资源简介

素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 1.经历系统的含义、基本构成及主要特性的学习 1 选择题(第8、9题)
2.能结合具体的案例辨析，理解控制系统的演变和选择 1
工程思维 1.能结合系统设计方案的分析，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统原理和系统分析方法，进行简单的系统设计活动，尝试解决技术问题；能确定一个生活或生产中的简单对象，明确约束条件和影响因素，尝试对系统进行优化设计；形成以系统分析为核心的工程思维方式 2
2.能根据实际需要，选用正确的控制手段和控制方式；能通过改变输入、输出、干扰 、反馈等对控制进行优化设计 2
创新设计 1.能根据设计对象和现有条件制订解决技术问题的一个或多个方案 2
2.能理解用户的特定需求，明确需要解决的控制问题；初步掌握控制设计的一般方法，形成基本的控制系统设计能力；能根据控制的对象和现有的条件，制订解决控制问题的一个或多个方案；能对控制系统进行基本的技术试验，对控制过程中产生的现象和结果进行分析与解决 2 4
图样表达 1.能在简单的系统设计实践中，用系统框图表达设计方案 1
2.能识读常见的控制方框图；能用控制方框图表达控制的设计方案 2
物化能力 1.能根据设计要求选择合适的材料和工具，完成简单的功能模型设计；在物化过程中能合理规范地选择材料和工具，具有基本的安全和环保意识 1
2.能综合使用多种工具，运用一定的方法，按照制订的控制系统设计方案，完成控制系统模型或原型的制作和改进 2
考点一　系统及其设计
【知识梳理】
(一)系统特性与原则分析
1.系统的含义
(1)由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体称为系统。
(2)构成系统必须具备三个条件
①至少要两个或者两个以上的要素(部分)才能组成系统；
②要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；
③整体具有的功能是各个要素(部分)所不具备的。
2.系统的基本特性
(1)整体性：侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
整体性三个观点：
①系统是一个整体，它不是各个要素(部分)的简单相加，系统的整体功能是各要素(部分)在孤立状态下所没有的；
②一个要素出现故障，会影响整体功能的实现(部分影响整体)；
③系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
(2)相关性：构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的，侧重于“部分与部分”之间的关联。
例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程。
(3)目的性：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)动态性：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。(强调的是物质，能量的变化；强调的是内因引起系统的变化)。
零件磨损、定期更换零件、加润滑油，都体现系统的动态性，机械运动不是动态性。
(5)环境适应性：系统都存在于一定的环境之中，并不断地与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化(强调的是外因引起系统的变化)。
3.系统分析方法——建模
(1)模型特征
①它是现实系统的抽象或模仿；
②它是由哪些与所分析问题有关的要素构成的；
③它表明了有关要素间的相互关系。
(2)常用模型
①数学模型：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。它突出事物的主要因素，舍弃事物的次要因素，便于抓住事物的本质进行分析研究。
②框图模型：最简单的系统框图模型是输入—输出模型，也叫系统的概念模型。它把系统内在的要素与结构简化为一个矩形方框，把环境对系统的作用统称为输入，把系统对环境的作用统称为输出。
输入→→输出
4.系统分析的主要原则
(1)整体性原则
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，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
(2)科学性原则
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
(3)综合性原则
系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先实现最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
(二)系统设计的优化与实现
1.系统优化的含义
系统的优化是指在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化或最小化。
2.分析影响系统优化的因素
(1)目标函数：目标值与变量之间的函数关系。
(2)约束条件：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。
(3)影响系统优化的因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
3.系统优化方案
(1)最优解：通过优化的目标与决策变量之间的关系(数学模型)，计算出目标值。
(2)满意解：不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解。
(3)最优化方法：为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。
【典例突破】
【典例1】 (2023·6月浙江选考)如图所示是一种给布染色的卷染机系统示意图。将待染色的布装在右滚筒上，电机驱动左滚筒转动，带动布从右滚筒卷绕到左滚筒上，经过染色池完成染色。染色前将右滚筒上布的厚度输入工控机，染色时编码器实时测量电机和滚筒的转动信号，工控机根据转动信号计算出转速、卷绕圈数、布卷直径，并通过变频器来调节电机转速，使布保持稳定的线速度。右滚筒上的阻尼器使布保持一定的张力。下列关于该卷染机的分析中，不恰当的是(　　)
A.要定时给染色池添加染液
B.电机功率的选择需要考虑阻尼器的阻尼大小
C.染色过程中右滚筒的转速随着左滚筒转速减小而减小
D.可以对不同厚度的布进行染色
答案　C
解析　本题考查了系统的分析与设计。对于布染色的卷染机系统来说，在对布染色后，染液会减少，所以需要定时给染色池添加染液；对于电机要素的选择要考虑阻尼器的大小；染色过程中左滚筒的直径越来越大，右滚筒的直径越来越小，所以左滚筒的转速变小而右滚筒的转速不一定变小；该系统对布的厚度没有要求。
【变式1】 (2023·1月浙江选考)如图所示的装配系统，包含工件传输子系统和机械装配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带Ⅰ暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停；相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于该装配系统的设计与分析中不恰当的是(　　)
A.工控机的运行速度会影响工件装配效率
B.位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性没有影响
C.设计系统时需要根据产能要求计算传送带和机械手的运行速度
D.选择机械手时需要考虑工件A的质量大小
答案　B
解析　系统工作时，当位置传感器检测到工作A时，传送带Ⅰ暂停，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B。位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性有影响，所以选B。
【典例2】 (2022·6月浙江选考)如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱动输送带将纸箱送到输送辊道，纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器检测光线是否被遮挡，当光线被遮挡时间超过设定值时，表明纸箱在输送辊道上拥堵，控制器控制电机停止转动；当光电传感器重新检测到光线时，控制器控制电机重新启动。下列关于该纸箱输送系统的说法中，不正确的是(　　)
A.电机输出的功率应能驱动输送带运动，体现了系统的相关性
B.光电传感器的目的是检测光线是否被遮挡，体现了系统的目的性
C.该系统在不同地域均可正常使用，体现了系统的环境适应性
D.通过计算摩擦力确定输送辊道角度确保纸箱能自由下滑，体现了系统分析的科学性原则
答案　B
解析　光电传感器的目的，只是要素的功能，不是纸箱输送系统的目的，所以不能说是系统的目的性，系统的目的性是针对整个系统的功能而言。
【变式2】 (2022·1月浙江选考)如图所示是物料连续进料切断系统示意图，包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统。控制器、电机、切断装置和跟随传感器组成跟随切断控制子系统。工作时，物料连续进料，当进料长度达到要求时，控制器控制电机驱动切断装置跟随物料一起运动，切刀向上切割物料。控制器将跟随传感器测得的跟随速度与进料传感器测得的进料速度进行比较，根据偏差不断调节切断装置的移动速度，保证切断装置与物料同步运动。切断后，切刀向下离开物料，控制器控制电机反转，切断装置返回。下列关于物料连续进料切断系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.采用跟随控制，使连续切断过程更稳定，体现了系统的目的性
B.切刀需要定期更换，体现了系统的动态性
C.没有跟随切断控制子系统，就不能实现连续进料切断，体现了系统的整体性
D.切断不同材质的物料要选用不同的切刀，体现了系统的环境适应性
答案　D
解析　本题考查系统的特性。选项A，更稳定地连续切断物料，是该系统要实现的目标，体现系统目的性。选项B，随时间流逝，切刀会钝化，需要定期更换，体现系统的动态性。选项C，切断控制子系统是该系统的一部分，连续进料切断是该系统整体要实现的功能，这是部分对系统整体功能的影响，体现系统的整体性。选项D，题目中已经说明物料连续进料切断系统包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统，所以物料属于该系统的一部分，不同的物料对应不同的切刀，体现系统的相关性。
【变式3】 (2021·6月浙江选考)如图a所示是某自动对位控制系统的示意图。其工作过程：摄像机连续获取被测物体的实时位置信息(如图b所示)，工控机将接收到的位置信息不断与设定位置进行比较，计算出被测物体的偏移值，控制平台驱动器驱动平台移动和转动，使被测物体运动到设定位置(如图c所示)。关于该自动对位控制系统，下列分析中不恰当的是(　　)
A.具有自动对位功能，体现了系统的目的性
B.摄像机长期使用后清晰度降低，体现了系统的动态性
C.X、Y平台的移动精度会影响θ平台的定位精度，体现了系统的相关性
D.可应用于印刷、电子加工等行业，体现了系统的整体性
答案　D
解析　具有自动对位功能，反映的是系统的功能、用途、目的，体现了系统的目的性，故选项A正确；动态性体现的是系统经过一段时间以后出现的各种变化，故选项B正确；相关性体现的是系统各要素之间的相互影响、相互联系、相互作用，X、Y平台是对位控制系统的要素，两者的移动精度影响另一要素θ平台的定位精度，符合相关性的定义，故选项C正确；可用于印刷、电子加工等行业没有体现出系统的整体性，故选项D错误。
1.辨析系统的基本特性
基本特性 关键词 侧重点
整体性 全局、集合 要素整体
相关性 匹配、关联 要素要素
目的性 功能 具有某种功能、作用、用途
动态性 更新 (1)系统为了实现目的而自身做出的动态变化和调整。 (2)长期使用系统的要素出现老化或磨损
环境适应性 自适应 对周边环境变化具有一定的适应能力，当环境变化时，系统依旧能够维持自身正常的工作状态
2.系统分析的三原则易错点拨
主要原则 易错点
整体性原则 强调整体观，强调先考虑整体的内容；首先考虑的是要素就不属于整体性原则
科学性原则 系统本身具有的统计、计算功能不属于科学性原则
综合性原则 考虑的必须是系统要实现的目标，考虑要素、多个组成部分、多学科、多种技术不属于综合性原则
3.图解约束条件和影响系统优化的因素
考点二　控制及其设计
【知识梳理】
(一)开环控制系统
1.开环控制系统的含义
系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
2.开环控制系统的方框图
3.开环控制系统的组成
(1)输入量：控制系统的给定量；
(2)输出量：控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；
(3)被控对象：控制系统中所要求控制的装置或生产过程；
(4)执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件；
(5)控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；
(6)控制量：执行器的输出信号。
4.开环的判断
(1)根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程不产生影响；
(2)根据开环的目的判断：开环的输出量一般有两个对立的状态(如：门的开与关)。
(3)根据有无反馈判断：开环无反馈，闭环有反馈。
(二)闭环控制系统
1.闭环控制系统的含义
系统的输出量返回到输入端，并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
2.闭环控制系统的方框图
3.闭环的判断
(1)根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程产生影响；
(2)根据闭环的特点(目的)判断：使被控量稳定在给定量附近；
(3)根据有无反馈判断：闭环有反馈。
4.反馈
在自动控制系统中，将输出量通过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。反馈的作用是克服干扰。
5.干扰因素
在控制系统中，除输入量(给定值)以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
【典例突破】
【典例3】 如图所示是一种给布染色的卷染机系统示意图。将待染色的布装在右滚筒上，电机驱动左滚筒转动，带动布从右滚筒卷绕到左滚筒上，经过染色池完成染色。染色前将右滚筒上布的厚度输入工控机，染色时编码器实时测量电机和滚筒的转动信号，工控机根据转动信号计算出转速、卷绕圈数、布卷直径，并通过变频器来调节电机转速，使布保持稳定的线速度。右滚筒上的阻尼器使布保持一定的张力。卷染机中电机调速子系统的工作过程：工控机根据编码器测得的信号，算出左滚筒上布卷直径的变化，确定电机的应有转速，同时计算出实时转速，调整变频器输出电流的频率使电机实时转速和应有转速保持一致。下列关于该控制子系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.卷绕圈数的变化会引起电机转速变化，属于干扰因素
B.反馈信号是编码器测得的电机转动信号
C.控制量是变频器输出电流的频率
D.输出量是电机实时转速
答案　A
解析　本题考查了控制系统的分析。对于电机调速子系统控制目的为电机的转速，即输出量为电机的实际转速，输入量为设定速度，但是这个电机转速的设定值在实时变化，卷绕圈数的变化会引起电机转速变化，这个是改变了电机的设定转速，是属于改变输入量，所以不属于干扰因素；该子系统的执行器为变频器，所以控制量为变频器输出电流的频率。
【变式4】 (2023·1月浙江选考)如图所示的装配系统，包含工件传输子系统和机械装配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带Ⅰ暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停；相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于机械手装配子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.装配速度是该装配子系统的被控量
B.基准位置的调整是工件装配的干扰因素
C.相机拍摄的工件B的图像信息是输入量
D.把工件A装配到工件B的过程采用了闭环控制方式
答案　C
解析　机械手装配子系统没有反馈是开环控制方式，输入量为相机拍摄的工件B的图像信息，输出量(被控量)是机械手抓取工件A并装配到工件B，基准位置的调整是系统的功能而不是工件装配的干扰因素。所以选C。
【变式5】 (2022·6月浙江选考)如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱动输送带将纸箱送到输送辊道，纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器检测光线是否被遮挡，当光线被遮挡时间超过设定值时，表明纸箱在输送辊道上拥堵，控制器控制电机停止转动；当光电传感器重新检测到光线时，控制器控制电机重新启动。下列关于输送带控制子系统的分析中，不正确的是(　　)
A.输入量是光电传感器检测到的信号
B.执行器是电机
C.控制量是纸箱在输送辊道上的运动状态
D.控制方式属于开环控制
答案　C
解析　针对输送带控制子系统，控制的目的为输送带的运动状态，所以执行器为电机，电机输出的转动量为该系统的控制量，故C不正确。
【变式6】 (2022·1月浙江选考)如图所示是物料连续进料切断系统示意图，包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统。控制器、电机、切断装置和跟随传感器组成跟随切断控制子系统。工作时，物料连续进料，当进料长度达到要求时，控制器控制电机驱动切断装置跟随物料一起运动，切刀向上切割物料。控制器将跟随传感器测得的跟随速度与进料传感器测得的进料速度进行比较，根据偏差不断调节切断装置的移动速度，保证切断装置与物料同步运动。切断后，切刀向下离开物料，控制器控制电机反转，切断装置返回。下列关于跟随切断控制子系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.进料传感器测得的进料速度为被控量
B.跟随切断控制子系统的控制方式属于闭环控制
C.被控对象是切断装置
D.切屑进入切断装置使丝杠运转不畅，切屑属于干扰因素
答案　A
解析　本题考查的是开闭环控制系统的区分和闭环控制系统的组成部分。进料传感器测得的进料速度应该是控制系统的给定量，切断装置的移动速度是控制系统的被控量，检测装置是跟随传感器，控制方框图如图所示。切屑进入切断装置会影响最终的移动速度，属于干扰。答案选择A。
1.控制系统题的解题技巧
(1)整体思路
先分析控制方式(开环/闭环)，再结合控制方式分析控制系统组成，最后判断干扰与反馈。
(2)判断开闭环控制系统
①根据定义判断
②根据有无反馈判断
③根据输入、输出判断
2.干扰因素的深刻理解
(1)干扰因素可以作用在被控对象、控制器、执行器上，具体作用反映在输出量的变化上。
(2)任何控制系统都存在着干扰因素，闭环控制系统通过反馈等方式减小干扰，而不是没有干扰。
(3)不是干扰因素的一般认为：输入量、输出量、无关因素。
(2023·2月浙江十校)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。根据示意图及描述完成第1～2题。
1.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
答案　C
解析　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；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；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；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A。
2.下列关于力控子系统的分析中，不正确的是(　　)
A.视觉传感器是检测装置
B.输出量是机械臂的实际力值
C.执行器是电机
D.控制方式属于闭环控制
答案　A
解析　力控子系统有反馈是闭环控制系统，检测装置是力传感器。所以选A。
(2023·2月名校协作体)如图所示是某款蒸汽机转速控制示意图。其原理是利用蒸汽机带动一根竖直的轴转动，这根轴上装有一个四连杆机构，连杆带
有两个重球。当蒸汽机转动加快超过某一限定值时，竖轴也转动加快，两个重球随之升高，这时与重球连接的调节杠杆便将蒸汽阀门关小，从而使蒸汽机的转速降低一些。反之，若蒸汽机的转速过慢，则竖轴转动过慢，重球的位置也下降，这时连杆便将阀门开大，从而使蒸汽机转速加快。根据示意图及描述完成第3～4题。
3.下列关于该系统的分析中不正确的是(　　)
A.套筒上的弹簧弹性变差，影响了蒸汽机转速的控制精度，体现了系统的整体性
B.通过计算重球的重量、弹簧的劲度系数来确定杠杆的力臂，体现了系统分析的科学性原则
C.蒸汽机的性能属于该系统优化的约束条件
D.该系统可以使蒸汽机以恒定的转速运行，体现了系统的目的性
答案　C
解析　选项A套筒上的弹簧弹性变差，影响了蒸汽机转速的控制精度，是系统的部分影响整体，体现了系统的整体性；选项B通过计算重球的重量、弹簧的劲度系数来确定杠杆的力臂，是运用科学方法和数学工具进行定量分析，体现了系统分析的科学性原则；选项C约束条件对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。蒸汽机的性能是对蒸汽机系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素，是属于该系统优化的影响因素，而不是约束条件；选项D设计该系统的目的就是可以使蒸汽机以恒定的转速运行，体现了系统的目的性。故本题正确答案选C。
4.(2023·2月名校协作体 )下列关于该控制系统的分析中不正确的是(　　)
A.该控制系统的检测装置是四连杆机构和重球等构成的离心摆
B.该系统的被控对象是蒸汽机
C.重球的升降带动套筒的升降，再通过调节杠杆，调节进气阀的开合大小
D.蒸汽机转速设定值的改变属于该系统的干扰因素
答案　D
解析　根据题干对该控制系统的分析可知，选项A该控制系统的检测装置是四连杆机构和重球等构成的离心摆；选项B该系统的被控对象是蒸汽机；选项C重球的升降带动套筒的升降，再通过调节杠杆，调节进气阀的开合大小，都正确。选项D中，干扰因素是指在控制系统中，除输入量(给定值)以外，引起被控量变化的各种因素都可以视为干扰因素。而蒸汽机转速设定值的改变属于改变控制系统的输入量，不属于该系统的干扰因素。故本题正确答案选D。
(2023·2月浙南联盟)如图所示为一种不合格产品自动筛选系统，包含产品传输子系统和产品筛选子系统。其工作过程：电机2转动带动传送带运动，把传送带上的产品往右带动。当传感器检测到不合格品时，电机1带动推杆往外运动，把不合格品推出传送带，让传送带上只留下合格品。根据示意图及描述完成第5～6题。
5.下列关于不合格产品自动筛选系统的设计与分析不恰当的是(　　)
A.选择推杆时，既要考虑电机1的位置又要考虑传动带的宽度
B.控制器的运行效率会影响产品识别的准确率
C.提高传送带传送速度有利于推杆精准推下不合格产品
D.传感器的可靠性对产品传输子系统没有影响
答案　C
解析　A：要把物体推出去，推杆长度要足够。电机的位置会影响推杆行程。D：传感器影响的是产品筛选子系统。
6.(2023·2月浙南联盟)下列关于产品筛选子系统控制分析中合理的是(　　)
A.传感器检测到的产品信号属于该子系统干扰因素
B.电源电压波动对该子系统的控制有影响
C.控制器发出的信号是控制量
D.该子系统属于闭环控制系统
答案　B
解析　产品信号是输入量，输出量是推杆动，电源电压波动，会导致电子元件工作异常。
【基础巩固篇】
如图所示的快递分拣系统，包含快递输送子系统和抓取子系统，其工作过程为：快递整齐排列在传送带上，输送到扫描区，扫描仪扫描快递上的条形码后将相关信息输送到工控机，工控机根据相关信息控制机械手，将快递分拣到不同分拣框内。请根据示意图和描述完成第1～2题。
1.下列关于该快递分拣系统的设计与分析中不恰当的是(　　)
A.扫描仪的扫描速度会影响分拣效率
B.机械手设计时不需考虑快递的重量
C.扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性
D.设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度
答案　B
解析　扫描仪的扫描速度会影响分拣效率，A正确；机械手设计时需考虑快递的重量，B错误；扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性，C正确；设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度，D正确；因此答案选B。
2.下列关于抓取子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.扫描仪是该子系统的执行器
B.机械手是被控对象
C.条形码打印错误是该子系统的干扰因素
D.扫描仪获取的信息是输入量
答案　D
解析　抓取子系统执行器是机械手，A错误；被控对象是快递，B错误；扫描仪获取的条形码信息是输入量，条形码打印错误不是干扰因素，C错误；扫描仪获取的条形码信息是输入量，D正确，因此答案选D。
如图所示是某门禁控制系统示意图。该控制系统主要由单门控制器、电子阀门、进门刷卡器、出门按钮、电锁等部分组成。其工作原理是：出门按钮被按下或者进门刷卡器读取正确卡片信息后，单门控制器发出信号通过电子阀门使电锁断电，从而使电锁失去吸力。当门禁控制系统出现故障时，可通过管理终端来分析出现故障的原因。根据示意图及描述完成第3～4题。
3.下列关于该门禁控制系统的分析中不正确的是(　　)
A.该系统可在各种高温、潮湿、日晒等环境下正常使用，体现了系统的环境适应性
B.电子阀门损坏时门禁系统无法控制电锁的通断，体现了系统的整体性
C.电子阀门的性能属于该系统优化的约束条件
D.该系统在门内不需要刷卡只需按出门按钮就可打开电锁，体现了系统的目的性
答案　C
解析　电子阀门的性能属于该系统优化的影响因素。所以选C。
4.下列关于该门禁控制系统的分析中正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环
B.控制量是单门控制器发出的信号
C.控制器为管理终端
D.执行器是电子阀门
答案　D
解析　门禁控制系统中控制器是单门控制器，执行器是电子阀门，被控对象是电锁。控制方式为开环控制。控制量为电子阀门产生的量。所以选D。
(2023·3月宁波十校)如图所示的现代工业化养鸡场，包含通风、温度、湿度、光照等子系统。温度控制系统的工作过程：当传感器检测到养鸡场内温度未达到设定值时，环境控制仪发出控制信号，控制热水供暖系统或降温湿帘等工作，以使养鸡场内温度达到设定值。请根据示意图和描述完成第5～6题。
5.下列关于现代工业化养鸡场各子系统设计与分析中恰当的是(　　)
A.通风、温度、湿度、光照等子系统互不影响
B.设计该系统时，既要考虑温度控制系统，又要考虑湿度控制系统，体现了系统分析的综合性原则
C.设计光照控制系统时需要考虑外界光照强度
D.为了提高该系统冬天的升温效果，合理的措施是增大风机排风量或者启动降温湿帘
答案　C
解析　系统内子系统是互相影响的。温度控制系统和湿度控制系统是系统的子系统，设计该系统时，既要考虑温度控制系统，又要考虑湿度控制系统，没有体现系统分析的综合性原则 。设计光照控制系统时需要考虑外界光照强度。为了提高该系统夏天的降温效果，合理的措施是增大风机排风量或者启动降温湿帘。
6.下列关于养鸡场内的温度控制系统的分析中合理的是 (　　)
A.养鸡场是被控量
B.环境控制仪发出的控制信号是控制量
C.该控制系统是开环控制系统
D.室外温度属于干扰因素
答案　D
解析　养鸡场内的温度控制系统目的使养鸡场内温度达到设定值，该控制系统是闭环控制系统，其被控对象是养鸡场，环境控制仪是控制器，控制量指执行器的输出信号。室外温度属于干扰因素。所以选D。
(2023·3月温州二模)如图所示为增程式混动汽车电池电量管理系统示意图。该系统由增程式电量控制子系统、能量回收子系统及停车充电子系统组成。汽车在行驶过程中，当实际电池电量低于设定值时，增程控制子系统的控制器会启动内燃机驱动发电机给动力电池充电；当实际电池电量充足时，自动停止发电。汽车减速时，能量回收子系统的控制器控制驱动电机给动力电池反向充电。停车时可通过充电器给动力电池充电。请根据示意图和描述完成第7～8题。
7.下列关于该系统的设计与分析中不恰当的是(　　)
A.低电量设定值可设计成允许司机自行更改，满足不同路况下的驾驶需求
B.电池电量低于设定值时，自动启动内燃机保证电力供应，体现了系统的环境适应性
C.该系统由增程式电量控制子系统、能量回收子系统及停车充电子系统组成，体现了系统的整体性
D.内燃机驱动的发电模块是影响该能量管理系统优化的因素
答案　B
解析　电池电量低于设定值，自动启动内燃机供电，不能体现其环境适应性，环境适应性指外界环境发生变化时，系统能自我调整。这里的电池电量变化不属于外环境。
8.关于增程式电量控制子系统，下列分析不合理的是(　　)
A.内燃机和发电机为该控制系统的被控对象
B.司机踩下加速踏板是该控制系统的干扰因素
C.实际电池电量为该控制系统的输出量
D.电池电量传感器可作为该控制系统的反馈装置
答案　A
解析　该电量控制系统的被控对象为电池，输出量为实际电量，电池电量传感器为反馈装置；司机踩下加速踏板，改变了电池电量(输出量)，所以是干扰因素。
9.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
答案　D
解析　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。
10.小明想设计一款如图所示的棉花温湿度检测显示系统，对于该控制系统设计与分析不合理的是(　　)
A.可用蜂鸣器作为被控对象
B.可用温度和湿度传感器获取控制系统输入量
C.该系统宜采用开环控制方式
D.环境温湿度变化不属于该控制系统的干扰因素
答案　A
解析　设计棉花温湿度检测显示系统，系统输出的是温湿度，控制系统的被控对象应是显示装置而不是蜂鸣器。所以选A。
如图所示的鸡蛋分拣系统，包含托盘输送子系统、图像分析子系统和机械臂分拣子系统。工作过程：位置传感器1检测到托盘时，传送带1暂停，PLC控制相机拍摄鸡蛋透光图像并传送至计算机，计算机运行图像识别算法识别出裂壳蛋并发送其在托盘中的孔位信息给PLC；当存在裂壳蛋的托盘输送至传感器2时传送带2暂停，PLC根据孔位信息控制机械臂将裂壳蛋依次拣至收集盒。请根据示意图及描述完成第11～12题。
11.下列关于该鸡蛋分拣系统的设计与分析中合理的是(　　)
A.上料前应当设置鸡蛋自动清洗装置
B.为了提高裂壳蛋拣出率，可适当提升传送带的运行速度
C.为了优化成本，可用单个电机驱动两条传送带
D.图像识别算法的优劣会影响摄像机的使用寿命
答案　A
解析　提高裂壳蛋拣出率，裂壳蛋应清晰，所以上料前应当设置鸡蛋自动清洗装置易于裂壳蛋的识别，但适当提升传送带的运行速度，不能提高裂壳蛋的识别速度；单个电机不能驱动两条传送带；图像识别算法的优劣不会影响摄像机的使用寿命。所以选A。
12.下列关于分拣子系统控制的分析中不合理的是(　　)
A.输入量是裂壳蛋孔位信息
B.传感器2松动偏移是干扰因素
C.控制器是计算机
D.控制方式是开环控制
答案　C
解析　分拣控制子系统其工作时PLC 根据孔位信息控制机械臂将裂壳蛋依次拣至收集盒，其是开环控制系统，裂壳蛋的孔位信息是输入量， PLC是控制器，机械臂是执行器。传感器2松动偏移会造成在裂壳蛋的托盘位置偏移，进而裂壳蛋的孔位偏移，裂壳蛋不会拣出，因此是干扰因素。所以选C。
(2023·4月绍兴市适应性)如图所示的货箱封装检测分拣系统(图a为系统示意图，图b为系统框图模型)，包含货箱传输子系统、封装子系统和分拣子系统。其工作过程为：待封货箱等间距整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测器检测到货箱时，传送带Ⅰ暂停；工控机控制机械手对货箱进行封装；封装检测器检测货箱是否封装完好并将检测信息传递至工控机，若货箱未封装好，则工控机控制推动杆将未封装好的货箱推至传送带Ⅱ上，若货箱封装完好，则推动杆不推动货箱。请根据示意图和描述完成第13～14题。
13.下列关于该系统设计与分析的说法中不合理的是(　　)
A.系统设计要从整体出发，以快速有效地封装货箱、分拣货箱为目标
B.系统分析过程中建立了系统框图模型，属于建模的分析方法
C.系统设计要考虑货箱传输子系统与分拣子系统之间的相互影响
D.工控机可根据计算模型分析出货箱是否封装好，体现了系统分析的科学性原则
答案　D
解析　这是工控机计算，不是人分析计算系统。
14.下列关于分拣子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.输入量为位置检测器传递给工控机的信号
B.分拣速度是分拣子系统的被控量
C.分拣子系统采用的是开环控制方式
D.货箱是否封装好属于分拣子系统的干扰因素
答案　C
解析　注意这里有两个控制系统。分拣子系统的输入量是封装是否完好，控制器是工控机，执行器是推动杆，被控量是不推或推到传送带2上。所以这是开环，D这是输入量本身的变化。
15.(2023·5月温州三模)如图所示的皮带舒张控制系统部分结构，当旋转丝杠向左运动时，皮带处于张紧状态，如图a所示；当旋转丝杠向右运动时，皮带松开，如图b所示。以下有关皮带舒张控制系统的分析中不合理的是(　　)
A.改变杆2杆3的长度，可以实现皮带的不同舒张程度，体现系统的目的性
B.丝杠螺纹长度的确定要考虑到杆2和杆3的长度，体现了系统的相关性
C.底座的稳定性不属于系统优化的影响因素
D.皮带的弹性属于系统优化的约束条件
答案　C
解析　C项：底座的稳定性对皮带舒张控制的可靠性存在影响；D项：对于给定的皮带，其弹性不可改变，在皮带舒张控制系统的优化过程中属于约束条件。
16.小明想设计一个喷泉喷水控制系统，下列关于喷泉喷水控制系统的分析中合理的是(　　)
A.在喷头附近安装传感器，有声音响起时开始喷水，声音结束时停止喷水
B.可以用水泵控制开关，控制水的流量和喷泉的高度，所以水泵为控制器
C.喷头的形状和旋转方向控制喷泉的喷水形态，所以喷头是执行器
D.增加灯光控制系统，实现灯的闪烁和颜色变化，提高喷泉的观赏效果
答案　D
解析　A项：由声音信号控制喷水状态易受干扰(如水流的声音)，从控制系统设计的角度考虑，此处所安装的传感器可检测音量强弱，由音量强弱控制水柱的高低；B项、C项：水泵为执行器，喷头为被控对象。
如图所示为某全自动标签回卷控制系统，其工作过程为：传感器探测标签的边缘，测得标签的实际位置并与设定位置进行比较，将两者的偏移量转换成相应的电信号，再将电信号输送至控制器，经控制器放大、校准后，驱动电机将标签纸校准至设定位置。请根据示意图和描述完成第17～18题。
17.从系统的角度分析，关于该标签回卷控制系统，下列说法不正确的是(　　)
A.该标签回卷控制系统由电源、位置传感器、电机、支架等部件组成，体现了系统的整体性
B.设计该回卷控制系统时，需要对回卷速度、电机驱动行程、标签偏移量等数据反复论证，体现了系统分析的综合性原则
C.该系统适配市面上大多数尺寸的标签纸，体现了系统的环境适应性
D.驱动电机的工作精度是该系统优化的影响因素
答案　B
解析　设计该回卷控制系统时，需要对回卷速度、电机驱动行程、标签偏移量等数据反复论证，体现了系统分析的科学性原则而不是综合性原则。所以选B。
18.关于该标签回卷控制系统，以下说法不正确的是(　　)
A.该系统的控制量为标签的实际位置
B.电源电压波动属于该系统的干扰因素
C.电机属于该控制系统的执行器
D.该系统的输出量对控制过程有直接影响
答案　A
解析　标签回卷控制系统是闭环控制系统，输出量对控制过程有直接影响，该控制系统的执行器是电机，控制量为电机的转动量而不是标签的实际位置，标签的实际位置是被控量(输出量)。所以选A。
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控制子系统。定量注肥控制子系统的工作过程为：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。过压保护控制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，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。请根据示意图和描述完成第19～20题。
19.关于定量注肥控制子系统，下列分析中不正确的是(　　)
A.精确控制施肥量，体现了系统的目的性
B.压力泵需要定期维护，体现了系统的动态性
C.流量传感器的灵敏度是该系统优化的影响因素
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
答案　D
解析　A选项精确控制施肥量是系统的功能，体现系统的目的性，正确；B选项定期维护，体现系统的发展变化，是动态性，正确；C选项流量传感器影响系统的施肥量，又不是系统的输入量，其灵敏度会对系统优化的目标产生影响，正确；D选项显示器和压力泵是系统中的要素，而非系统要实现的目标，系统分析的综合性原则是统筹兼顾系统的多个目标，说法错误。
20.以电磁阀为被控对象，下列关于过压保护控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.控制量为电磁阀的开闭
B.输入量是设定的管内压力安全值
C.控制方式属于闭环控制
D.继电器工作异常属于该系统的干扰因素
答案　D
解析　A选项以电磁阀为被控对象，电磁阀的开闭是输出量而非控制量，说法错误；B选项题干描述“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”，输入量是管内实际压力值，而不是设定值，说法错误；C选项输入量是管内实际压力值，输出量是电磁阀的开闭，是开环控制而非闭环，说法错误；D选项继电器工作异常会影响系统的输出有非输入量，所以属于该系统的干扰因素，说法正确。
如图所示是汽车雨刮器控制系统示意图，该系统可手动调节雨刮器的转动速度，也可调节为自动模式。根据雨量的大小自动调节雨刮器转动的速度。请根据示意图和描述完成第21～22题。
21.从系统的角度分析，下列说法不正确的是(　　)
A.电动机发生故障时，雨刮器就无法正常工作，体现了系统的整体性
B.雨量传感器损坏时，还能手动调节正常工作，体现系统环境适应性强
C.雨滴感应系统能够自动根据雨量大小调节雨刮速度，体现了系统的目的性
D.该系统可分为无极调整模式间歇雨刮器子系统和雨滴感应式间歇雨刮器子系统
答案　B
解析　雨量传感器损坏时，还能手动调节正常工作，体现了系统的目的性而不是环境适应性。所以选B。
22.雨滴感应式间歇雨刮器子系统的工作原理为：雨滴感应器检测雨量的大小转化为电信号通过控制电路调节雨刮器电动机转速从而调节雨刮器速度。下列关于该系统说法正确的是(　　)
A.控制量是雨刮器电动机的转速
B.被控对象是雨刮器电动机
C.该控制系统为闭环控制系统
D.进入隧道后雨刮器停止为该系统的干扰因素
答案　A
解析　雨滴感应器检测雨量的大小是输入量，雨刮器速度是输出量，被控对象是雨刮器，控制电路是控制器，雨刮器电动机是执行器，控制量是雨刮器电动机的转速，该控制系统为开环控制系统；进入隧道后雨刮器停止是雨滴感应器没有检测到雨量，而不是该系统的干扰因素。所以选A。
如图所示的对焊机是利用两工件接触面之间的电阻，瞬间通过大电流，使两个互相对接的金属工件接触面瞬间发热至融化并融合。为了操作安全，设置了安全保护控制子系统。工人把被焊工件放置在焊接台上后，仅当光栅传感器检测到焊接区没有障碍物且双手同时拨开两侧的微动开关后焊接电极才能下降完成焊接。请根据示意图及描述完成第23～24题。
23.下列关于对焊机焊接系统的说法中，正确的是(　　)
A.焊接不同材料的工件需要设置不同的电流，体现了系统的环境适应性
B.焊接过程中检测到障碍物，对焊机立即停止焊接，体现了系统的相关性
C.通过计算和试验数据，编写控制程序，体现了系统分析的科学性原则
D.两工件接触面的平整度会影响焊接的质量，是该系统优化的约束条件
答案　C
解析　不同材料的工件需要操作工设计不同的电流参数。而系统的环境适应性，强调外界环境的变化、系统适应外界环境的变化。两者并无逻辑关联，A项错误；障碍物为外界环境因素，而系统的相关性为系统内部之间的关联。概念不符，B项错误，应为系统的目的性；工程师需要计算和调试数据，并编写、调试控制程序，属于对焊接机焊接程序的设计(软硬件结合)，属于系统分析或系统优化、体现科学性原则，C项正确；工件表面的平整度可在焊接前通过人为检测、加工来改进而产生影响，是影响因素，D项错误。
24.下列关于安全保护控制子系统的分析中，正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环控制
B.被控对象是焊接电极
C.执行器是微动开关
D.控制量是光栅传感器的输出信号
答案　B
解析　安全保护控制子系统的启动机制为：光栅传感器检测到焊接区没有障碍物且双手同时拨开两侧的微动开关(条件，即输入量)，才启动电机(执行器)让焊接电极(被控对象)下降进行焊接(结果，即输出量)，否则不下降进行焊接。输入与输出一一对应，是一种 Y / N 的结果控制，为开环控制系统，因此选B。
夏天将至，小郑学习了《通用技术》中的系统和控制相关知识后，计划制做一款桌面型半导体制冷冰箱。他采购了大功率开关电源、温度探头、温控仪、制冷模组和泡沫箱。大功率开关电源同时给温控仪和制冷模组供电。泡沫箱设计成冰箱的箱体。当温度探头采集到的信号高于设定值时，温探仪接通制冷模组的电源开始制冷，当温度下降到设定值时，停止制冷。请根据示意图及其描述完成第25～26题。
25.从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)
A.制冷模组损坏，冰箱无法制冷，体现了系统的整体性
B.需要定期处理制冷模组上结的霜，体现了系统的动态性
C.选择大功率开关电源时，既要考虑温控仪，也要考虑制冷模组，体现系统分析综合性原则
D.温度探头的性能属于影响系统优化的因素
答案　C
解析　系统分析综合性原则是尽可能实现系统中的多个目标，温控仪和制冷模组不是系统的目标，且大功率开关电源是系统的要素而不是系统的整体，所以C说法错误。
26.从控制系统的角度分析，下列关于该系统的说法中不正确的是(　　)
A.温度探头参与反馈
B.控制器是大功率开关电源
C.执行器是制冷模组
D.泡沫箱外界温度变化属于干扰因素
答案　B
解析　题干中描述：“温度探头采集到的信号高于设定值时，温探仪接通制冷模组的电源开始制冷，当温度下降到设定值时，停止制冷。”可以分析该控制系统是一个闭环控制，输出量是泡沫箱的温度，所以A选项和D选项正确；题干中描述：“温探仪接通制冷模组的电源开始制冷”，控制器是温控仪，执行器是制冷模组，所以B选项错误。
如图所示是某快速热水器控制系统组成示意图。当进水管有冷水注入时，霍尔元件检测有无水流信息，温度传感器检测水温信号，控制芯片会根据设定的温度和进水温度发出指令吸合1－3个继电器，启动相应的加热器加热。当加热器加热时，如果感应线圈感应到总线的电流过高，控制芯片会接收到故障信号，发出报警信号。当温度过高时，限温器会断开火线，确保电路的安全。 请根据示意图及描述完成第27～28题。
27.下列对快速热水器控制系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.该系统由水温控制、报警控制和电流过载保护等子系统组成，体现了系统的整体性
B.夏天和冬天，系统启动的加热管数量不一样，体现了系统的环境适应性
C.系统会根据进水温度和设定温度，调节吸合继电器数量，保证出水的恒温，体现了系统的目的性
D.在设计系统时需综合考虑热水器的价格、性能和耗电，体现了系统分析的综合性原则
答案　B
解析　系统的环境适应性的定义：外界环境变化，系统为适应环境，系统功能和各部分关系产生变化。加热管数量属于系统内部组件，无法体现系统的环境适应性，B选项错误。
28.下列对该热水器控制系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.霍尔元件检测的是输入信号
B.霍尔元件输出的是数字信号，温度传感器输出的是模拟信号
C.继电器和加热器是这个控制系统的执行器
D.控制芯片发出一个异常指令，属于该控制系统的干扰因素
答案　D
解析　D选项，干扰因素的定义是除输入量以外，一切引起输出量变化的各种因素称为干扰因素。温度控制系统是热水器控制系统的子系统，该控制器控制3个输出，异常指令不一定会对温度控制系统输出量造成影响，因此无法确定为干扰因素。
【能力提升篇】
爆燃是汽油发动机最有害的故障现象之一。发动机产生强烈爆燃时会引起缸体过热、功率下降、排气管冒黑烟，严重时会损坏机件。爆燃控制系统的组成如图所示，其工作过程：爆燃传感器安装在发动机的缸体上，把缸体的振动信号转换成电信号输入ECU，信号经滤波及放大处理后，与设定的振动范围进行比较，根据比较结果判定有无爆燃及爆燃强度，通过点火提前角的调整，使发动机振动处于合理范围内，从而避免强烈爆燃。请根据示意图和描述完成第1～2题。
1.下列关于该发动机爆燃控制系统的设计与分析中不恰当的是(　　)
A.传感器故障将导致爆燃发生，影响发动机高效运行，体现系统的整体性
B.ECU通过积分电路精确判断有无爆燃及爆燃强度，体现系统分析的科学性原则
C.点火装置的响应速度会影响该控制系统的效率
D.发动机设计的技术规范是设计该系统的约束条件
答案　B
解析　ECU通过积分电路精确判断有无爆燃及爆燃强度，是系统的功能，体现系统的目的性而不是系统分析的科学性原则。所以选B。
2.下列关于该发动机爆燃控制系统的工作过程分析合理的是(　　)
A.爆燃传感器检测到的信号是被控量
B.发动机的振动信号是输入量
C.点火装置是被控对象
D.通过点火提前角的调整，实现了开环控制
答案　A
解析　输入量是振动的范围而不是发动机的振动信号，爆燃传感器检测到的信号是被控量，被控对象是发动机缸体而不是点火装置，输出应在一个合理范围内，是闭环控制系统而不是开环控制系统。所以选A。
(2023·台州二模)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。请根据示意图和描述完成第3～4题。
3.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
答案　B
解析　不合格电容的位置对电容检测切断系统无关。
4.下列关于电容切断子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.探针的升降是该子系统的输入量
B.切刀卡住是该子系统的干扰因素
C.合格的电容是该子系统的输出量
D.电容切断子系统采用了闭环控制方式
答案　B
解析　不合格电容的位置是输入量，工控机是控制器，切刀是执行器，被控对象是不合格电容，输出量是不合格电容被切断，为开环控制。所以B正确。
(2023·4月嘉兴二模)如图所示是飞机仰俯角自动控制原理图，它通过控制飞机升降舵的偏转，改变飞机的仰俯角，其工作过程是：当垂直陀螺仪检测到飞机的仰俯角与设定角度不同时，陀螺仪电位器有电压信号输出，放大器放大电压信号驱动舵机，舵机推动升降舵偏转，稳定飞机的仰俯角。请根据图示及其描述完成第5～6题。
5.下列关于飞机仰俯角自动控制系统的设计与分析不恰当的是(　　)
A.在系统分析的基础上，完成该系统的设计
B.飞机仰俯角的变化会影响升降舵的偏转
C.陀螺仪电位器的参数与飞机仰俯角的设定有关
D.阵风和气流属于该系统优化的影响因素
答案　D
解析　影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。阵风和气流会影响飞机的俯仰角，且不能人为调节的，是系统优化的约束条件而不是影响因素。所以选D。
6.下列关于飞机仰俯角自动控制系统的分析中不恰当的是(　　)
A.垂直陀螺仪检测的是该控制系统的被控量
B.电源电压的变化属于该控制系统的干扰因素
C.放大器输出的信号属于该控制系统的控制量
D.飞机仰俯角自动控制系统属于闭环控制系统
答案　C
解析　飞机仰俯角自动控制系统可以稳定飞机的俯仰角，属于闭环控制系统；垂直陀螺仪检测的是该控制系统的被控量(输出量)；电源电压的变化属于该控制系统的干扰因素；该控制系统的控制量是升降舵的偏转量不是放大器输出的信号。所以选C。
如图是汽车安全带预警控制系统的工作流程图，当系统检测到安全带未系且满足一定条件时，预警单元报警。请根据示意图完成第7～8题。
7.从系统角度分析，下列关于该控制系统说法中不正确的是(　　)
A.选择座椅传感器，要考虑ECU型号，体现系统的相关性
B.当车速大于5 km/h且安全带未系时，预警单元能够报警，体现了系统的目的性
C.系统设计时，进行建模测试评估，确立最适合的预警系统，体现了系统分析的科学性原则
D.在设计该系统时，综合了多种方案的优点，不能体现系统分析的综合性原则
答案　D
解析　综合多方案优点，体现了综合性原则。
8.从控制角度分析，下列关于该控制系统说法中不正确的是(　　)
A.ECU判断是否具备报警的条件
B.预警单元只负责对被控对象输出控制量
C.座椅无人或车速小于5 km/h，预警单元一定不报警
D.座椅有人且安全带未系，预警单元也不一定报警
答案　B
解析　预警单元不但负责对被控对象输出控制量，还要对检测输入量进行判断，因此B错误。
(2023·4月稽阳联谊)如图所示为一种正弦温度控制系统。通过计算机或函数信号发生器均可以向PID控制器输入正弦温度的参数，两种输入方式由开关切换。PID控制器通过一定的算法处理传感器的检测结果与输入参数的偏差，从而发出指令。双向电源驱动器根据指令输出双通道电流，电流流过TEC制冷片，使其温度符合输入的目标参数。请根据图和描述完成第9～10题。
9.下列关于该系统的设计与分析，不恰当的是(　　)
A.设计时应该以实现TEC制冷片的恒定温度控制为主要目标
B.设计时应该考虑系统的各软件、硬件之间是否兼容
C.电源驱动器的可靠性对系统工作的稳定性有影响
D.PID控制器的算法是系统控制性能优化的影响因素
答案　A
解析　根据选项间的排除法并结合答案，A的错误在于控制的并不是TEC制冷片的恒定温度，应该是区间温度控制或是控制温度由输入的正弦温度参数决定，而不是恒定某个值。
10.关于该控制系统，下列从控制角度的分析中恰当的是(　　)
A.输入的正弦温度参数是被控量，双通道电流是控制量
B.TEC制冷片是执行器，电源驱动器是被控对象
C.函数信号发生器是反馈装置，计算机是控制器
D.环境温度波动对传感器输入输出曲线的影响是干扰因素
答案　D
解析　A.输入的正弦温度参数是设定量，在闭环控制系统中它是输入量，错误；B.TEC制冷片的温度是控制目的，所以TEC制冷片是被控对象，电源驱动器是执行器，错误；C.函数信号发生器和计算机是输入设备，错误；D正确。
(2023·4月天域联盟)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控制子系统。定量注肥控制子系统的工作过程为：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。过压保护控制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，管内压力增大超过安全值时，控制器关闭压力泵，并控制继电器打开电磁阀，使管道内的液态肥料部分回流。请根据示意图及描述完成第11～12题。
11.下列关于该注肥控制系统的设计和分析中不恰当的是(　　)
A.继电器和电磁阀的工作参数要匹配，体现了系统的相关性
B.选择压力泵时，需要考虑它的功率
C.流量传感器的可靠性对过压保护控制子系统的工作基本没有影响
D.设计该系统时，既要考虑检测装置，又要考虑压力泵等，体现了系统分析的综合性原则
答案　D
解析　D.压力泵是要素不是目标，因此无法体现系统分析的综合性原则。
12.下列关于定量注肥控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.执行器是电磁阀
B.流量传感器检测到的施肥量是输入量
C.控制量是经过压力泵的肥料流量
D.通过PLC控制器改变设定值属于该系统的干扰因素
答案　C
解析　定量注肥控制子系统闭环控制系统，其控制方框图如图所示：
通过PLC控制器改变设定值，不属于干扰因素，D错。综合方框图可知，C正确。
(2022·12月浙江省方向性测试)曳引式电梯有电气控制系统、曳引机控制系统、导向系统、轿厢系统等八大子系统。该系统工作过程：当有人在门厅按下外呼按钮[↑]、[↓]，控制柜确认目标层，曳引机开始工作，通过曳引钢丝绳驱动轿厢运动，轿厢到达每一楼层都会触发平层开关，从而让控制柜判断电梯是否需要减速并制动，直至停在目标层。请根据描述完成第13～14题。
13.下列关于曳引式电梯系统的分析中，正确的是(　　)
A.曳引式电梯由电气控制系统、曳引机控制系统、导向系统、轿厢系统等八大系统组成，体现了系统分析的整体性原则
B.通过外呼按钮[↑]、[↓]可以确认目标层，体现了系统的目的性
C.当曳引钢丝绳断裂，限速器安全钳系统启动，将电梯卡死在导轨上，体现了系统的环境适应性
D.在安装调试时，需要根据层高、电机功率、平层开关位置等设定电梯的运行时间，体现了系统分析的科学性原则
答案　D
解析　A.系统分析的整体性原则指的是系统在分析过程中要先整后分，选项中表达是该系统由多个子系统组成，体现了系统的整体性，不是系统分析的整体性。B.通过外呼按钮[↑]、[↓]可以确认目标层，是子系统的功能，不是整个电梯系统的功能，因此没有体现曳引式电梯系统的目的性。C.系统的环境适应性指的是当外部环境发生变化时，该系统能否适应其变化，题中是系统自身的故障导致的，非外部环境变化引起，因此不能体现系统的环境适应性。
14.下列关于曳引机控制子系统的分析中，不正确的是(　　)
A.外呼按钮[↑]输入的信号是该控制子系统的输入量
B.该控制系统的控制方式是开环控制系统
C.曳引机的转动属于控制量
D.供电电压波动属于该控制系统的干扰因素
答案　C
解析　曳引式电梯系统的控制目的是当有人在门厅按下外呼按钮时，控制电梯停在目标层，输入量是外呼按钮的输入信号，输出量是曳引机是否停止，输出量不影响控制过程，是开环控制系统；供电电压的波动会影响电梯的运行，属于干扰因素。
如图所示为某小区的一款人脸识别门禁系统，该系统主要由人脸识别仪、控制芯片、电动机、三辊闸、散热风扇、电源等部分构成。当识别仪检测到人脸信号时，控制芯片将当前人脸信息与数据库中的人脸信息进行比较，如果为小区人员就控制电机运作，带动三辊轧转动，人可通过。请根据描述完成第15～16题。
15.下列关于该人脸识别门禁系统说法中，错误的是(　　)
A.摄像头的清晰程度属于该系统优化的影响因素
B.设计系统时，先考虑电源，再考虑识别仪精度，体现了系统分析的整体性原则
C.该系统在长时间使用后，三辊闸会松动，体现了系统的动态性
D.天变黑时，识别仪用闪光灯补充亮度，体现了系统的环境适应性
答案　B
解析　系统分析的整体性原则首先着眼于系统整体，先分析整体再分析部分，B选项中的电源和识别仪精度没有部分和整体的关系，说法错误。
16.下列关于该门禁控制系统说法中，正确的是(　　)
A.该控制系统为闭环控制系统
B.该控制过程中的被控对象是电机
C.该控制过程中的被控对象是小区人员
D.该控制系统中存在检测装置
答案　D
解析　该人脸识别门禁系统输入信号是人脸信号，控制器是控制芯片，电机是执行器，被控对象是三辊轧，无反馈，是一个开环控制系统，检测装置检测输入信号，所以答案选D。
如图所示为可变桨距恒定功率风力发电控制系统。当功率传感器检测到发电功率高于设定值时，变浆控制器控制调速装置改变桨距角β使风轮转速减慢，降低发电机的发电功率，反之则反向改变浆距角β使风轮转速加快，提高发电功率，使发电机的发电功率保持在设定值附近。请根据示意图和描述完成第17～18题。
17.下列关于该风力发电控制系统的分析中正确的是(　　)
A.风力的变化是恒定功率控制系统的干扰因素
B.系统能根据功率的偏差值调整桨距角，体现了系统分析的科学性原则
C.要提高系统控制精度，风的大小是影响该系统优化的主要因素
D.系统能根据风力大小改变桨距角，体现系统的相关性
答案　A
解析　A选项：恒定功率控制系统是闭环控制系统，因此风力变化不属于输入量，会对输出产生影响，属于干扰因素，正确；B选项：系统根据功率偏差调整桨距角，不是人在设计系统时进行的分析，不能体现系统分析的科学性原则，错误；C选项：风的大小是不能人为调节的，因此为约束条件，不是影响因素，错误；D选项：系统能根据风力大小改变桨距角，是系统的功能体现系统的目的性，与相关性无关，错误。
18.下列关于该恒定功率发电控制系统的分析中不正确的是(　　)
A.该系统为闭环控制系统
B.系统的被控对象是发电机
C.被控量是实际发电功率
D.系统只需功率传感器即可完成反馈过程
答案　D
解析　该系统的控制方框图
反馈是检测输出关与设定值进行比较，只有传感器不能完成反馈过程，D错误。
如图所示为零位法扭动式热天平称重系统，试样置于电炉中加热，温度记录子系统通过热电偶记录其温度；光源、遮光片和光电池构成光电子系统，用于控制天平梁的位置。当试样因化学变化发生重量变化时，天平梁偏离平衡位置，光电池上下两部分的光照面积不同，光电池就有信号输出，伺服放大器根据光电池信号调节线圈电流，使天平梁恢复至平衡位置。流过线圈的电流大小正比于重量变化，从而实现在加热过程中连续称量试样质量。请根据示意图和描述完成第19～20题。
19.下列关于该零位法扭动式热天平称重系统的说法中正确的是(　　)
A.先考虑天平梁的偏移幅度，再考虑光电池检测天平梁的位置，体现了系统分析的整体性原则
B.当试样发生重量变化时，线圈电流也会变化，体现了系统的相关性
C.通过计算电流大小确定试样重量变化，体现了系统分析的科学性原则
D.在不同的室温下，电炉内均能保持恒温，体现了系统的环境适应性
答案　D
解析　A项并非先考虑整体再考虑部分；B项体现动态性；C项并非系统分析；D项适应“不同的室温”体现环境适应性。
20.下列关于光电子系统的分析中，不正确的是(　　)
A.被控对象是天平梁
B.控制器是温度控制器
C.控制量是流过线圈的电流大小
D.控制方式属于闭环控制
答案　B
解析　B项，控制器应该是伺服放大器。
“无线远传燃气表抄控系统”改变了传统人工入户抄表收费的方式，无线远传燃气表是以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块等所组成的新型智能燃气表。其中阀门控制模块的过程是：当流量传感器采集到用户所用气量将要达到预付费时报警，达到后并将该信号传给表内控制器，控制器通过电磁线圈来推动活塞杆关闭阀门。请根据示意图和描述完成第21～22题。
21.下列关于该“无线远传燃气表抄控系统”的说法中正确的是(　　)
A.该系统由计量基表、加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成，体现了系统的整体性原则
B.当电源管理模块出问题后，会影响远程抄控，体现了系统的整体性
C.与人工抄表相比，该系统不易出现误差，体现了系统的创新性
D.无线射频传输器件具有收发信号功能，体现了系统的目的性
答案　B
解析　系统由计量基表、加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成，没有体现系统的整体性；当电源管理模块出问题后，会影响远程抄控，体现了系统的整体性；与人工抄表相比，该系统不易出现误差，体现了系统的目的性；无线射频传输器件具有收发信号功能，体现了子系统的目的性。所以选B。
22.下列关于“阀门控制模块”子系统的分析中正确的是(　　)
A.该阀门控制模块子系统的输入量是设定气量
B.预付款多少是该系统的干扰因素
C.无线射频传输模块出现故障，不会影响该子系统的工作
D.该控制系统的控制量是活塞杆的运动量
答案　D
解析　阀门控制模块被控对象是阀门，执行器是电磁线圈及活塞杆，控制量是活塞杆的运动量，输入量是流量传感器采集的用户所用气量和预付费气量。所以选D。
如图所示是药粉干燥分离控制系统示意图。工作时，注料泵向干燥塔注入湿料，PLC根据检测装置检测到的出料口药粉干燥程度，控制鼓风机风量以及注料阀门的开合程度，使药粉的干燥程度符合设定范围。同时，与物料接触过夹带药粉的空气，经过旋风分离器，使药粉沉降重新回流进入干燥塔，废气再经水幕除尘器洗涤后排放。请根据示意图和描述完成第23～24题。
23.关于该控制系统，下列说法中不恰当的是(　　)
A.具有药粉干燥功能，体现了系统的目的性
B.鼓风机功率过小，导致药粉过湿，体现了系统的整体性
C.废气经过水幕除尘器洗涤后排放，体现了系统的环境适应性
D.系统运行一段时间后，旋风分离器性能降低，体现了系统的动态性
答案　C
解析　 题干中第一句话描述“如图所示是药粉干燥分离控制系统示意图”，所以该系统的整体功能是“药粉干燥分离”，所以A选项正确；B选项是部分(要素)发生变化影响系统的整体功能的发挥，体现系统的整体性，选项正确；系统的环境适应性是指外界环境的变化会引起系统特性的改变；C选项中的描述没有涉及外界的环境的变化，所以说法错误；D选项系统运行一段时间后，其性能发生了变化，体现了系统的动态性，说法正确。
24.下列关于药粉干燥控制子系统的说法中正确的是(　　)
A.注料泵为执行器
B.该系统属于开环控制系统
C.注料阀门的开合程度为输入量
D.注入湿料的含水量属于该系统的干扰因素
答案　 D
解析　药粉干燥控制子系统使药粉的干燥程度符合设定范围，所以是一个闭环控制，药粉是被控对象，输入量是设定的干燥程度，输出量是实际的干燥程度；直接作用在被控对象上的执行器是鼓风机和注料阀门，PLC是控制器，注入湿料的含水量会引起药粉的干燥程度发生变化，所以是该系统的干扰因素，答案选D。
2022年北京冬奥会主媒体中心的智慧餐厅是一个24小时自动化运营的无人餐厅，除了刷脸进场、红外测温、自助结算无人工以外，消费者点单的餐品全部由机器人操作，无人工烹制，传菜也被餐厅顶部的云轨系统所替代，无人工接触。这些场景，既利于疫情防控，也方便人员就餐，是科技应用使食堂运营模式提升转型的成功范例。请完成第25～26题。
25.从系统的角度看，以下对智慧餐厅的说法不正确的是(　　)
A.该系统可以分为进场控制子系统、点餐结算子系统、烹制子系统和传菜子系统等
B.系统设计时，既要考虑餐品的口味又要考虑烹制效率，体现了系统分析的综合性原则
C.系统设计时，工程师采集大量数据进行分析计算，体现了系统分析的科学性原则
D.点餐系统的差错会影响烹制系统的运行，主要体现了系统的整体性
答案　D
解析　A选项：一个大的系统可以由负责不同功能的子系统构成，可以从本题干中看到智慧餐厅系统具备刷脸进场功能、点菜结算功能、机器人烹饪功能以及传菜功能，这四大功能分别由不同的要素组成的子系统来完成，因此A正确。B选项：综合性原则是指多方面考虑系统的目标或指标，实现统筹兼顾，不可顾此失彼，题干描述无误，因此B正确。C选项：科学性原则是指运用统计、计算、数学建模等数学工具和科学方法对系统进行定量分析，题干描述无误，因此C正确。D选项：题干中描述的点餐系统的差错影响烹制系统的运行，是子系统与子系统之间的影响、联系，属于系统的相关性，因此答案为D。
26.刷脸进场的工作原理是：摄像头检测到人脸后，与控制系统内的人脸数据库比较，比对符合即启动电机打开道闸，让人进入。若以道闸为被控对象，以下说法正确的是(　　)
A.控制系统检测到人脸后需要与数据库比较，因此是闭环控制
B.不同的人脸特征属于该控制系统的干扰因素
C.该控制系统的控制量为电机接收到的信号
D.人脸信号采集的精确度是该系统优化的影响因素
答案　D
解析　A选项：本题的输入量为人脸信号，输出量为道闸的打开，两者之间没有可比性，因此该控制系统为开环控制，A选项错误。B选项：干扰因素是指除了输入量以外，引起被控量变化的各种因素，而不同的人脸特征属于输入量，因此B选项错误。C选项：控制量是执行器的输出量，从题干中可知悉，本控制系统的执行器是电机，因此控制量是电机执行的速度/转向，而不是输入，C选项错误。D选项：系统的影响因素是指对优化结果产生显著影响，并且可以人为调节的因素。人脸信号采集的精确度会对识别结果、最后道闸是否打开造成影响，并且精准度是可以由设计者调节的，因此D选项正确。
如图所示是经改进的某汽车自动清洗控制系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和洗刷控制子系统。喷水控制子系统工作过程：PLC根据车辆检测器检测到汽车到位信号，控制清洗电机接通电磁阀产生高压水，通过喷头清洗车辆。洗刷控制子系统中，PLC控制刷子电机洗刷车辆。请根据图及其描述完成第27～28题。
27.下列关于该汽车自动清洗控制系统的说法中，不正确的是(　　)
A.电磁阀出现故障会影响系统的清洗效果，体现了系统的整体性
B.车辆检测器的目的是检测车辆是否到位，体现了系统的目的性
C.PLC的控制精度属于系统优化的影响因素
D.设计时根据水箱容量等数据匹配合适功率的清洗电机，体现了系统分析的科学性原则
答案　B
解析　B选项中的“车辆检测器”是汽车自动清洗控制系统中的要素，“检测车辆是否到位”是要素的功能，不是系统整体的功能，B选项错误。
28.下列关于喷水控制子系统的分析中，正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环控制
B.执行器是刷子电机
C.控制量是PLC的输出信号
D.清洗电机转轴运转不畅是该控制系统的干扰因素
答案　D
解析　该控制系统的控制过程如下：
汽车到位信号→PLC→清洗电机、电磁阀→喷头→清洗车辆。 转轴运转不畅影响清洗效果。
如图所示为某物流自动分流系统的示意图。其工作过程为：激光扫描仪对物品的条形码进行识别，中央处理器将接收到的条形码信息与预先设定的信息进行比较，控制伺服电机驱动摆轮转动，使物品运动到相应的输送带上。请根据示意图及其描述完成第 29～30题。
29.关于该物流自动分流系统，下列分析中不恰当的是(　　)
A.不同重量的物品，选用不同大小的摆轮，体现了系统的环境适应性
B.该系统能实现不同物品的自动分流，体现了系统的目的性
C.激光扫描仪长期使用后需要更换，体现了系统的动态性
D.伺服电机出现故障，自动分流将无法实现，体现了系统的整体性
答案　A
解析　这是系统的功能，变化也是系统内的变化。属于系统的目的性。D是局部损坏导致系统功能无法实现。
30.关于该物流自动分流系统的分析，不恰当的是(　　)
A.该系统为开环控制系统
B.条形码信息变化是系统的干扰因素
C.摆轮的转动角度为控制量
D.该控制系统存在检测装置
答案　B
解析　该控制系统的工作过程为：条形码信息—中央处理器—伺服电机、摆轮—物品—使物品运动到相应输送带上。因此条形码信息变化属于输入量的变化。素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 1.经历系统的含义、基本构成及主要特性的学习 1 选择题(第8、9题)
2.能结合具体的案例辨析，理解控制系统的演变和选择 1
工程思维 1.能结合系统设计方案的分析，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统原理和系统分析方法，进行简单的系统设计活动，尝试解决技术问题；能确定一个生活或生产中的简单对象，明确约束条件和影响因素，尝试对系统进行优化设计；形成以系统分析为核心的工程思维方式 2
2.能根据实际需要，选用正确的控制手段和控制方式；能通过改变输入、输出、干扰 、反馈等对控制进行优化设计 2
创新设计 1.能根据设计对象和现有条件制订解决技术问题的一个或多个方案 2
2.能理解用户的特定需求，明确需要解决的控制问题；初步掌握控制设计的一般方法，形成基本的控制系统设计能力；能根据控制的对象和现有的条件，制订解决控制问题的一个或多个方案；能对控制系统进行基本的技术试验，对控制过程中产生的现象和结果进行分析与解决 2 4
图样表达 1.能在简单的系统设计实践中，用系统框图表达设计方案 1
2.能识读常见的控制方框图；能用控制方框图表达控制的设计方案 2
物化能力 1.能根据设计要求选择合适的材料和工具，完成简单的功能模型设计；在物化过程中能合理规范地选择材料和工具，具有基本的安全和环保意识 1
2.能综合使用多种工具，运用一定的方法，按照制订的控制系统设计方案，完成控制系统模型或原型的制作和改进 2
考点一　系统及其设计
【知识梳理】
(一)系统特性与原则分析
1.系统的含义
(1)由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体称为系统。
(2)构成系统必须具备三个条件
①____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
②要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；
③____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2.系统的基本特性
(1)________：侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
整体性三个观点：
①____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
②____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
③系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
(2)________：构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的，侧重于“部分与部分”之间的关联。
例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程。
(3)________：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)________：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。(强调的是物质，能量的变化；强调的是内因引起系统的变化)。
零件磨损、定期更换零件、加润滑油，都体现系统的动态性，机械运动不是动态性。
(5)________：系统都存在于一定的环境之中，并不断地与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化(强调的是外因引起系统的变化)。
3.系统分析方法——建模
(1)模型特征
①它是现实系统的抽象或模仿；
②它是由哪些与所分析问题有关的要素构成的；
③它表明了有关要素间的相互关系。
(2)常用模型
①________：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。它突出事物的主要因素，舍弃事物的次要因素，便于抓住事物的本质进行分析研究。
②________：最简单的系统框图模型是输入—输出模型，也叫系统的概念模型。它把系统内在的要素与结构简化为一个矩形方框，把环境对系统的作用统称为输入，把系统对环境的作用统称为输出。
输入→→输出
4.系统分析的主要原则
(1)________
系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析________，再分析________；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
(2)科学性原则
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行________，使决策的过程和结果更具说服力。
(3)________
系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个________时，应将目标排出优先次序，首先实现最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，________，不可顾此失彼，因小失大。
(二)系统设计的优化与实现
1.系统优化的含义
系统的优化是指在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到________或________。
2.分析影响系统优化的因素
(1)目标函数：目标值与变量之间的函数关系。
(2)________：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。
(3)________________：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
3.系统优化方案
(1)最优解：通过优化的目标与决策变量之间的关系(数学模型)，计算出目标值。
(2)满意解：不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解。
(3)最优化方法：为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。
【典例突破】
【典例1】 (2023·6月浙江选考)如图所示是一种给布染色的卷染机系统示意图。将待染色的布装在右滚筒上，电机驱动左滚筒转动，带动布从右滚筒卷绕到左滚筒上，经过染色池完成染色。染色前将右滚筒上布的厚度输入工控机，染色时编码器实时测量电机和滚筒的转动信号，工控机根据转动信号计算出转速、卷绕圈数、布卷直径，并通过变频器来调节电机转速，使布保持稳定的线速度。右滚筒上的阻尼器使布保持一定的张力。下列关于该卷染机的分析中，不恰当的是(　　)
A.要定时给染色池添加染液
B.电机功率的选择需要考虑阻尼器的阻尼大小
C.染色过程中右滚筒的转速随着左滚筒转速减小而减小
D.可以对不同厚度的布进行染色
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式1】 (2023·1月浙江选考)如图所示的装配系统，包含工件传输子系统和机械装配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带Ⅰ暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停；相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于该装配系统的设计与分析中不恰当的是(　　)
A.工控机的运行速度会影响工件装配效率
B.位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性没有影响
C.设计系统时需要根据产能要求计算传送带和机械手的运行速度
D.选择机械手时需要考虑工件A的质量大小
【典例2】 (2022·6月浙江选考)如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱动输送带将纸箱送到输送辊道，纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器检测光线是否被遮挡，当光线被遮挡时间超过设定值时，表明纸箱在输送辊道上拥堵，控制器控制电机停止转动；当光电传感器重新检测到光线时，控制器控制电机重新启动。下列关于该纸箱输送系统的说法中，不正确的是(　　)
A.电机输出的功率应能驱动输送带运动，体现了系统的相关性
B.光电传感器的目的是检测光线是否被遮挡，体现了系统的目的性
C.该系统在不同地域均可正常使用，体现了系统的环境适应性
D.通过计算摩擦力确定输送辊道角度确保纸箱能自由下滑，体现了系统分析的科学性原则
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式2】 (2022·1月浙江选考)如图所示是物料连续进料切断系统示意图，包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统。控制器、电机、切断装置和跟随传感器组成跟随切断控制子系统。工作时，物料连续进料，当进料长度达到要求时，控制器控制电机驱动切断装置跟随物料一起运动，切刀向上切割物料。控制器将跟随传感器测得的跟随速度与进料传感器测得的进料速度进行比较，根据偏差不断调节切断装置的移动速度，保证切断装置与物料同步运动。切断后，切刀向下离开物料，控制器控制电机反转，切断装置返回。下列关于物料连续进料切断系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.采用跟随控制，使连续切断过程更稳定，体现了系统的目的性
B.切刀需要定期更换，体现了系统的动态性
C.没有跟随切断控制子系统，就不能实现连续进料切断，体现了系统的整体性
D.切断不同材质的物料要选用不同的切刀，体现了系统的环境适应性
【变式3】 (2021·6月浙江选考)如图a所示是某自动对位控制系统的示意图。其工作过程：摄像机连续获取被测物体的实时位置信息(如图b所示)，工控机将接收到的位置信息不断与设定位置进行比较，计算出被测物体的偏移值，控制平台驱动器驱动平台移动和转动，使被测物体运动到设定位置(如图c所示)。关于该自动对位控制系统，下列分析中不恰当的是(　　)
A.具有自动对位功能，体现了系统的目的性
B.摄像机长期使用后清晰度降低，体现了系统的动态性
C.X、Y平台的移动精度会影响θ平台的定位精度，体现了系统的相关性
D.可应用于印刷、电子加工等行业，体现了系统的整体性
1.辨析系统的基本特性
基本特性 关键词 侧重点
整体性 全局、集合 要素整体
相关性 匹配、关联 要素要素
目的性 功能 具有某种功能、作用、用途
动态性 更新 (1)系统为了实现目的而自身做出的动态变化和调整。 (2)长期使用系统的要素出现老化或磨损
环境适应性 自适应 对周边环境变化具有一定的适应能力，当环境变化时，系统依旧能够维持自身正常的工作状态
2.系统分析的三原则易错点拨
主要原则 易错点
整体性原则 强调整体观，强调先考虑整体的内容；首先考虑的是要素就不属于整体性原则
科学性原则 系统本身具有的统计、计算功能不属于科学性原则
综合性原则 考虑的必须是系统要实现的目标，考虑要素、多个组成部分、多学科、多种技术不属于综合性原则
3.图解约束条件和影响系统优化的因素
考点二　控制及其设计
【知识梳理】
(一)开环控制系统
1.开环控制系统的含义
系统的输出量不对________产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
2.开环控制系统的方框图
________________________________________________________________________
3.开环控制系统的组成
(1)________：控制系统的给定量；
(2)________：控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；
(3)________：控制系统中所要求控制的装置或生产过程；
(4)________：直接对被控对象进行控制的装置或元件；
(5)________：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；
(6)________：执行器的输出信号。
4.开环的判断
(1)根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程________；
(2)根据开环的目的判断：开环的输出量一般有两个________(如：门的开与关)。
(3)根据有无反馈判断：开环____________，闭环________。
(二)闭环控制系统
1.闭环控制系统的含义
系统的输出量返回到输入端，并对控制过程________的控制系统称为闭环控制系统。
2.闭环控制系统的方框图
______________________________________________________________________
3.闭环的判断
(1)根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程________；
(2)根据闭环的特点(目的)判断：使被控量稳定在________附近；
(3)根据有无反馈判断：闭环________。
4.反馈
在自动控制系统中，将________通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是________。反馈的作用是________。
5.干扰因素
在控制系统中，除________以外，引起________变化的各种因素称为干扰因素。
【典例突破】
【典例3】 如图所示是一种给布染色的卷染机系统示意图。将待染色的布装在右滚筒上，电机驱动左滚筒转动，带动布从右滚筒卷绕到左滚筒上，经过染色池完成染色。染色前将右滚筒上布的厚度输入工控机，染色时编码器实时测量电机和滚筒的转动信号，工控机根据转动信号计算出转速、卷绕圈数、布卷直径，并通过变频器来调节电机转速，使布保持稳定的线速度。右滚筒上的阻尼器使布保持一定的张力。卷染机中电机调速子系统的工作过程：工控机根据编码器测得的信号，算出左滚筒上布卷直径的变化，确定电机的应有转速，同时计算出实时转速，调整变频器输出电流的频率使电机实时转速和应有转速保持一致。下列关于该控制子系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.卷绕圈数的变化会引起电机转速变化，属于干扰因素
B.反馈信号是编码器测得的电机转动信号
C.控制量是变频器输出电流的频率
D.输出量是电机实时转速
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式4】 (2023·1月浙江选考)如图所示的装配系统，包含工件传输子系统和机械装配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带Ⅰ暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停；相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于机械手装配子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.装配速度是该装配子系统的被控量
B.基准位置的调整是工件装配的干扰因素
C.相机拍摄的工件B的图像信息是输入量
D.把工件A装配到工件B的过程采用了闭环控制方式
【变式5】 (2022·6月浙江选考)如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱动输送带将纸箱送到输送辊道，纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器检测光线是否被遮挡，当光线被遮挡时间超过设定值时，表明纸箱在输送辊道上拥堵，控制器控制电机停止转动；当光电传感器重新检测到光线时，控制器控制电机重新启动。下列关于输送带控制子系统的分析中，不正确的是(　　)
A.输入量是光电传感器检测到的信号
B.执行器是电机
C.控制量是纸箱在输送辊道上的运动状态
D.控制方式属于开环控制
【变式6】 (2022·1月浙江选考)如图所示是物料连续进料切断系统示意图，包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统。控制器、电机、切断装置和跟随传感器组成跟随切断控制子系统。工作时，物料连续进料，当进料长度达到要求时，控制器控制电机驱动切断装置跟随物料一起运动，切刀向上切割物料。控制器将跟随传感器测得的跟随速度与进料传感器测得的进料速度进行比较，根据偏差不断调节切断装置的移动速度，保证切断装置与物料同步运动。切断后，切刀向下离开物料，控制器控制电机反转，切断装置返回。下列关于跟随切断控制子系统的分析中，不恰当的是(　　)
A.进料传感器测得的进料速度为被控量
B.跟随切断控制子系统的控制方式属于闭环控制
C.被控对象是切断装置
D.切屑进入切断装置使丝杠运转不畅，切屑属于干扰因素
1.控制系统题的解题技巧
(1)整体思路
先分析控制方式(开环/闭环)，再结合控制方式分析控制系统组成，最后判断干扰与反馈。
(2)判断开闭环控制系统
①根据定义判断
②根据有无反馈判断
③根据输入、输出判断
2.干扰因素的深刻理解
(1)干扰因素可以作用在被控对象、控制器、执行器上，具体作用反映在输出量的变化上。
(2)任何控制系统都存在着干扰因素，闭环控制系统通过反馈等方式减小干扰，而不是没有干扰。
(3)不是干扰因素的一般认为：输入量、输出量、无关因素。
(2023·2月浙江十校)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。根据示意图及描述完成第1～2题。
1.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
2.下列关于力控子系统的分析中，不正确的是(　　)
A.视觉传感器是检测装置
B.输出量是机械臂的实际力值
C.执行器是电机
D.控制方式属于闭环控制
(2023·2月名校协作体)如图所示是某款蒸汽机转速控制示意图。其原理是利用蒸汽机带动一根竖直的轴转动，这根轴上装有一个四连杆机构，连杆带有两个重球。当蒸汽机转动加快超过某一限定值时，竖轴也转动加快，两个重球随之升高，这时与重球连接的调节杠杆便将蒸汽阀门关小，从而使蒸汽机的转速降低一些。反之，若蒸汽机的转速过慢，则竖轴转动过慢，重球的位置也下降，这时连杆便将阀门开大，从而使蒸汽机转速加快。根据示意图及描述完成第3～4题。
3.下列关于该系统的分析中不正确的是(　　)
A.套筒上的弹簧弹性变差，影响了蒸汽机转速的控制精度，体现了系统的整体性
B.通过计算重球的重量、弹簧的劲度系数来确定杠杆的力臂，体现了系统分析的科学性原则
C.蒸汽机的性能属于该系统优化的约束条件
D.该系统可以使蒸汽机以恒定的转速运行，体现了系统的目的性
4.(2023·2月名校协作体 )下列关于该控制系统的分析中不正确的是(　　)
A.该控制系统的检测装置是四连杆机构和重球等构成的离心摆
B.该系统的被控对象是蒸汽机
C.重球的升降带动套筒的升降，再通过调节杠杆，调节进气阀的开合大小
D.蒸汽机转速设定值的改变属于该系统的干扰因素
(2023·2月浙南联盟)如图所示为一种不合格产品自动筛选系统，包含产品传输子系统和产品筛选子系统。其工作过程：电机2转动带动传送带运动，把传送带上的产品往右带动。当传感器检测到不合格品时，电机1带动推杆往外运动，把不合格品推出传送带，让传送带上只留下合格品。根据示意图及描述完成第5～6题。
5.下列关于不合格产品自动筛选系统的设计与分析不恰当的是(　　)
A.选择推杆时，既要考虑电机1的位置又要考虑传动带的宽度
B.控制器的运行效率会影响产品识别的准确率
C.提高传送带传送速度有利于推杆精准推下不合格产品
D.传感器的可靠性对产品传输子系统没有影响
6.(2023·2月浙南联盟)下列关于产品筛选子系统控制分析中合理的是(　　)
A.传感器检测到的产品信号属于该子系统干扰因素
B.电源电压波动对该子系统的控制有影响
C.控制器发出的信号是控制量
D.该子系统属于闭环控制系统
：课后完成《专题分层精练》　专题16　(共135张PPT)
第二部分　技术与设计2
专题16 系统及其设计 控制及其设计
素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 1.经历系统的含义、基本构成及主要特性的学习 1 选择题(第8、9题) 4
2.能结合具体的案例辨析，理解控制系统的演变和选择 1
工程思维 1.能结合系统设计方案的分析，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统原理和系统分析方法，进行简单的系统设计活动，尝试解决技术问题；能确定一个生活或生产中的简单对象，明确约束条件和影响因素，尝试对系统进行优化设计；形成以系统分析为核心的工程思维方式 2
2.能根据实际需要，选用正确的控制手段和控制方式；能通过改变输入、输出、干扰 、反馈等对控制进行优化设计 2
创新设计 1.能根据设计对象和现有条件制订解决技术问题的一个或多个方案 2 选择题(第8、9题) 4
2.能理解用户的特定需求，明确需要解决的控制问题；初步掌握控制设计的一般方法，形成基本的控制系统设计能力；能根据控制的对象和现有的条件，制订解决控制问题的一个或多个方案；能对控制系统进行基本的技术试验，对控制过程中产生的现象和结果进行分析与解决 2
图样表达 1.能在简单的系统设计实践中，用系统框图表达设计方案 1
2.能识读常见的控制方框图；能用控制方框图表达控制的设计方案 2
物化能力 1.能根据设计要求选择合适的材料和工具，完成简单的功能模型设计；在物化过程中能合理规范地选择材料和工具，具有基本的安全和环保意识 1 选择题(第8、9题) 4
2.能综合使用多种工具，运用一定的方法，按照制订的控制系统设计方案，完成控制系统模型或原型的制作和改进 2
目 录
CONTENTS
考点一
01
考点二
02
随堂达标检测
03
课时分层演练
04
考点一　系统及其设计
1
(一)系统特性与原则分析
1.系统的含义
(1)由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体称为系统。
(2)构成系统必须具备三个条件
①_______________________________________________；
②要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；
③_________________________________________。
至少要两个或者两个以上的要素(部分)才能组成系统
整体具有的功能是各个要素(部分)所不具备的
2.系统的基本特性
(1)________ ：侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
整体性三个观点：
①________________________________________________________________
__________________________________；
②____________________________________________________；
③系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
整体性
系统是一个整体，它不是各个要素(部分)的简单相加，系统的整体功能是各要素(部分)在孤立状态下所没有的
一个要素出现故障，会影响整体功能的实现(部分影响整体)
(2)________ ：构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的，侧重于“部分与部分”之间的关联。
例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程。
(3)________ ：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)________ ：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。(强调的是物质，能量的变化；强调的是内因引起系统的变化)。
零件磨损、定期更换零件、加润滑油，都体现系统的动态性，机械运动不是动态性。
相关性
目的性
动态性
(5)____________ ：系统都存在于一定的环境之中，并不断地与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化(强调的是外因引起系统的变化)。
环境适应性
3.系统分析方法——建模
(1)模型特征
①它是现实系统的抽象或模仿；
②它是由哪些与所分析问题有关的要素构成的；
③它表明了有关要素间的相互关系。
(2)常用模型
①__________：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。它突出事物的主要因素，舍弃事物的次要因素，便于抓住事物的本质进行分析研究。
数学模型
②__________：最简单的系统框图模型是输入—输出模型，也叫系统的概念模型。它把系统内在的要素与结构简化为一个矩形方框，把环境对系统的作用统称为输入，把系统对环境的作用统称为输出。
框图模型
4.系统分析的主要原则
(1)______________
系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析______，再分析______；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
(2)科学性原则
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行__________，使决策的过程和结果更具说服力。
(3)______________
系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个______时，应将目标排出优先次序，首先实现最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，__________，不可顾此失彼，因小失大。
整体性原则
整体
部分
定量分析
综合性原则
目标
统筹兼顾
(二)系统设计的优化与实现
1.系统优化的含义
系统的优化是指在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到________或________。
2.分析影响系统优化的因素
(1)目标函数：目标值与变量之间的函数关系。
(2)__________ ：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。
(3)____________________ ：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
最大化
最小化
约束条件
影响系统优化的因素
3.系统优化方案
(1)最优解：通过优化的目标与决策变量之间的关系(数学模型)，计算出目标值。
(2)满意解：不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解。
(3)最优化方法：为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。
A.要定时给染色池添加染液
B.电机功率的选择需要考虑阻尼器的阻尼大小
C.染色过程中右滚筒的转速随着左滚筒转速减小而减小
D.可以对不同厚度的布进行染色
C
解析　本题考查了系统的分析与设计。对于布染色的卷染机系统来说，在对布染色后，染液会减少，所以需要定时给染色池添加染液；对于电机要素的选择要考虑阻尼器的大小；染色过程中左滚筒的直径越来越大，右滚筒的直径越来越小，所以左滚筒的转速变小而右滚筒的转速不一定变小；该系统对布的厚度没有要求。
A.工控机的运行速度会影响工件装配效率
B.位置检测传感器的可靠性对装配系统工作
的稳定性没有影响
C.设计系统时需要根据产能要求计算传送带
和机械手的运行速度
D.选择机械手时需要考虑工件A的质量大小
B
解析　系统工作时，当位置传感器检测到工作A时，传送带Ⅰ暂停，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B。位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性有影响，所以选B。
A.电机输出的功率应能驱动输送带运动，体现了系统的相关性
B.光电传感器的目的是检测光线是否被遮挡，体现了系统的目的性
C.该系统在不同地域均可正常使用，体现了系统的环境适应性
D.通过计算摩擦力确定输送辊道角度确保纸箱能自由下滑，体现了系统分析的科学性原则
B
解析　光电传感器的目的，只是要素的功能，不是纸箱输送系统的目的，所以不能说是系统的目的性，系统的目的性是针对整个系统的功能而言。
A.采用跟随控制，使连续切断过程更稳定，体现了系统的目的性
B.切刀需要定期更换，体现了系统的动态性
C.没有跟随切断控制子系统，就不能实现连续进料切断，体现了系统的整体性
D.切断不同材质的物料要选用不同的切刀，体现了系统的环境适应性
D
解析　本题考查系统的特性。选项A，更稳定地连续切断物料，是该系统要实现的目标，体现系统目的性。选项B，随时间流逝，切刀会钝化，需要定期更换，体现系统的动态性。选项C，切断控制子系统是该系统的一部分，连续进料切断是该系统整体要实现的功能，这是部分对系统整体功能的影响，体现系统的整体性。选项D，题目中已经说明物料连续进料切断系统包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统，所以物料属于该系统的一部分，不同的物料对应不同的切刀，体现系统的相关性。
A.具有自动对位功能，体现了系统的目的性
B.摄像机长期使用后清晰度降低，体现了系统的动态性
C.X、Y平台的移动精度会影响θ平台的定位精度，体现了系统的相关性
D.可应用于印刷、电子加工等行业，体现了系统的整体性
D
解析　具有自动对位功能，反映的是系统的功能、用途、目的，体现了系统的目的性，故选项A正确；动态性体现的是系统经过一段时间以后出现的各种变化，故选项B正确；相关性体现的是系统各要素之间的相互影响、相互联系、相互作用，X、Y平台是对位控制系统的要素，两者的移动精度影响另一要素θ平台的定位精度，符合相关性的定义，故选项C正确；可用于印刷、电子加工等行业没有体现出系统的整体性，故选项D错误。
1.辨析系统的基本特性
基本特性 关键词 侧重点
整体性 全局、集合 要素 整体
相关性 匹配、关联 要素 要素
目的性 功能 具有某种功能、作用、用途
动态性 更新 (1)系统为了实现目的而自身做出的动态变化和调整。
(2)长期使用系统的要素出现老化或磨损
环境适应性 自适应 对周边环境变化具有一定的适应能力，当环境变化时，系统依旧能够维持自身正常的工作状态
2.系统分析的三原则易错点拨
主要原则 易错点
整体性原则 强调整体观，强调先考虑整体的内容；首先考虑的是要素就不属于整体性原则
科学性原则 系统本身具有的统计、计算功能不属于科学性原则
综合性原则 考虑的必须是系统要实现的目标，考虑要素、多个组成部分、多学科、多种技术不属于综合性原则
3.图解约束条件和影响系统优化的因素
考点二　控制及其设计
2
(一)开环控制系统
1.开环控制系统的含义
系统的输出量不对____________产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
系统的控制
2.开环控制系统的方框图
__________________________________________________________________
3.开环控制系统的组成
(1)________ ：控制系统的给定量；
(2)________ ：控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；
(3)__________ ：控制系统中所要求控制的装置或生产过程；
(4)________ ：直接对被控对象进行控制的装置或元件；
(5)________ ：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；
(6)________ ：执行器的输出信号。
输入量
输出量
被控对象
执行器
控制器
控制量
4.开环的判断
(1)根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程____________；
(2)根据开环的目的判断：开环的输出量一般有两个____________ (如：门的开与关)。
(3)根据有无反馈判断：开环________，闭环________。
不产生影响
对立的状态
无反馈
有反馈
(二)闭环控制系统
1.闭环控制系统的含义
系统的输出量返回到输入端，并对控制过程__________的控制系统称为闭环控制系统。
产生影响
2.闭环控制系统的方框图
__________________________________________________________________
3.闭环的判断
(1)根据定义判断：输入量决定输出量，而输出量对这个控制过程__________；
(2)根据闭环的特点(目的)判断：使被控量稳定在________附近；
(3)根据有无反馈判断：闭环________。
4.反馈
在自动控制系统中，将________通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是______。反馈的作用是__________。
5.干扰因素
在控制系统中，除__________________以外，引起________变化的各种因素称为干扰因素。
产生影响
给定量
有反馈
输出量
反馈
克服干扰
输入量(给定值)
被控量
A
A.卷绕圈数的变化会引起电机转速变化，属于
干扰因素
B.反馈信号是编码器测得的电机转动信号
C.控制量是变频器输出电流的频率
D.输出量是电机实时转速
解析　本题考查了控制系统的分析。对于电机调速子系统控制目的为电机的转速，即输出量为电机的实际转速，输入量为设定速度，但是这个电机转速的设定值在实时变化，卷绕圈数的变化会引起电机转速变化，这个是改变了电机的设定转速，是属于改变输入量，所以不属于干扰因素；该子系统的执行器为变频器，所以控制量为变频器输出电流的频率。
【变式4】 (2023·1月浙江选考)如图所示的装配系统，包含工件传输子系统和机械装配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带Ⅰ暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停；相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于机械手装配子系统控制的分析中合理的是(　　)
C
A.装配速度是该装配子系统的被控量
B.基准位置的调整是工件装配的干扰因素
C.相机拍摄的工件B的图像信息是输入量
D.把工件A装配到工件B的过程采用了闭环控制
方式
解析　机械手装配子系统没有反馈是开环控制方式，输入量为相机拍摄的工件B的图像信息，输出量(被控量)是机械手抓取工件A并装配到工件B，基准位置的调整是系统的功能而不是工件装配的干扰因素。所以选C。
A.输入量是光电传感器检测到的信号
B.执行器是电机
C.控制量是纸箱在输送辊道上的运动状态
D.控制方式属于开环控制
C
解析　针对输送带控制子系统，控制的目的为输送带的运动状态，所以执行器为电机，电机输出的转动量为该系统的控制量，故C不正确。
A.进料传感器测得的进料速度为被控量
B.跟随切断控制子系统的控制方式属于闭环控制
C.被控对象是切断装置
D.切屑进入切断装置使丝杠运转不畅，切屑属于干扰因素
A
解析　本题考查的是开闭环控制系统的区分和闭环控制系统的组成部分。进料传感器测得的进料速度应该是控制系统的给定量，切断装置的移动速度是控制系统的被控量，检测装置是跟随传感器，控制方框图如图所示。切屑进入切断装置会影响最终的移动速度，属于干扰。答案选择A。
1.控制系统题的解题技巧
(1)整体思路
先分析控制方式(开环/闭环)，再结合控制方式分析控制系统组成，最后判断干扰与反馈。
(2)判断开闭环控制系统
①根据定义判断
②根据有无反馈判断
③根据输入、输出判断
2.干扰因素的深刻理解
(1)干扰因素可以作用在被控对象、控制器、执行器上，具体作用反映在输出量的变化上。
(2)任何控制系统都存在着干扰因素，闭环控制系统通过反馈等方式减小干扰，而不是没有干扰。
(3)不是干扰因素的一般认为：输入量、输出量、无关因素。
随堂达标检测
3
(2023·2月浙江十校)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。根据示意图及描述完成第1～2题。
C
1.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
解析　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；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；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；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A。
A.视觉传感器是检测装置
B.输出量是机械臂的实际力值
C.执行器是电机
D.控制方式属于闭环控制
A
解析　力控子系统有反馈是闭环控制系统，检测装置是力传感器。所以选A。
(2023·2月名校协作体)如图所示是某款蒸汽机转速控制示意图。其原理是利用蒸汽机带动一根竖直的轴转动，这根轴上装有一个四连杆机构，连杆带有两个重球。当蒸汽机转动加快超过某一限定值时，竖轴也转动加快，两个重球随之升高，这时与重球连接的调节杠杆便将蒸汽阀门关小，从而使蒸汽机的转速降低一些。反之，若蒸汽机的转速过慢，则竖轴转动过慢，重球的位置也下降，这时连杆便将阀门开大，从而使蒸汽机转速加快。根据示意图及描述完成第3～4题。
C
A.套筒上的弹簧弹性变差，影响了蒸汽机转速的控制精度，体现了系统的整体性
B.通过计算重球的重量、弹簧的劲度系数来确定杠杆的力臂，体现了系统分析的科学性原则
C.蒸汽机的性能属于该系统优化的约束条件
D.该系统可以使蒸汽机以恒定的转速运行，体现了系统的目的性
解析　选项A套筒上的弹簧弹性变差，影响了蒸汽机转速的控制精度，是系统的部分影响整体，体现了系统的整体性；选项B通过计算重球的重量、弹簧的劲度系数来确定杠杆的力臂，是运用科学方法和数学工具进行定量分析，体现了系统分析的科学性原则；选项C约束条件对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。蒸汽机的性能是对蒸汽机系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素，是属于该系统优化的影响因素，而不是约束条件；选项D设计该系统的目的就是可以使蒸汽机以恒定的转速运行，体现了系统的目的性。故本题正确答案选C。
A.该控制系统的检测装置是四连杆机构和重球等构成的离心摆
B.该系统的被控对象是蒸汽机
C.重球的升降带动套筒的升降，再通过调节杠杆，调节进气阀的开合大小
D.蒸汽机转速设定值的改变属于该系统的干扰因素
D
解析　根据题干对该控制系统的分析可知，选项A该控制系统的检测装置是四连杆机构和重球等构成的离心摆；选项B该系统的被控对象是蒸汽机；选项C重球的升降带动套筒的升降，再通过调节杠杆，调节进气阀的开合大小，都正确。选项D中，干扰因素是指在控制系统中，除输入量(给定值)以外，引起被控量变化的各种因素都可以视为干扰因素。而蒸汽机转速设定值的改变属于改变控制系统的输入量，不属于该系统的干扰因素。故本题正确答案选D。
(2023·2月浙南联盟)如图所示为一种不合格产品自动筛选系统，包含产品传输子系统和产品筛选子系统。其工作过程：电机2转动带动传送带运动，把传送带上的产品往右带动。当传感器检测到不合格品时，电机1带动推杆往外运动，把不合格品推出传送带，让传送带上只留下合格品。根据示意图及描述完成第5～6题。
C
解析　A：要把物体推出去，推杆长度要足够。电机的位置会影响推杆行程。D：传感器影响的是产品筛选子系统。
A.选择推杆时，既要考虑电机1的位置又要考虑传动带的宽度
B.控制器的运行效率会影响产品识别的准确率
C.提高传送带传送速度有利于推杆精准推下不合格产品
D.传感器的可靠性对产品传输子系统没有影响
6.(2023·2月浙南联盟)下列关于产品筛选子系统控制分析中合理的是(　　)
A.传感器检测到的产品信号属于该子系统干扰因素
B.电源电压波动对该子系统的控制有影响
C.控制器发出的信号是控制量
D.该子系统属于闭环控制系统
B
解析　产品信号是输入量，输出量是推杆动，电源电压波动，会导致电子元件工作异常。
4
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
如图所示的快递分拣系统，包含快递输送子系统和抓取子系统，其工作过程为：快递整齐排列在传送带上，输送到扫描区，扫描仪扫描快递上的条形码后将相关信息输送到工控机，工控机根据相关信息控制机械手，将快递分拣到不同分拣框内。请根据示意图和描述完成第1～2题。
B
A.扫描仪的扫描速度会影响分拣效率
B.机械手设计时不需考虑快递的重量
C.扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性
D.设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度
解析　扫描仪的扫描速度会影响分拣效率，A正确；机械手设计时需考虑快递的重量，B错误；扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性，C正确；设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度，D正确；因此答案选B。
2.下列关于抓取子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.扫描仪是该子系统的执行器
B.机械手是被控对象
C.条形码打印错误是该子系统的干扰因素
D.扫描仪获取的信息是输入量
D
解析　抓取子系统执行器是机械手，A错误；被控对象是快递，B错误；扫描仪获取的条形码信息是输入量，条形码打印错误不是干扰因素，C错误；扫描仪获取的条形码信息是输入量，D正确，因此答案选D。
如图所示是某门禁控制系统示意图。该控制系统主要由单门控制器、电子阀门、进门刷卡器、出门按钮、电锁等部分组成。其工作原理是：出门按钮被按下或者进门刷卡器读取正确卡片信息后，单门控制器发出信号通过电子阀门使电锁断电，从而使电锁失去吸力。当门禁控制系统出现故障时，可通过管理终端来分析出现故障的原因。根据示意图及描述完成第3～4题。
C
解析　电子阀门的性能属于该系统优化的影响因素。所以选C。
A.该系统可在各种高温、潮湿、日晒等环境下正常使用，体现了系统的环境适应性
B.电子阀门损坏时门禁系统无法控制电锁的通断，体现了系统的整体性
C.电子阀门的性能属于该系统优化的约束条件
D.该系统在门内不需要刷卡只需按出门按钮就可打开电锁，体现了系统的目的性
4.下列关于该门禁控制系统的分析中正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环
B.控制量是单门控制器发出的信号
C.控制器为管理终端
D.执行器是电子阀门
D
解析　门禁控制系统中控制器是单门控制器，执行器是电子阀门，被控对象是电锁。控制方式为开环控制。控制量为电子阀门产生的量。所以选D。
(2023·3月宁波十校)如图所示的现代工业化养鸡场，包含通风、温度、湿度、光照等子系统。温度控制系统的工作过程：当传感器检测到养鸡场内温度未达到设定值时，环境控制仪发出控制信号，控制热水供暖系统或降温湿帘等工作，以使养鸡场内温度达到设定值。请根据示意图和描述完成第5～6题。
C
A.通风、温度、湿度、光照等子系统互不影响
B.设计该系统时，既要考虑温度控制系统，又要考虑湿度控制系统，体现了系统分析的综合性原则
C.设计光照控制系统时需要考虑外界光照强度
D.为了提高该系统冬天的升温效果，合理的措施是增大风机排风量或者启动降温湿帘
5.下列关于现代工业化养鸡场各子系统设计与分析中恰当的是(　　)
解析　系统内子系统是互相影响的。温度控制系统和湿度控制系统是系统的子系统，设计该系统时，既要考虑温度控制系统，又要考虑湿度控制系统，没有体现系统分析的综合性原则 。设计光照控制系统时需要考虑外界光照强度。为了提高该系统夏天的降温效果，合理的措施是增大风机排风量或者启动降温湿帘。
6.下列关于养鸡场内的温度控制系统的分析中合理的是 (　　)
A.养鸡场是被控量
B.环境控制仪发出的控制信号是控制量
C.该控制系统是开环控制系统
D.室外温度属于干扰因素
D
解析　养鸡场内的温度控制系统目的使养鸡场内温度达到设定值，该控制系统是闭环控制系统，其被控对象是养鸡场，环境控制仪是控制器，控制量指执行器的输出信号。室外温度属于干扰因素。所以选D。
(2023·3月温州二模)如图所示为增程式混动汽车电池电量管理系统示意图。该系统由增程式电量控制子系统、能量回收子系统及停车充电子系统组成。汽车在行驶过程中，当实际电池电量低于设定值时，增程控制子系统的控制器会启动内燃机驱动发电机给动力电池充电；当实际电池电量充足时，自动停止发电。汽车减速时，能量回收子系统的控制器控制驱动电机给动力电池反向充电。停车时可通过充电器给动力电池充电。请根据示意图和描述完成第7～8题。
B
A.低电量设定值可设计成允许司机自行更改，满足不同路况下的驾驶需求
B.电池电量低于设定值时，自动启动内燃机保证电力供应，体现了系统的环境适应性
C.该系统由增程式电量控制子系统、能量回收子系统及停车充电子系统组成，体现了系统的整体性
D.内燃机驱动的发电模块是影响该能量管理系统优化的因素
解析　电池电量低于设定值，自动启动内燃机供电，不能体现其环境适应性，环境适应性指外界环境发生变化时，系统能自我调整。这里的电池电量变化不属于外环境。
A.内燃机和发电机为该控制系统的被控对象
B.司机踩下加速踏板是该控制系统的干扰因素
C.实际电池电量为该控制系统的输出量
D.电池电量传感器可作为该控制系统的反馈装置
A
解析　该电量控制系统的被控对象为电池，输出量为实际电量，电池电量传感器为反馈装置；司机踩下加速踏板，改变了电池电量(输出量)，所以是干扰因素。
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
D
解析　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。
A.可用蜂鸣器作为被控对象
B.可用温度和湿度传感器获取控制系统输入量
C.该系统宜采用开环控制方式
D.环境温湿度变化不属于该控制系统的干扰因素
A
解析　设计棉花温湿度检测显示系统，系统输出的是温湿度，控制系统的被控对象应是显示装置而不是蜂鸣器。所以选A。
如图所示的鸡蛋分拣系统，包含托盘输送子系统、图像分析子系统和机械臂分拣子系统。工作过程：位置传感器1检测到托盘时，传送带1暂停，PLC控制相机拍摄鸡蛋透光图像并传送至计算机，计算机运行图像识别算法识别出裂壳蛋并发送其在托盘中的孔位信息给PLC；当存在裂壳蛋的托盘输送至传感器2时传送带2暂停，PLC根据孔位信息控制机械臂将裂壳蛋依次拣至收集盒。请根据示意图及描述完成第11～12题。
A
11.下列关于该鸡蛋分拣系统的设计与分析中合理的是(　　)
A.上料前应当设置鸡蛋自动清洗装置
B.为了提高裂壳蛋拣出率，可适当提升传送带的运行速度
C.为了优化成本，可用单个电机驱动两条传送带
D.图像识别算法的优劣会影响摄像机的使用寿命
解析　提高裂壳蛋拣出率，裂壳蛋应清晰，所以上料前应当设置鸡蛋自动清洗装置易于裂壳蛋的识别，但适当提升传送带的运行速度，不能提高裂壳蛋的识别速度；单个电机不能驱动两条传送带；图像识别算法的优劣不会影响摄像机的使用寿命。所以选A。
A.输入量是裂壳蛋孔位信息
B.传感器2松动偏移是干扰因素
C.控制器是计算机
D.控制方式是开环控制
C
解析　分拣控制子系统其工作时PLC 根据孔位信息控制机械臂将裂壳蛋依次拣至收集盒，其是开环控制系统，裂壳蛋的孔位信息是输入量， PLC是控制器，机械臂是执行器。传感器2松动偏移会造成在裂壳蛋的托盘位置偏移，进而裂壳蛋的孔位偏移，裂壳蛋不会拣出，因此是干扰因素。所以选C。
(2023·4月绍兴市适应性)如图所示的货箱封装检测分拣系统(图a为系统示意图，图b为系统框图模型)，包含货箱传输子系统、封装子系统和分拣子系统。其工作过程为：待封货箱等间距整齐排列在传送带Ⅰ上，当位置检测器检测到货箱时，传送带Ⅰ暂停；工控机控制机械手对货箱进行封装；封装检测器检测货箱是否封装完好并将检测信息传递至工控机，若货箱未封装好，则工控机控制推动杆将未封装好的货箱推至传送带Ⅱ上，若货箱封装完好，则推动杆不推动货箱。请根据示意图和描述完成第13～14题。
D
解析　这是工控机计算，不是人分析计算系统。
A.系统设计要从整体出发，以快速有效地封装货箱、分拣货箱为目标
B.系统分析过程中建立了系统框图模型，属于建模的分析方法
C.系统设计要考虑货箱传输子系统与分拣子系统之间的相互影响
D.工控机可根据计算模型分析出货箱是否封装好，体现了系统分析的科学性原则
14.下列关于分拣子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.输入量为位置检测器传递给工控机的信号
B.分拣速度是分拣子系统的被控量
C.分拣子系统采用的是开环控制方式
D.货箱是否封装好属于分拣子系统的干扰因素
C
解析　注意这里有两个控制系统。分拣子系统的输入量是封装是否完好，控制器是工控机，执行器是推动杆，被控量是不推或推到传送带2上。所以这是开环，D这是输入量本身的变化。
A.改变杆2杆3的长度，可以实现皮带的不同舒张
程度，体现系统的目的性
B.丝杠螺纹长度的确定要考虑到杆2和杆3的长度，
体现了系统的相关性
C.底座的稳定性不属于系统优化的影响因素
D.皮带的弹性属于系统优化的约束条件
C
解析　C项：底座的稳定性对皮带舒张控制的可靠性存在影响；D项：对于给定的皮带，其弹性不可改变，在皮带舒张控制系统的优化过程中属于约束条件。
16.小明想设计一个喷泉喷水控制系统，下列关于喷泉喷水控制系统的分析中合理的是(　　)
D
A.在喷头附近安装传感器，有声音响起时开始喷水，声音结束时停止喷水
B.可以用水泵控制开关，控制水的流量和喷泉的高度，所以水泵为控制器
C.喷头的形状和旋转方向控制喷泉的喷水形态，所以喷头是执行器
D.增加灯光控制系统，实现灯的闪烁和颜色变化，提高喷泉的观赏效果
解析　A项：由声音信号控制喷水状态易受干扰(如水流的声音)，从控制系统设计的角度考虑，此处所安装的传感器可检测音量强弱，由音量强弱控制水柱的高低；B项、C项：水泵为执行器，喷头为被控对象。
如图所示为某全自动标签回卷控制系统，其工作过程为：传感器探测标签的边缘，测得标签的实际位置并与设定位置进行比较，将两者的偏移量转换成相应的电信号，再将电信号输送至控制器，经控制器放大、校准后，驱动电机将标签纸校准至设定位置。请根据示意图和描述完成第17～18题。
B
A.该标签回卷控制系统由电源、位置传感器、电机、支架等部件组成，体现了系统的整体性
B.设计该回卷控制系统时，需要对回卷速度、电机驱动行程、标签偏移量等数据反复论证，体现了系统分析的综合性原则
C.该系统适配市面上大多数尺寸的标签纸，体现了系统的环境适应性
D.驱动电机的工作精度是该系统优化的影响因素
解析　设计该回卷控制系统时，需要对回卷速度、电机驱动行程、标签偏移量等数据反复论证，体现了系统分析的科学性原则而不是综合性原则。所以选B。
A.该系统的控制量为标签的实际位置
B.电源电压波动属于该系统的干扰因素
C.电机属于该控制系统的执行器
D.该系统的输出量对控制过程有直接影响
A
解析　标签回卷控制系统是闭环控制系统，输出量对控制过程有直接影响，该控制系统的执行器是电机，控制量为电机的转动量而不是标签的实际位置，标签的实际位置是被控量(输出量)。所以选A。
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控制子系统。定量注肥控制子系统的工作过程为：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。过压保护控制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，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。请根据示意图和描述完成第19～20题。
D
A.精确控制施肥量，体现了系统的目的性
B.压力泵需要定期维护，体现了系统的动态性
C.流量传感器的灵敏度是该系统优化的影响因素
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
解析　A选项精确控制施肥量是系统的功能，体现系统的目的性，正确；B选项定期维护，体现系统的发展变化，是动态性，正确；C选项流量传感器影响系统的施肥量，又不是系统的输入量，其灵敏度会对系统优化的目标产生影响，正确；D选项显示器和压力泵是系统中的要素，而非系统要实现的目标，系统分析的综合性原则是统筹兼顾系统的多个目标，说法错误。
20.以电磁阀为被控对象，下列关于过压保护控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.控制量为电磁阀的开闭
B.输入量是设定的管内压力安全值
C.控制方式属于闭环控制
D.继电器工作异常属于该系统的干扰因素
D
解析　A选项以电磁阀为被控对象，电磁阀的开闭是输出量而非控制量，说法错误；B选项题干描述“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”，输入量是管内实际压力值，而不是设定值，说法错误；C选项输入量是管内实际压力值，输出量是电磁阀的开闭，是开环控制而非闭环，说法错误；D选项继电器工作异常会影响系统的输出有非输入量，所以属于该系统的干扰因素，说法正确。
如图所示是汽车雨刮器控制系统示意图，该系统可手动调节雨刮器的转动速度，也可调节为自动模式。根据雨量的大小自动调节雨刮器转动的速度。请根据示意图和描述完成第21～22题。
B
A.电动机发生故障时，雨刮器就无法正常工作，体现了系统的整体性
B.雨量传感器损坏时，还能手动调节正常工作，体现系统环境适应性强
C.雨滴感应系统能够自动根据雨量大小调节雨刮速度，体现了系统的目的性
D.该系统可分为无极调整模式间歇雨刮器子系统和雨滴感应式间歇雨刮器子系统
解析　雨量传感器损坏时，还能手动调节正常工作，体现了系统的目的性而不是环境适应性。所以选B。
22.雨滴感应式间歇雨刮器子系统的工作原理为：雨滴感应器检测雨量的大小转化为电信号通过控制电路调节雨刮器电动机转速从而调节雨刮器速度。下列关于该系统说法正确的是(　　)
A.控制量是雨刮器电动机的转速
B.被控对象是雨刮器电动机
C.该控制系统为闭环控制系统
D.进入隧道后雨刮器停止为该系统的干扰因素
A
解析　雨滴感应器检测雨量的大小是输入量，雨刮器速度是输出量，被控对象是雨刮器，控制电路是控制器，雨刮器电动机是执行器，控制量是雨刮器电动机的转速，该控制系统为开环控制系统；进入隧道后雨刮器停止是雨滴感应器没有检测到雨量，而不是该系统的干扰因素。所以选A。
如图所示的对焊机是利用两工件接触面之间的电阻，瞬间通过大电流，使两个互相对接的金属工件接触面瞬间发热至融化并融合。为了操作安全，设置了安全保护控制子系统。工人把被焊工件放置在焊接台上后，仅当光栅传感器检测到焊接区没有障碍物且双手同时拨开两侧的微动开关后焊接电极才能下降完成焊接。请根据示意图及描述完成第23～24题。
C
23.下列关于对焊机焊接系统的说法中，正确的是(　　)
A.焊接不同材料的工件需要设置不同的电流，体现了系统的环境适应性
B.焊接过程中检测到障碍物，对焊机立即停止焊接，体现了系统的相关性
C.通过计算和试验数据，编写控制程序，体现了系统分析的科学性原则
D.两工件接触面的平整度会影响焊接的质量，是该系统优化的约束条件
解析　不同材料的工件需要操作工设计不同的电流参数。而系统的环境适应性，强调外界环境的变化、系统适应外界环境的变化。两者并无逻辑关联，A项错误；障碍物为外界环境因素，而系统的相关性为系统内部之间的关联。概念不符，B项错误，应为系统的目的性；工程师需要计算和调试数据，并编写、调试控制程序，属于对焊接机焊接程序的设计(软硬件结合)，属于系统分析或系统优化、体现科学性原则，C项正确；工件表面的平整度可在焊接前通过人为检测、加工来改进而产生影响，是影响因素，D项错误。
24.下列关于安全保护控制子系统的分析中，正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环控制
B.被控对象是焊接电极
C.执行器是微动开关
D.控制量是光栅传感器的输出信号
B
解析　安全保护控制子系统的启动机制为：光栅传感器检测到焊接区没有障碍物且双手同时拨开两侧的微动开关(条件，即输入量)，才启动电机(执行器)让焊接电极(被控对象)下降进行焊接(结果，即输出量)，否则不下降进行焊接。输入与输出一一对应，是一种 Y / N 的结果控制，为开环控制系统，因此选B。
夏天将至，小郑学习了《通用技术》中的系统和控制相关知识后，计划制做一款桌面型半导体制冷冰箱。他采购了大功率开关电源、温度探头、温控仪、制冷模组和泡沫箱。大功率开关电源同时给温控仪和制冷模组供电。泡沫箱设计成冰箱的箱体。当温度探头采集到的信号高于设定值时，温探仪接通制冷模组的电源开始制冷，当温度下降到设定值时，停止制冷。请根据示意图及其描述完成第25～26题。
C
解析　系统分析综合性原则是尽可能实现系统中的多个目标，温控仪和制冷模组不是系统的目标，且大功率开关电源是系统的要素而不是系统的整体，所以C说法错误。
A.制冷模组损坏，冰箱无法制冷，体现了系统的整体性
B.需要定期处理制冷模组上结的霜，体现了系统的动态性
C.选择大功率开关电源时，既要考虑温控仪，也要考虑制冷模组，体现系统分析综合性原则
D.温度探头的性能属于影响系统优化的因素
A.温度探头参与反馈
B.控制器是大功率开关电源
C.执行器是制冷模组
D.泡沫箱外界温度变化属于干扰因素
B
解析　题干中描述：“温度探头采集到的信号高于设定值时，温探仪接通制冷模组的电源开始制冷，当温度下降到设定值时，停止制冷。”可以分析该控制系统是一个闭环控制，输出量是泡沫箱的温度，所以A选项和D选项正确；题干中描述：“温探仪接通制冷模组的电源开始制冷”，控制器是温控仪，执行器是制冷模组，所以B选项错误。
如图所示是某快速热水器控制系统组成示意图。当进水管有冷水注入时，霍尔元件检测有无水流信息，温度传感器检测水温信号，控制芯片会根据设定的温度和进水温度发出指令吸合1－3个继电器，启动相应的加热器加热。当加热器加热时，如果感应线圈感应到总线的电流过高，控制芯片会接收到故障信号，发出报警信号。当温度过高时，限温器会断开火线，确保电路的安全。 请根据示意图及描述完成第27～28题。
B
A.该系统由水温控制、报警控制和电流过载
保护等子系统组成，体现了系统的整体性
B.夏天和冬天，系统启动的加热管数量不一样，体现了系统的环境适应性
C.系统会根据进水温度和设定温度，调节吸合继电器数量，保证出水的恒温，体现了系统的目的性
D.在设计系统时需综合考虑热水器的价格、性能和耗电，体现了系统分析的综合性原则
解析　系统的环境适应性的定义：外界环境变化，系统为适应环境，系统功能和各部分关系产生变化。加热管数量属于系统内部组件，无法体现系统的环境适应性，B选项错误。
A.霍尔元件检测的是输入信号
B.霍尔元件输出的是数字信号，温度传感器输出的是模拟信号
C.继电器和加热器是这个控制系统的执行器
D.控制芯片发出一个异常指令，属于该控制系统的干扰因素
D
解析　D选项，干扰因素的定义是除输入量以外，一切引起输出量变化的各种因素称为干扰因素。温度控制系统是热水器控制系统的子系统，该控制器控制3个输出，异常指令不一定会对温度控制系统输出量造成影响，因此无法确定为干扰因素。
爆燃是汽油发动机最有害的故障现象之一。发动机产生强烈爆燃时会引起缸体过热、功率下降、排气管冒黑烟，严重时会损坏机件。爆燃控制系统的组成如图所示，其工作过程：爆燃传感器安装在发动机的缸体上，把缸体的振动信号转换成电信号输入ECU，信号经滤波及放大处理后，与设定的振动范围进行比较，根据比较结果判定有无爆燃及爆燃强度，通过点火提前角的调整，使发动机振动处于合理范围内，从而避免强烈爆燃。请根据示意图和描述完成第1～2题。
解析　ECU通过积分电路精确判断有无爆燃及爆燃强度，是系统的功能，体现系统的目的性而不是系统分析的科学性原则。所以选B。
A.传感器故障将导致爆燃发生，影响发动机高效运行，体现系统的整体性
B.ECU通过积分电路精确判断有无爆燃及爆燃强度，体现系统分析的科学性原则
C.点火装置的响应速度会影响该控制系统的效率
D.发动机设计的技术规范是设计该系统的约束条件
B
2.下列关于该发动机爆燃控制系统的工作过程分析合理的是(　　)
A.爆燃传感器检测到的信号是被控量
B.发动机的振动信号是输入量
C.点火装置是被控对象
D.通过点火提前角的调整，实现了开环控制
A
解析　输入量是振动的范围而不是发动机的振动信号，爆燃传感器检测到的信号是被控量，被控对象是发动机缸体而不是点火装置，输出应在一个合理范围内，是闭环控制系统而不是开环控制系统。所以选A。
(2023·台州二模)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。请根据示意图和描述完成第3～4题。
B
解析　不合格电容的位置对电容检测切断系统无关。
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
4.下列关于电容切断子系统控制的分析中合理的是(　　)
A.探针的升降是该子系统的输入量
B.切刀卡住是该子系统的干扰因素
C.合格的电容是该子系统的输出量
D.电容切断子系统采用了闭环控制方式
B
解析　不合格电容的位置是输入量，工控机是控制器，切刀是执行器，被控对象是不合格电容，输出量是不合格电容被切断，为开环控制。所以B正确。
(2023·4月嘉兴二模)如图所示是飞机仰俯角自动控制原理图，它通过控制飞机升降舵的偏转，改变飞机的仰俯角，其工作过程是：当垂直陀螺仪检测到飞机的仰俯角与设定角度不同时，陀螺仪电位器有电压信号输出，放大器放大电压信号驱动舵机，舵机推动升降舵偏转，稳定飞机的仰俯角。请根据图示及其描述完成第5～6题。
D
A.在系统分析的基础上，完成该系统的设计
B.飞机仰俯角的变化会影响升降舵的偏转
C.陀螺仪电位器的参数与飞机仰俯角的设定有关
D.阵风和气流属于该系统优化的影响因素
解析　影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。阵风和气流会影响飞机的俯仰角，且不能人为调节的，是系统优化的约束条件而不是影响因素。所以选D。
A.垂直陀螺仪检测的是该控制系统的被控量
B.电源电压的变化属于该控制系统的干扰因素
C.放大器输出的信号属于该控制系统的控制量
D.飞机仰俯角自动控制系统属于闭环控制系统
C
解析　飞机仰俯角自动控制系统可以稳定飞机的俯仰角，属于闭环控制系统；垂直陀螺仪检测的是该控制系统的被控量(输出量)；电源电压的变化属于该控制系统的干扰因素；该控制系统的控制量是升降舵的偏转量不是放大器输出的信号。所以选C。
如图是汽车安全带预警控制系统的工作流程图，当系统检测到安全带未系且满足一定条件时，预警单元报警。请根据示意图完成第7～8题。
D
解析　综合多方案优点，体现了综合性原则。
A.选择座椅传感器，要考虑ECU型号，体现系统
的相关性
B.当车速大于5 km/h且安全带未系时，预警单元能够报警，体现了系统的目的性
C.系统设计时，进行建模测试评估，确立最适合的预警系统，体现了系统分析的科学性原则
D.在设计该系统时，综合了多种方案的优点，不能体现系统分析的综合性原则
A.ECU判断是否具备报警的条件
B.预警单元只负责对被控对象输出控制量
C.座椅无人或车速小于5 km/h，预警单元一定不报警
D.座椅有人且安全带未系，预警单元也不一定报警
B
解析　预警单元不但负责对被控对象输出控制量，还要对检测输入量进行判断，因此B错误。
(2023·4月稽阳联谊)如图所示为一种正弦温度控制系统。通过计算机或函数信号发生器均可以向PID控制器输入正弦温度的参数，两种输入方式由开关切换。PID控制器通过一定的算法处理传感器的检测结果与输入参数的偏差，从而发出指令。双向电源驱动器根据指令输出双通道电流，电流流过TEC制冷片，使其温度符合输入的目标参数。请根据图和描述完成第9～10题。
A.设计时应该以实现TEC制冷片的恒定温度控制为主要目标
B.设计时应该考虑系统的各软件、硬件之间是否兼容
C.电源驱动器的可靠性对系统工作的稳定性有影响
D.PID控制器的算法是系统控制性能优化的影响因素
A
解析　根据选项间的排除法并结合答案，A的错误在于控制的并不是TEC制冷片的恒定温度，应该是区间温度控制或是控制温度由输入的正弦温度参数决定，而不是恒定某个值。
10.关于该控制系统，下列从控制角度的分析中恰当的是(　　)
A.输入的正弦温度参数是被控量，双通道电流是控制量
B.TEC制冷片是执行器，电源驱动器是被控对象
C.函数信号发生器是反馈装置，计算机是控制器
D.环境温度波动对传感器输入输出曲线的影响是干扰因素
D
解析　A.输入的正弦温度参数是设定量，在闭环控制系统中它是输入量，错误；B.TEC制冷片的温度是控制目的，所以TEC制冷片是被控对象，电源驱动器是执行器，错误；C.函数信号发生器和计算机是输入设备，错误；D正确。
(2023·4月天域联盟)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控制子系统。定量注肥控制子系统的工作过程为：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。过压保护控制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，管内压力增大超过安全值时，控制器关闭压力泵，并控制继电器打开电磁阀，使管道内的液态肥料部分回流。请根据示意图及描述完成第11～12题。
A.继电器和电磁阀的工作参数要匹配，体现了系统的相关性
B.选择压力泵时，需要考虑它的功率
C.流量传感器的可靠性对过压保护控制子系统的工作基本没有影响
D.设计该系统时，既要考虑检测装置，又要考虑压力泵等，体现了系统分析的综合性原则
D
解析　D.压力泵是要素不是目标，因此无法体现系统分析的综合性原则。
12.下列关于定量注肥控制子系统的分析中正确的是(　　)
A.执行器是电磁阀
B.流量传感器检测到的施肥量是输入量
C.控制量是经过压力泵的肥料流量
D.通过PLC控制器改变设定值属于该系统的干扰因素
C
解析　定量注肥控制子系统闭环控制系统，其控制方框图如图所示：
通过PLC控制器改变设定值，不属于干扰因素，D错。综合方框图可知，C正确。
(2022·12月浙江省方向性测试)曳引式电梯有电气控制系统、曳引机控制系统、导向系统、轿厢系统等八大子系统。该系统工作过程：当有人在门厅按下外呼按钮[↑]、[↓]，控制柜确认目标层，曳引机开始工作，通过曳引钢丝绳驱动轿厢运动，轿厢到达每一楼层都会触发平层开关，从而让控制柜判断电梯是否需要减速并制动，直至停在目标层。请根据描述完成第13～14题。
13.下列关于曳引式电梯系统的分析中，正确的是(　　)
A.曳引式电梯由电气控制系统、曳引机控制系统、导向系统、轿厢系统等八大系统组成，体现了系统分析的整体性原则
B.通过外呼按钮[↑]、[↓]可以确认目标层，体现了系统的目的性
C.当曳引钢丝绳断裂，限速器安全钳系统启动，将电梯卡死在导轨上，体现了系统的环境适应性
D.在安装调试时，需要根据层高、电机功率、平层开关位置等设定电梯的运行时间，体现了系统分析的科学性原则
D
解析　A.系统分析的整体性原则指的是系统在分析过程中要先整后分，选项中表达是该系统由多个子系统组成，体现了系统的整体性，不是系统分析的整体性。B.通过外呼按钮[↑]、[↓]可以确认目标层，是子系统的功能，不是整个电梯系统的功能，因此没有体现曳引式电梯系统的目的性。C.系统的环境适应性指的是当外部环境发生变化时，该系统能否适应其变化，题中是系统自身的故障导致的，非外部环境变化引起，因此不能体现系统的环境适应性。
A.外呼按钮[↑]输入的信号是该控制子系统的输入量
B.该控制系统的控制方式是开环控制系统
C.曳引机的转动属于控制量
D.供电电压波动属于该控制系统的干扰因素
C
解析　曳引式电梯系统的控制目的是当有人在门厅按下外呼按钮时，控制电梯停在目标层，输入量是外呼按钮的输入信号，输出量是曳引机是否停止，输出量不影响控制过程，是开环控制系统；供电电压的波动会影响电梯的运行，属于干扰因素。
如图所示为某小区的一款人脸识别门禁系统，该系统主要由人脸识别仪、控制芯片、电动机、三辊闸、散热风扇、电源等部分构成。当识别仪检测到人脸信号时，控制芯片将当前人脸信息与数据库中的人脸信息进行比较，如果为小区人员就控制电机运作，带动三辊轧转动，人可通过。请根据描述完成第15～16题。
B
解析　系统分析的整体性原则首先着眼于系统整体，先分析整体再分析部分，B选项中的电源和识别仪精度没有部分和整体的关系，说法错误。
A.摄像头的清晰程度属于该系统优化的影响因素
B.设计系统时，先考虑电源，再考虑识别仪精度，体现了系统分析的整体性原则
C.该系统在长时间使用后，三辊闸会松动，体现了系统的动态性
D.天变黑时，识别仪用闪光灯补充亮度，体现了系统的环境适应性
16.下列关于该门禁控制系统说法中，正确的是(　　)
A.该控制系统为闭环控制系统
B.该控制过程中的被控对象是电机
C.该控制过程中的被控对象是小区人员
D.该控制系统中存在检测装置
D
解析　该人脸识别门禁系统输入信号是人脸信号，控制器是控制芯片，电机是执行器，被控对象是三辊轧，无反馈，是一个开环控制系统，检测装置检测输入信号，所以答案选D。
如图所示为可变桨距恒定功率风力发电控制系统。当功率传感器检测到发电功率高于设定值时，变浆控制器控制调速装置改变桨距角β使风轮转速减慢，降低发电机的发电功率，反之则反向改变浆距角β使风轮转速加快，提高发电功率，使发电机的发电功率保持在设定值附近。请根据示意图和描述完成第17～18题。
17.下列关于该风力发电控制系统的分析中正确的是(　　)
A.风力的变化是恒定功率控制系统的干扰因素
B.系统能根据功率的偏差值调整桨距角，体现了系统分析的科学性原则
C.要提高系统控制精度，风的大小是影响该系统优化的主要因素
D.系统能根据风力大小改变桨距角，体现系统的相关性
A
解析　A选项：恒定功率控制系统是闭环控制系统，因此风力变化不属于输入量，会对输出产生影响，属于干扰因素，正确；B选项：系统根据功率偏差调整桨距角，不是人在设计系统时进行的分析，不能体现系统分析的科学性原则，错误；C选项：风的大小是不能人为调节的，因此为约束条件，不是影响因素，错误；D选项：系统能根据风力大小改变桨距角，是系统的功能体现系统的目的性，与相关性无关，错误。
A.该系统为闭环控制系统
B.系统的被控对象是发电机
C.被控量是实际发电功率
D.系统只需功率传感器即可完成反馈过程
D
解析　该系统的控制方框图
反馈是检测输出关与设定值进行比较，只有传感器不能完成反馈过程，D错误。
如图所示为零位法扭动式热天平称重系统，试样置于电炉中加热，温度记录子系统通过热电偶记录其温度；光源、遮光片和光电池构成光电子系统，用于控制天平梁的位置。当试样因化学变化发生重量变化时，天平梁偏离平衡位置，光电池上下两部分的光照面积不同，光电池就有信号输出，伺服放大器根据光电池信号调节线圈电流，使天平梁恢复至平衡位置。流过线圈的电流大小正比于重量变化，从而实现在加热过程中连续称量试样质量。请根据示意图和描述完成第19～20题。
19.下列关于该零位法扭动式热天平称重系统的说法中正确的是(　　)
A.先考虑天平梁的偏移幅度，再考虑光电池检测天平梁的位置，体现了系统分析的整体性原则
B.当试样发生重量变化时，线圈电流也会变化，体现了系统的相关性
C.通过计算电流大小确定试样重量变化，体现了系统分析的科学性原则
D.在不同的室温下，电炉内均能保持恒温，体现了系统的环境适应性
D
解析　A项并非先考虑整体再考虑部分；B项体现动态性；C项并非系统分析；D项适应“不同的室温”体现环境适应性。
A.被控对象是天平梁
B.控制器是温度控制器
C.控制量是流过线圈的电流大小
D.控制方式属于闭环控制
B
解析　B项，控制器应该是伺服放大器。
“无线远传燃气表抄控系统”改变了传统人工入户抄表收费的方式，无线远传燃气表是以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块等所组成的新型智能燃气表。其中阀门控制模块的过程是：当流量传感器采集到用户所用气量将要达到预付费时报警，达到后并将该信号传给表内控制器，控制器通过电磁线圈来推动活塞杆关闭阀门。请根据示意图和描述完成第21～22题。
21.下列关于该“无线远传燃气表抄控系统”的说法中正确的是(　　)
A.该系统由计量基表、加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成，体现了系统的整体性原则
B.当电源管理模块出问题后，会影响远程抄控，体现了系统的整体性
C.与人工抄表相比，该系统不易出现误差，体现了系统的创新性
D.无线射频传输器件具有收发信号功能，体现了系统的目的性
B
解析　系统由计量基表、加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成，没有体现系统的整体性；当电源管理模块出问题后，会影响远程抄控，体现了系统的整体性；与人工抄表相比，该系统不易出现误差，体现了系统的目的性；无线射频传输器件具有收发信号功能，体现了子系统的目的性。所以选B。
22.下列关于“阀门控制模块”子系统的分析中正确的是(　　)
A.该阀门控制模块子系统的输入量是设定气量
B.预付款多少是该系统的干扰因素
C.无线射频传输模块出现故障，不会影响该子系统的工作
D.该控制系统的控制量是活塞杆的运动量
D
解析　阀门控制模块被控对象是阀门，执行器是电磁线圈及活塞杆，控制量是活塞杆的运动量，输入量是流量传感器采集的用户所用气量和预付费气量。所以选D。
如图所示是药粉干燥分离控制系统示意图。工作时，注料泵向干燥塔注入湿料，PLC根据检测装置检测到的出料口药粉干燥程度，控制鼓风机风量以及注料阀门的开合程度，使药粉的干燥程度符合设定范围。同时，与物料接触过夹带药粉的空气，经过旋风分离器，使药粉沉降重新回流进入干燥塔，废气再经水幕除尘器洗涤后排放。请根据示意图和描述完成第23～24题。
A.具有药粉干燥功能，体现了系统的目的性
B.鼓风机功率过小，导致药粉过湿，体现了系统的整体性
C.废气经过水幕除尘器洗涤后排放，体现了系统的环境适应性
D.系统运行一段时间后，旋风分离器性能降低，体现了系统的动态性
C
解析 题干中第一句话描述“如图所示是药粉干燥分离控制系统示意图”，所以该系统的整体功能是“药粉干燥分离”，所以A选项正确；B选项是部分(要素)发生变化影响系统的整体功能的发挥，体现系统的整体性，选项正确；系统的环境适应性是指外界环境的变化会引起系统特性的改变；C选项中的描述没有涉及外界的环境的变化，所以说法错误；D选项系统运行一段时间后，其性能发生了变化，体现了系统的动态性，说法正确。
24.下列关于药粉干燥控制子系统的说法中正确的是(　　)
A.注料泵为执行器
B.该系统属于开环控制系统
C.注料阀门的开合程度为输入量
D.注入湿料的含水量属于该系统的干扰因素
D
解析　药粉干燥控制子系统使药粉的干燥程度符合设定范围，所以是一个闭环控制，药粉是被控对象，输入量是设定的干燥程度，输出量是实际的干燥程度；直接作用在被控对象上的执行器是鼓风机和注料阀门，PLC是控制器，注入湿料的含水量会引起药粉的干燥程度发生变化，所以是该系统的干扰因素，答案选D。
2022年北京冬奥会主媒体中心的智慧餐厅是一个24小时自动化运营的无人餐厅，除了刷脸进场、红外测温、自助结算无人工以外，消费者点单的餐品全部由机器人操作，无人工烹制，传菜也被餐厅顶部的云轨系统所替代，无人工接触。这些场景，既利于疫情防控，也方便人员就餐，是科技应用使食堂运营模式提升转型的成功范例。请完成第25～26题。
D
A.该系统可以分为进场控制子系统、点餐结算子系统、烹制子系统和传菜子系统等
B.系统设计时，既要考虑餐品的口味又要考虑烹制效率，体现了系统分析的综合性原则
C.系统设计时，工程师采集大量数据进行分析计算，体现了系统分析的科学性原则
D.点餐系统的差错会影响烹制系统的运行，主要体现了系统的整体性
解析　A选项：一个大的系统可以由负责不同功能的子系统构成，可以从本题干中看到智慧餐厅系统具备刷脸进场功能、点菜结算功能、机器人烹饪功能以及传菜功能，这四大功能分别由不同的要素组成的子系统来完成，因此A正确。B选项：综合性原则是指多方面考虑系统的目标或指标，实现统筹兼顾，不可顾此失彼，题干描述无误，因此B正确。C选项：科学性原则是指运用统计、计算、数学建模等数学工具和科学方法对系统进行定量分析，题干描述无误，因此C正确。D选项：题干中描述的点餐系统的差错影响烹制系统的运行，是子系统与子系统之间的影响、联系，属于系统的相关性，因此答案为D。
26.刷脸进场的工作原理是：摄像头检测到人脸后，与控制系统内的人脸数据库比较，比对符合即启动电机打开道闸，让人进入。若以道闸为被控对象，以下说法正确的是(　　)
A.控制系统检测到人脸后需要与数据库比较，因此是闭环控制
B.不同的人脸特征属于该控制系统的干扰因素
C.该控制系统的控制量为电机接收到的信号
D.人脸信号采集的精确度是该系统优化的影响因素
D
解析　A选项：本题的输入量为人脸信号，输出量为道闸的打开，两者之间没有可比性，因此该控制系统为开环控制，A选项错误。B选项：干扰因素是指除了输入量以外，引起被控量变化的各种因素，而不同的人脸特征属于输入量，因此B选项错误。C选项：控制量是执行器的输出量，从题干中可知悉，本控制系统的执行器是电机，因此控制量是电机执行的速度/转向，而不是输入，C选项错误。D选项：系统的影响因素是指对优化结果产生显著影响，并且可以人为调节的因素。人脸信号采集的精确度会对识别结果、最后道闸是否打开造成影响，并且精准度是可以由设计者调节的，因此D选项正确。
如图所示是经改进的某汽车自动清洗控制系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和洗刷控制子系统。喷水控制子系统工作过程：PLC根据车辆检测器检测到汽车到位信号，控制清洗电机接通电磁阀产生高压水，通过喷头清洗车辆。洗刷控制子系统中，PLC控制刷子电机洗刷车辆。请根据图及其描述完成第27～28题。
A.电磁阀出现故障会影响系统的清洗效果，体现了系统的整体性
B.车辆检测器的目的是检测车辆是否到位，体现了系统的目的性
C.PLC的控制精度属于系统优化的影响因素
D.设计时根据水箱容量等数据匹配合适功率的清洗电机，体现了系统分析的科学性原则
B
解析　B选项中的“车辆检测器”是汽车自动清洗控制系统中的要素，“检测车辆是否到位”是要素的功能，不是系统整体的功能，B选项错误。
28.下列关于喷水控制子系统的分析中，正确的是(　　)
A.控制方式属于闭环控制
B.执行器是刷子电机
C.控制量是PLC的输出信号
D.清洗电机转轴运转不畅是该控制系统的干扰因素
D
解析　该控制系统的控制过程如下：
汽车到位信号→PLC→清洗电机、电磁阀→喷头→清洗车辆。 转轴运转不畅影响清洗效果。
如图所示为某物流自动分流系统的示意图。其工作过程为：激光扫描仪对物品的条形码进行识别，中央处理器将接收到的条形码信息与预先设定的信息进行比较，控制伺服电机驱动摆轮转动，使物品运动到相应的输送带上。请根据示意图及其描述完成第 29～30题。
A.不同重量的物品，选用不同大小的摆轮，体现了系统的环境适应性
B.该系统能实现不同物品的自动分流，体现了系统的目的性
C.激光扫描仪长期使用后需要更换，体现了系统的动态性
D.伺服电机出现故障，自动分流将无法实现，体现了系统的整体性
A
解析　这是系统的功能，变化也是系统内的变化。属于系统的目的性。D是局部损坏导致系统功能无法实现。
A.该系统为开环控制系统
B.条形码信息变化是系统的干扰因素
C.摆轮的转动角度为控制量
D.该控制系统存在检测装置
B
解析　该控制系统的工作过程为：条形码信息—中央处理器—伺服电机、摆轮—物品—使物品运动到相应输送带上。因此条形码信息变化属于输入量的变化。

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