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第三单元 系统及其设计
第1节　系统及其特性
（1）系统的定义：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_______________称为系统。
（2）构成系统必备的条件：
①要有 或者 以上的要素（部分）才能组成系统。
②_______（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这个整体具有的功能是各个要素（部分）所_________的（最重要的条件）。
（3）子系统：系统有大有小，有复杂有简单。对于大型的复杂系统，根据需要，按照一定的标准可划分为若干________。同样，一个系统又是更大系统的______。
有机整体
两个　
要素
不具备
子系统
子系统
两个　
（1）整体性：是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
①系统作为一个整体，是各部分按照一定的结构组成的，并不是各个要素的简单相加。系统的____________是各要素在孤立状态下所没有的。
②系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和。
③不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。
④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）或整体功能的发挥。
整体功能
（2）相关性：组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互_________、相互__________。
（3）目的性：任何系统都服务于某种_______，都要实现一定的_________，这是区别不同系统的标志。系统的目的一般通过更具体的目标来体现。
（4）动态性：系统都是动态的，处在运动变化和发展之中。运用系统的动态观点，不仅有助于我们了解系统的现状，而且能跟踪系统的变化和发展，从而掌握系统的发展规律，预测系统的未来。
作用
联系　
目的
功能
（5）环境适应性：一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，_________________会引起系统特性的改变，并相应地引起系统___________和系统内各部分______________的变化。
①环境适应性是系统具备生命力的关键特性。
②系统只有具有对环境的_____________，才能保持和恢复系统原有的特性。
外界环境
功能
相互关系
适应能力
下图是按压式延时水龙头的装配图，由阀体、压盖、阀座、阀芯、弹簧等若干部件组成，这种水龙头可以有效解决因忘记关水而造成的水资源浪费问题。下列不属于构成该水龙头系统必备条件的是 （　　）
A.该水龙头由阀体、压盖、阀座、阀芯、弹簧等若干部件组成
B.各部件之间相互作用、相互联系
C.该水龙头可以实现延时关水的功能，有效节省水资源
D.使用时间久了，弹簧弹性会下降
···
D　
例1　D　A项，体现了至少要有两个或两个以上的要素（部分）才能组成系统；B项，体现了系统要素（部分）之间相互联系、相互作用；C项，体现了系统整体具有的功能是各个要素（部分）所不具备的。
下图所示是一卡通系统，只要使用同一张非接触感应卡或使用手机中特制的SIM卡，就能实现多种不同的管理功能，真正做到一卡多用（如图所示）。下列关于一卡通系统的说法，不合理的是 （　　）
A.消费子系统是该系统的子系统
B.发卡子系统、考勤子系统与其他子系统之间是
相互关联的
C.各子系统在系统运行时的作用相同
D.把该系统接入其他系统中，该系统又成为更大系统的子系统
C　
例2　C　对于系统来说，它是由多个要素或多个子系统构成的。各要素或子系统之间是相互作用、相互影响与相互制约的，同时各子系统都有其独立的功能，且功能作用均不同。
···
下图所示是电力系统结构图，在电力系统运行中，发电、输电、用电这一过程是同时完成的，且电能不能大规模储存，因此，电力系统在任何时刻均需维持电力平衡。下列说法中不是体现系统动态性的是（　　）
A.电力系统中的设备需要定期检查、维护
B.环境潮湿容易引起电力系统中设备故障
C.一段时间后，电力系统中的线路容易老化
D.发电厂的发电功率不断地调整以适应用电
设备的消耗，维持电力平衡
··
B　
例3　B　系统的动态性可体现在三个方面。①系统的动态调整：任何一个系统都处在运动变化和发展之中（系统为了实现整体功能内部的运行）；②动态性的外在表现：磨损老化现象；③动态性的意义：预测系统的将来，掌握系统的发展规律。B 项描述与系统的动态性无关。
[2022浙江学考]下图是土壤湿度控制系统示意图。湿度传感器采集土壤湿度信息，当土壤湿度低于设定值时，喷头打开，喷淋一段时间后自动关闭。从系统的角度分析，下列说法不正确的是 （　　）
A.系统由控制器、湿度传感器和喷头等组成，
体现了系统的环境适应性
B.系统能自动调节土壤湿度，体现了系统的
目的性
C.喷头容易损坏，需要定期更换，体现了系
统的动态性
D.湿度传感器发生故障会影响喷头开启，体现了系统的相关性
A　
例4　A　系统的环境适应性指系统适应外部环境的变化。系统由控制器、湿度传感器和喷头等组成，体现了系统的整体性。
···
下图所示是光伏发电系统示意图。整个系统由光伏组件、控制逆变器和蓄电池组等组成，通过三者的协作实现太阳能转换、电能储存和电能供给控制的功能。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是（　　）
A.控制逆变器出现故障，发电系统将无法实现电能
储存和电能供给的功能，体现了系统的整体性
B.光伏发电系统可实现太阳能与电能的转换，体现
了系统的相关性
C.光伏发电系统能适应不同的气候条件，体现了系统的环境适应性
D.蓄电池组随着使用年限的加长，充电效果会变差，体现了系统的动态性
B　
例5　B　光伏发电系统可实现太阳能和电能的转换，是该系统的功能，体现了系统的目的性。
···
下图所示是一种简易自动平衡小车的控制原理图，利用机械式传感器结合特殊的控制电路进行控制，电机驱动车轮运动，从而使小车在运动中保持平衡状态。关于该简易自动平衡小车控制系统，从系统角度分析，下列说法中不正确的是（　　）
A.能实现小车平衡的自动控制，体现了系统的目的性
B.综合运用了电子控制技术、焊接技术等，体现了系统的综合性
C.电机与车轮连接不稳定将影响小车的平衡控制，体现了系统的整体性
D.只能在平坦的表面实现平衡控制，体现了系统的环境适应性较差
···
B　
例6　B　系统的基本特性中没有综合性。运用多种技术，主要体现的是技术的综合性。注意区分技术的6 个性质和系统的5 个基本特性。
下图是一款果实采摘机器人的结构示意图，采用无线遥控，具有行走和采摘功能。其中采摘控制子系统的控制原理是：主控制器接收到无线遥控发出的指令，驱动伺服电机1、2、3，控制夹持器完成采摘任务。下列关于果实采摘机器人系统的分析中，不恰当的是 （　　）
A.伺服电机1、2、3都为该系统的要素
B.采用履带轮，在不同路况下行走更稳定，体现
了系统的环境适应性
C.行走时夹持器会上下左右晃动，影响采摘，体
现了系统的动态性
D.采摘过程中，伺服电机1、2、3会互相配合，体现了系统的相关性
C　
例7　C　系统的动态性强调系统都是动态的，处在运动变化和发展之中。行走时夹持器上下左右晃动（部分）影响采摘（功能），体现的是整体性。
···
图a 所示为简化的轿车转向系统，它是用来改变或保持汽车行驶或倒退的一种系统。当转动方向盘时，转向杆通过转向器的作用带动横杆左右移动，横杆带动左右横拉杆控制车轮转向，图b 为该机构的俯视视角呈现图。关于轿车转向系统，下列说法中不恰当的是（　　）
A.可以作为汽车系统的一个子系统
B.转动方向盘，转向杆通过转向器的作
用带动横杆左右移动，体现了系统的
相关性
C.该汽车转向系统以驾驶员的体力作为
转向能源，其中所有传力件都是机械的，体现了系统的目的性
D.系统中任何部分发生故障，都将影响转向功能的实现，体现了系统的整体性
···
C　
例8　C　系统的目的性主要通过系统整体的功能来体现，C 项描述的是工作过程与部分构件，与系统的目的性无关。
下图是智能公共自行车出租系统及其工作原理示意图。用户在发卡管理中心办理电子感应卡（租车卡）后，到租车点可自行租车及还车。用户在租、还车时，自行车读卡控制器读出用户及自行车相关信息，通过无线通讯控制器实时传输给发卡管理中心，在租车点用户可查询本人租、还车的信息。下列关于该系统的说法中不正确的是 （　　）
A.租车卡损坏，会造成租车失败，体现了系统的整体性
B.在租车点用户可查询本人租、还车的信息，体现了系统的目的性
C.公共自行车使用一段时间后，部分零部件需要维修或更换，体现了系统的动态性
D.读卡控制系统能应对雨、雷等恶劣天气，体现了系统的相关性
D　
例9　D　雨、雷等恶劣天气属于系统运行时外界环境的变化，体现了系统的环境适应性。
···
下图所示为某物流自动分流系统的示意图，包括物品及其传输子系统、分流子系统。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。关于该物流自动分流系统，下列分析中不恰当的是（　　）
A.根据不同重量的物品切换不同大小的摆轮，
体现了系统的环境适应性
B.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　
···
例10　A　物流自动分流系统可以使物品运动到相应的输送带上，物品和摆轮都是系统的要素，不同的物品切换不同大小的摆轮，体现的是系统的相关性。
下图所示是停车收费系统示意图，该系统由入口控制子系统和出口控制子系统组成。当入口处的地感检测到有车辆驶入，车位显示器会显示可以停靠的车位，入口控制器控制道闸开启。当出口处的地感检测到有车辆驶出，出口控制器计算出停车费用并在费率显示器上显示，收费完成后道闸开启放车辆出行。停车收费系统与公共交通控制系统联网，可以引导需要停车的车主到有车位的停车场停车。请完成以下任务：
（1）将上述停车收费系统用下方的方框图表示，在方框中“　　　　”处填入系统中的相应内容（填写文字）；
（2）如果该停车收费系统与公共交通控制系统联网，则这两个系统之间 　是　　　　 　　　的子系统（填写文字）。
出口控制子系统
出口控制器
费率显示器
道闸
停车收费系统
公共交通控制系统
1．台灯是一个系统，它由灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座五个部分组成。其中灯泡不能被称为系统的 (　　)
A．环节 B．子系统
C．部分 D．要素
A
2．每个系统都由两个或两个以上的要素构成，而每个要素之间都有相关性。下列对系统相关性的理解中正确的是 (　　)
A．各要素在系统中的地位平等
B．各要素在系统中的作用相同
C．各要素对系统整体功能的影响相似
D．各要素对系统的作用不同，但相互影响
D
3．下图所示是一款无叶风扇，其涡轮电机出现故障会导致整个系统不能工作，从系统特性的角度分析，这体现了系统的 （　　）
A．相关性
B．目的性
C．整体性
D．环境适应性
C
4．古建筑中多采用梁柱结构。当柱与柱之间梁的跨度增大时，梁的厚度也要相应地加大，否则就不足以承受设计所要求的荷载。这个例子反映了系统内部要素与要素之间的 （　　）
A．整体性 B．动态性
C．相关性 D．环境适应性
C
5．下图所示为世界最大的单口径射电望远镜“中国天眼”，在雨雪天它仍然能正常工作，这体现了系统的 （　　）
A．环境适应性
B．相关性
C．目的性
D．整体性
A
6．任何一个机械传动系统的零件之间都会有磨损，为了保持系统的性能，必须定期给零件添加润滑剂或更换零件。这主要体现了系统的 （　　）
A．整体性
B．相关性
C．环境适应性
D．动态性
D
7．下图为智慧农业系统示意图。智慧农业系统是将物联网技术运用到传统农业中，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业具有了“智慧”。下列说法中能体现系统的目的性的是 （　　）
①提高生产效率，减轻劳动负担
②相关传感器能实时监测和收集农田的环境数据
③实现农业生产的智能化、数字化和可持续发展
④物联网、传感器、移动平台之间相互影响、相
互配合
A.①② B.②④ C.①③ D.②③
C
8．关于如图所示的自行车，下列说法中不合理的是 （　　）
A．轮胎由钢圈、辐条等构成，是自行车的一个子系统
B．当辐条变松后，会引起钢圈变形，体现了系统的相关性
C．钢圈变形后会加速刹车橡皮的磨损，体现了系统的动态性
D．刹车橡皮磨损后，导致刹车功能失效，影响骑车功能的发挥，体现了系统的整体性
C
9．如图所示的扫地机器人，能通过传感器获得室内环境信息，
并根据不同的环境信息制订清扫方案。清扫过程中能自动规避
障碍物，当电量低时能自动返回充电，还具有定时自动打扫等
功能。从系统的角度分析，下列说法中正确的是 (　　)
A．能根据人的不同需求设定自动打扫时间，体现了系统的动态性
B．即使环境复杂多变，仍能完成正常的清扫工作，体现了系统的环境适应性
C．电量不足时，能自动返回专用插座处充电，体现了系统的相关性
D．清扫过程中，遇到障碍物能自动规避，体现了系统的整体性
B
9．B　根据人的不同需求设定自动打扫时间，是系统的功能，体现了系统的目的性；在不同的环境下都能正常工作，环境变化，系统跟着变化并且继续工作，体现了系统的环境适应性；电量不足时，能自动返回专用插座处充电，是系统的功能之一；清扫中能自动规避障碍物，也是该系统的功能，体现了系统的目的性。
10．下图所示是一款四旋翼无人机，当检测装置接收到遥控信号后，控制模块发出指令，四台电机同时增加或减小转速，从而实现无人机的垂直升降。下列关于该四旋翼无人机系统的说法中不正确的是 (　　)
C
10．C　该无人机由控制模块、检测模块、驱动模块和供电模块组成，缺少任一模块都无法正常飞行，即系统的任何一个要素（部分）发生变化或出现故障，都会影响整体功能的实现，体现了系统的整体性。
A．能实时传输拍摄到的图像，体现了系统的目的性
B．该款无人机使用一段时间后，电池性能会变差，体现了系统的动态性
C．该无人机由控制模块、检测模块、驱动模块和供电模块组成，缺少任一模块都无法正常飞行，体现了系统的相关性
D．防水性能一般，大雨天无法飞行，说明系统的环境适应性差
11．下图是某公司的塑料清洗系统示意图，破碎过的废旧塑料在洗涤溶液中搅拌浸泡充分后，依次进入过滤设备、清洗机、漂洗机和脱水机进行处理，将污渍和残留洗涤剂都清除干净。下列关于该系统的说法中错误的是 (　　)
A．该系统能清洗废旧塑料，体现了系统的目的性
B．清洗速度与漂洗速度相互匹配，体现了系统的相关性
C．漂洗机产生故障，系统停止工作，体现了系统的环境适应性
D．粗沙会越来越脏，需定期处理，体现了系统的动态性
C
11．C　漂洗机产生故障，影响到系统整体功能的发挥，体现了系统的整体性。
12．下图为某工业机器人的工作结构示意图，
由电机控制子系统和机械传动子系统组成。
在电机控制子系统中，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与设定值比较，伺服控制器根据差值发出运动信号，驱动装置将运动信号转变成相应的电流驱动伺服电机转动。在机械传动子系统中，伺服电机带动机械臂做相应动作，实现对机械臂的位置和运动的控制。从系统的观点看，下列说法中最不合理的是 (　　)
A．电机控制系统和机械控制系统为两个不同系统
B．电机控制系统和机械控制系统互不影响
C．设计该系统时需对各项数据进行精确匹配，体现了系统的相关性
D．传感器损坏将导致该机器人系统无法正常工作，体现了系统的整体性
B
12．B　系统具有相关性，即组成系统的各要素之间相互作用、相互影响，电机控制系统和机械控制系统都是该工业机器人的子系统，两者相互作用、相互影响。
13．下图所示是机械传动机构的结构示意图，转动手柄，摇臂带动齿轮1、齿轮2 和转盘转动，使得转动臂带动滑块在固定架上进行往复直线运动。以下事例中没有体现系统的相关性的是 (　　)
A. 设计转盘偏心孔的位置时，需要考虑固定架的位置及滑槽
的长度
B. 该传动系统可以将手柄的圆周运动转化为滑块的直线运动
C. 齿轮1 转动可以带动齿轮2 转动，从而带动转盘转动
D. 在选择滑块时，需要考虑固定架滑槽的大小
B
13．B　能实现将手柄的圆周运动转化为滑块的直线运动是该结构的功能，体现的是系统的目的性。
14．下图所示是一个简单的导弹防御系统的示意图。目标雷达不间断扫描，假设雷达在某一个时刻发现有敌方目标进入其领空，它会马上跟踪这个目标并通知控制中心，控制中心根据目标的飞行情况计算出飞行轨迹，预测目标某一时刻的方位，最后控制导弹车发射导弹，从而在某个预测点成功地将其击落。下列关于该导弹防御系统的分析中，不恰当的是 (　　)
A. 导弹防御系统能有效保障国家的空中安全，体现了
系统的目的性
B. 雷达24 小时不间断扫描，体现了系统的动态性
C. 没有高超音速导弹，就不能实现有效拦截，体现了
系统的整体性
D. 导弹车灵活机动，有效应对战场复杂情况，体现了系统的环境适应性
B
14．B　雷达24 小时扫描，是雷达的功能，并不是系统本身在发生变化，不能体现动态性。
15．下图所示是我国自主研发的昆虫机器人，其身上带有传感器、电机和摄像头等部
件，采用电磁振动技术，结合微型电机，实现了机器人的快速移动和高频弹跳运动。
关于该系统，下列说法中不正确的是 (　　)
A.从系统的相关性考虑，动力系统要与结构系统相匹配
B. 从系统的环境适应性考虑，设计补偿电路，以减少外
部干扰信号的影响
C. 从系统的整体性考虑，部分之间的调整，不能脱离整
体的协调和功能的实现
D. 从系统的目的性考虑，设计动力系统时，要优先考虑
电磁振动技术是否成熟
D
15．D　根据系统的目的性概念可知，设计和分析一个系统时，必须事先弄清其目的。即明确动力系统主要实现的功能。
16．图甲、乙所示是一种厕所水箱结构及其工作过程。出水口上的橡胶盖是空心的，放水时它漂浮在水面上，水从出水口流出（如图甲所示），水面随之降低，直到橡胶盖盖住出水口，放水过程结束。注水过程中和注满水后，橡胶盖都盖住出水口（如图乙所示）。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是 (　　)
A．能自动储水，拨动手柄能实现放水，体现了系统的目的性
B．长期使用后，橡胶盖等部件会出现老化现象，体现了系统的动态性
C．细尼龙绳若断裂，会影响水箱的正常排水，体现了系统的相关性
D．设计水箱水量时，既要考虑节水因素，又要考虑冲厕干净，不能顾此失彼
C
16．C　尼龙绳断裂，导致整体功能失效，体现了系统的整体性。
17．[2022浙江选考]下图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
D
17．D　由题干可知，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部分，不同的物料对应不同的切刀，是要素与要素相互影响，体现了系统的相关性。
18．图甲是制作豆腐的工艺流程图，图乙是工艺优化
后的流程图，根据流程图分析可知，制作豆腐的过程
实际上是一个系统工程。关于该豆腐制作系统，下列
分析中正确的是 (　　)
A．高温蒸煮环节和点浆环节的时序是不可颠倒的，体现了系统的相关性
B．点浆的适宜温度是浆温在80~90 ℃之间，体现了系统的目的性
C．该系统优化后增加了豆浆和豆花制品的产出，体现了系统的动态性
D．从清洗浸泡环节到豆腐成形品环节需要经历多个不同的环节，体现了系统的环境适应性
A
18．A　B项，系统的目的性指系统要服务于某种目的，实现某种功能，点浆适宜的温度不是系统要实现的功能；C项，系统优化后增加了豆浆和豆花制品的产出，体现了系统的目的性；D项，经历的多个不同的环节没有体现外界环境对于系统的影响。

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