间的交通控制系统
这两个系统是开环还是闭环控制系统？开环闭环控制系统如何在具体例子中区分？
教材提到高压锅是开环控制系统，怎么理解？
高压锅被控对象
比较温度，
比较压力，与设定值比较，闭环控制系统
按照车流量改变红绿灯时间，检测到排队的长度，
13.3判断一些手动控制的控制系统是开环还是闭环时，何时要考虑人的作用？
13.4书本P106页：马上行动 家用缝纫机的缝纫速度控制系统中缝纫速度用踏板控制，其输出的缝纫实际速度与我们期望的缝纫速度要用检测装置人眼进行比较，所以该控制系统应该是闭环才对，请专家解惑。
13.5开环控制与闭环控制是否有更直接的区别？比如，电饭煲在什么情况下是开环的，什么情况下是闭环控制？
13.6控制系统中，教材P107练习1，家用压力锅的压力控制过程是开环的。练习3的工业锅炉在教参中，提到是闭环控制系统，不知道两者之间的根本差异在哪里？
14.控制器、执行器
14.1控制框图中“控制器”和“执行器”怎样确定？
控制器一般我们认为具有判断和控制作用的装置，而执行器就是执行控制器命令，控制被控对象的装置或元件，而书上出现的水泵抽水系统却把电机作为控制器，水泵作为执行器。难道有些装置在不同情况下既可以做控制器，又可以做执行器？控制器执行器的确定本身就是一个难点，这个案例放在书本中又给学生带来了疑问。
14.2
执行器该如何判断，如：打开开关，灯亮
那么执行器是电线桩还是电线还是灯头还是其他？
开关通常是充当控制器还是执行器？
开关教室的灯是控制系统吗？被控对象是灯还是教室？
14.3书本P103页、P106页：游泳池的水位控制
图（1）
水流量

设定注水的时间→ 游泳池的水位
（输入） （输出）
图（2）
问：同样是游泳池的水位控制，为什么图（1）中控制器用（控制电路），而图（2）中控制器用定时器？控制器是不是根据输入量或输入信号来确定？
14.4控制器是可以自主识别、鉴定的要素，将定时装置作为控制器，这个装置不能自主的识别，所以控制器的选择存在问题。
14.5某题这样描述到：音乐喷泉是控制技术的一种具体应用。其工作过程是由“声－电转换装置”将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，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。
该题中，信号驱动电动机工作，电动机带动水泵转动，水泵使喷头压力增大，最后喷头喷出水柱。
当学生遇到这种题目中带有很多装置时，往往比较难判断到底哪个是执行器。《技术与设计2》教材P104中提到：执行器即直接对被控对象进行控制的装置和元件。试问，如果按照教材的描述，是否可以理解为：执行器即为控制被控对象的最后一个装置？即使如此理解，本人也很难把握该题中执行器到底是“水泵”还是“喷头”？水柱是乎应该不是喷头喷出来的，而是水泵喷出来的吧？
14.6第四单元P120 案例分析方框图是否缺少一个“控制器”？
教材已修改
14.7传感器是包含在控制器当中，还是独立于控制器之外？
都可以
14.8控制系统中是否有如即充当检测装置又充当比较器，或充当控制器等“身兼数职”的部件？
有
15.比较器
15.1比较器的疑问：教材112页、113页等详细案例中没有说明比较器是哪些元件，而在框图中一律都有比较器的存在。是否在这些简单的控制系统当中比较的任务由检测装置兼任了？
框图是功能框图，不是元件框图，一般来说都不存在的，控制器兼任比较器，很少由检测装置兼任
15.2针对具体控制系统，闭环控制系统的比较器一般指的是什么具体对象？在具体控制系统中，比较器能具体体现到某一元件上吗，还是比较器就是一个抽象的概念？
是一个概念

16.被控对象
16.1什么是被控对象？例如抽水马桶水位自动控制系统里面的被控对象是水箱还是水箱里的水？如饮水机的控制系统，被控对象是饮水机还是饮水机的水）
16.2抽水马桶的水位自动控制过程，被控对象是什么？教材中说是水箱，现有专家并不认可，说应该是水箱里面的水。到底应该是什么？
我的理解：既然有两种答案，经过比较可能会比较认可被控对象是水的，这个从字面上也好理解。但我的问题是，编者在组织教材的时候不会没有考虑到这个问题，那他们是怎么想的呢？他们可能认为被控对象如果是水的话，未免这个对象过去狭窄和单一，这样的表述不够到位；如果是水箱的话，它就自然包括被控制的连杆机构、浮子等部件。这样一想的话似乎水箱更为合理，不知道我这样的理解到不到位。
都可以。
16.3在相关资料里显示，控制系统中被控对象经常出现“水”“温度”等非装置性物质，能否成立？
16.4被控对象应为整个系统还是其中的部分，如“可调光台灯的控制”中被控对象是台灯，还是旋钮？
被控对象是什么，可从控制量（即被控对象的输入）和被控量（即被控对象的输出）的定义来判断。如果定义被控量是“台灯的亮度”，控制量是“旋钮的旋转角度”，那么被控对象就是从旋钮的旋转角度变化开始，到台灯的亮度变化为止，这其间所有有关的东西（如旋钮、调光电路、电线、灯头、灯泡等等）的总和，我们可以称其为“台灯”。
另一方面，如果定义被控量是“旋钮的旋转角度”，控制量是“使用人手的动作”，那么从使用人手的动作变化到旋钮的旋转角度发生改变，这其间牵涉到的被控对象显然只有“旋钮”。
被控对象是整个控制“系统”的一个组成部分，从这个角度来说它是一个“部分”。但如果我们现在专门研究被控对象的特点，那么此时对我们来说它也就是“整个系统”。系统的要素可以是另外一个系统，正如分子虽然是由原子组成的一个系统，原子本身当然也是一个系统，也有它的组成要素。
这种理解是否可以？
16.5被控对象如何界定？本人认为：被控对象我觉得不必要细分，应该有广义与狭义之分，比如饮水机温度控制系统，被控对象广义上说就是饮水机，狭义上说指的是热胆里的水，我觉得高中阶段二者考试答题时皆应该得分，有些系统太细化不利于教与学；比如空调系统，被控对象是房间，房间里的空气都可以为妥；这种理解是否可以？

17.反馈
17.1“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，就是反馈。”从这一反馈概念中是否可理解为用检测装置比较输出量与输入量，因为有个“并”字，可理解为检测装置有两项功能：一是将输出量通过适当的检测装置返回到输入端，二是将输出量与输入量进行比较。因此可以认为检测装置就是比较器，这样对吗？若不是，反馈概念是不是该如下描述：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通过比较器与输入量进行比较的过程，就是反馈。这样不致于误解。

18.检测装置
18.1检测装置在开环和闭环中的使用是不同的，在闭环中检测装置主要是检测被控量，而在开环中检测装置把检测到的信号传递给控制器，例如在红外线水龙头的控制过程中，“红外线检测装置是否检测到人体热辐射发出的信号”作为输入量，雨天自动关窗系统中，“湿度检测装置检测到是否有雨”作为输入量，在这些情况下我们都会拿“控制电路”作为控制器，
但能不能把输入量设定为“是否下雨”，那么控制器就是“湿度检测控制装置”呢？在开环
中检测装置既可以在输入环节，也可以在控制器环节，这样也可以表述吗？

我觉得这两种表述应该都是可以的，我们也一直在强调，不能为了完成题目而去教学，像这里的控制系统主要还是要学生弄清该控制的过程。
18.2自动门“红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号”能否说成红外检测装置是否检测到人体热辐射发出的信号，这样的话学生就会理解成该控制系统有检测装置，属闭环控制系统。如何向学生清楚解释这类环控制系统呢？因为它没比较器吗，还是因为它输出对输入不产生任何影响？开环的检测装置与闭环的检测装置如何区分？
关键是因为它输出对输入不产生任何影响
19.干扰
19.1 P119“案例分析”中“干扰因素是房间温度，电源电压的波动”。
质疑：1、房间温度会影响输出量（风速、温度）吗？
2、在是常生活中会出现电吹风因电压波动面时快时慢吗？
本人认为，以上所谓的“干扰因素”是错误的。应表述为电压的高低更为恰当些。
控制系统本身某个元件出故障，导致输出量改变是不是干扰因素？
干扰不是控制系统的一部分，但会影响控制系统。
19.2在冰箱外放一盆冷水为什么不是电冰箱的温度控制的干扰因素。本人认为水放在电冰箱外会挥发有利于房间温度降低是属于电冰箱温度控制的干扰因素。这里是否存在干扰大小的问题呢？
19．3
P120“案例分析”中的“干扰因素是水箱的出水流量”，这句话对吗？这是干扰因素吗。我认为不是，这是系统的一个功能。其干扰因素应该是装置中的各种摩擦力（杠杆连接中关节间的摩擦力、浮球重量由于水垢而发生的变化等）。


干扰因素？干扰什么？（1）对水位有影响，但（2）没划在系统内，就属于干扰因素。
19.4什么是干扰？是不是影响被控对象，改变了输出的过程就是干扰。下面这个例子是不是影响空调温度控制的干扰：空调所在房间的室内温度由25°升到32°。
干扰的后果
19.5教材中提到，闭环控制系统的干扰，其实开环控制系统也存在干扰，所以教材的提法是否容易带来误解？
19.6闭环控制系统中如何来保证较好的抗干扰性能。
20.功能模拟方法、黑箱方法
20.1功能模拟方法的具体应用？
20．2功能模拟方法与黑箱方法的具体区分？

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