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专题16　系统及其设计　控制及其设计
【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
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
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
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
(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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
【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
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
(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
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
(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
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
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
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
(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
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
(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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
“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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
专题16　系统及其设计　控制及其设计
基础巩固篇
1.B　[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.D　[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。]
3.C　[电子阀门的性能属于该系统优化的影响因素。所以选C。]
4.D　[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。]
5.C　[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.D　[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。]
7.B　[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.A　[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.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。]
10.A　[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。]
11.A　[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.C　[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。]
13.D　[这是工控机计算，不是人分析计算系统。]
14.C　[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.C　[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.D　[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。]
17.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，体现了系统分析的科学性原则而不是综合性原则。所以选B。]
18.A　[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。]
19.D　[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.D　[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。]
21.B　[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.A　[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。]
23.C　[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.B　[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。]
25.C　[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.B　[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。]
27.B　[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.D　[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
1.B　[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.A　[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。]
3.B　[不合格电容的位置对电容检测切断系统无关。]
4.B　[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。]
5.D　[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.C　[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。]
7.D　[综合多方案优点，体现了综合性原则。]
8.B　[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。]
9.A　[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.D　[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。]
11.D　[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.C　[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。]
13.D　[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.C　[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。]
15.B　[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.D　[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。]
17.A　[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.D　[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。 ]
19.D　[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.B　[B项，控制器应该是伺服放大器。]
21.B　[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.D　[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。]
23.C　[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.D　[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。]
25.D　[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.D　[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。]
27.B　[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.D　[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。]
29.A　[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.B　[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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