資源簡介

素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
技術意識 1.經歷系統的含義、基本構成及主要特性的學習 1 選擇題(第8、9題)
2.能結合具體的案例辨析，理解控制系統的演變和選擇 1
工程思維 1.能結合系統設計方案的分析，總結歸納出系統設計的方法，并能運用系統原理和系統分析方法，進行簡單的系統設計活動，嘗試解決技術問題；能確定一個生活或生產中的簡單對象，明確約束條件和影響因素，嘗試對系統進行優化設計；形成以系統分析為核心的工程思維方式 2
2.能根據實際需要，選用正確的控制手段和控制方式；能通過改變輸入、輸出、干擾 、反饋等對控制進行優化設計 2
創新設計 1.能根據設計對象和現有條件制訂解決技術問題的一個或多個方案 2
2.能理解用戶的特定需求，明確需要解決的控制問題；初步掌握控制設計的一般方法，形成基本的控制系統設計能力；能根據控制的對象和現有的條件，制訂解決控制問題的一個或多個方案；能對控制系統進行基本的技術試驗，對控制過程中產生的現象和結果進行分析與解決 2 4
圖樣表達 1.能在簡單的系統設計實踐中，用系統框圖表達設計方案 1
2.能識讀常見的控制方框圖；能用控制方框圖表達控制的設計方案 2
物化能力 1.能根據設計要求選擇合適的材料和工具，完成簡單的功能模型設計；在物化過程中能合理規范地選擇材料和工具，具有基本的安全和環保意識 1
2.能綜合使用多種工具，運用一定的方法，按照制訂的控制系統設計方案，完成控制系統模型或原型的制作和改進 2
考點一　系統及其設計
【知識梳理】
(一)系統特性與原則分析
1.系統的含義
(1)由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體稱為系統。
(2)構成系統必須具備三個條件
①至少要兩個或者兩個以上的要素(部分)才能組成系統；
②要素(部分)之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；
③整體具有的功能是各個要素(部分)所不具備的。
2.系統的基本特性
(1)整體性：側重于“部分影響整體”。是系統的最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
整體性三個觀點：
①系統是一個整體，它不是各個要素(部分)的簡單相加，系統的整體功能是各要素(部分)在孤立狀態下所沒有的；
②一個要素出現故障，會影響整體功能的實現(部分影響整體)；
③系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和。
(2)相關性：構成系統的各元素之間是相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響的關系，是彼此相關的，側重于“部分與部分”之間的關聯。
例：古代建筑的“梁柱結構”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程。
(3)目的性：任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區別不同系統的主要標志。
(4)動態性：物質都是不斷變化，因此系統是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。(強調的是物質，能量的變化；強調的是內因引起系統的變化)。
零件磨損、定期更換零件、加潤滑油，都體現系統的動態性，機械運動不是動態性。
(5)環境適應性：系統都存在于一定的環境之中，并不斷地與外界環境進行物質的能量的和信息的交換，系統必須適應外部環境的變化(強調的是外因引起系統的變化)。
3.系統分析方法——建模
(1)模型特征
①它是現實系統的抽象或模仿；
②它是由哪些與所分析問題有關的要素構成的；
③它表明了有關要素間的相互關系。
(2)常用模型
①數學模型：用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型。它突出事物的主要因素，舍棄事物的次要因素，便于抓住事物的本質進行分析研究。
②框圖模型：最簡單的系統框圖模型是輸入—輸出模型，也叫系統的概念模型。它把系統內在的要素與結構簡化為一個矩形方框，把環境對系統的作用統稱為輸入，把系統對環境的作用統稱為輸出。
輸入→→輸出
4.系統分析的主要原則
(1)整體性原則
系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。
(2)科學性原則
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。
(3)綜合性原則
系統分析總是為實現系統目標服務的。當系統存在若干個目標時，應將目標排出優先次序，首先實現最優先的目標，然后盡可能在不損害第一個目標的前提下完成下一個目標。這就需要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
(二)系統設計的優化與實現
1.系統優化的含義
系統的優化是指在給定的條件(或約束條件)下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化或最小化。
2.分析影響系統優化的因素
(1)目標函數：目標值與變量之間的函數關系。
(2)約束條件：對系統優化起著限制作用，并且不能人為調節的因素。
(3)影響系統優化的因素：對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
3.系統優化方案
(1)最優解：通過優化的目標與決策變量之間的關系(數學模型)，計算出目標值。
(2)滿意解：不能確切地描述目標函數，則可以通過定性的估計或推斷，得到較為滿意的解。
(3)最優化方法：為使系統達到最優的目標而提出的求解方法。
【典例突破】
【典例1】 (2023·6月浙江選考)如圖所示是一種給布染色的卷染機系統示意圖。將待染色的布裝在右滾筒上，電機驅動左滾筒轉動，帶動布從右滾筒卷繞到左滾筒上，經過染色池完成染色。染色前將右滾筒上布的厚度輸入工控機，染色時編碼器實時測量電機和滾筒的轉動信號，工控機根據轉動信號計算出轉速、卷繞圈數、布卷直徑，并通過變頻器來調節電機轉速，使布保持穩定的線速度。右滾筒上的阻尼器使布保持一定的張力。下列關于該卷染機的分析中，不恰當的是(　　)
A.要定時給染色池添加染液
B.電機功率的選擇需要考慮阻尼器的阻尼大小
C.染色過程中右滾筒的轉速隨著左滾筒轉速減小而減小
D.可以對不同厚度的布進行染色
答案　C
解析　本題考查了系統的分析與設計。對于布染色的卷染機系統來說，在對布染色后，染液會減少，所以需要定時給染色池添加染液；對于電機要素的選擇要考慮阻尼器的大小；染色過程中左滾筒的直徑越來越大，右滾筒的直徑越來越小，所以左滾筒的轉速變小而右滾筒的轉速不一定變小；該系統對布的厚度沒有要求。
【變式1】 (2023·1月浙江選考)如圖所示的裝配系統，包含工件傳輸子系統和機械裝配子系統，其工作過程：工件A整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測傳感器檢測到工件A時，傳送帶Ⅰ暫停；工件B放置在傳送帶Ⅱ上，當工件B進入相機的拍攝范圍時，傳送帶Ⅱ暫停；相機拍攝工件B的圖像并傳送到工控機，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B上。下列關于該裝配系統的設計與分析中不恰當的是(　　)
A.工控機的運行速度會影響工件裝配效率
B.位置檢測傳感器的可靠性對裝配系統工作的穩定性沒有影響
C.設計系統時需要根據產能要求計算傳送帶和機械手的運行速度
D.選擇機械手時需要考慮工件A的質量大小
答案　B
解析　系統工作時，當位置傳感器檢測到工作A時，傳送帶Ⅰ暫停，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B。位置檢測傳感器的可靠性對裝配系統工作的穩定性有影響，所以選B。
【典例2】 (2022·6月浙江選考)如圖所示是紙箱輸送系統的示意圖。電機驅動輸送帶將紙箱送到輸送輥道，紙箱自由下滑至裝載平臺。光電傳感器檢測光線是否被遮擋，當光線被遮擋時間超過設定值時，表明紙箱在輸送輥道上擁堵，控制器控制電機停止轉動；當光電傳感器重新檢測到光線時，控制器控制電機重新啟動。下列關于該紙箱輸送系統的說法中，不正確的是(　　)
A.電機輸出的功率應能驅動輸送帶運動，體現了系統的相關性
B.光電傳感器的目的是檢測光線是否被遮擋，體現了系統的目的性
C.該系統在不同地域均可正常使用，體現了系統的環境適應性
D.通過計算摩擦力確定輸送輥道角度確保紙箱能自由下滑，體現了系統分析的科學性原則
答案　B
解析　光電傳感器的目的，只是要素的功能，不是紙箱輸送系統的目的，所以不能說是系統的目的性，系統的目的性是針對整個系統的功能而言。
【變式2】 (2022·1月浙江選考)如圖所示是物料連續進料切斷系統示意圖，包括物料及其進料子系統、跟隨切斷控制子系統。控制器、電機、切斷裝置和跟隨傳感器組成跟隨切斷控制子系統。工作時，物料連續進料，當進料長度達到要求時，控制器控制電機驅動切斷裝置跟隨物料一起運動，切刀向上切割物料。控制器將跟隨傳感器測得的跟隨速度與進料傳感器測得的進料速度進行比較，根據偏差不斷調節切斷裝置的移動速度，保證切斷裝置與物料同步運動。切斷后，切刀向下離開物料，控制器控制電機反轉，切斷裝置返回。下列關于物料連續進料切斷系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.采用跟隨控制，使連續切斷過程更穩定，體現了系統的目的性
B.切刀需要定期更換，體現了系統的動態性
C.沒有跟隨切斷控制子系統，就不能實現連續進料切斷，體現了系統的整體性
D.切斷不同材質的物料要選用不同的切刀，體現了系統的環境適應性
答案　D
解析　本題考查系統的特性。選項A，更穩定地連續切斷物料，是該系統要實現的目標，體現系統目的性。選項B，隨時間流逝，切刀會鈍化，需要定期更換，體現系統的動態性。選項C，切斷控制子系統是該系統的一部分，連續進料切斷是該系統整體要實現的功能，這是部分對系統整體功能的影響，體現系統的整體性。選項D，題目中已經說明物料連續進料切斷系統包括物料及其進料子系統、跟隨切斷控制子系統，所以物料屬于該系統的一部分，不同的物料對應不同的切刀，體現系統的相關性。
【變式3】 (2021·6月浙江選考)如圖a所示是某自動對位控制系統的示意圖。其工作過程：攝像機連續獲取被測物體的實時位置信息(如圖b所示)，工控機將接收到的位置信息不斷與設定位置進行比較，計算出被測物體的偏移值，控制平臺驅動器驅動平臺移動和轉動，使被測物體運動到設定位置(如圖c所示)。關于該自動對位控制系統，下列分析中不恰當的是(　　)
A.具有自動對位功能，體現了系統的目的性
B.攝像機長期使用后清晰度降低，體現了系統的動態性
C.X、Y平臺的移動精度會影響θ平臺的定位精度，體現了系統的相關性
D.可應用于印刷、電子加工等行業，體現了系統的整體性
答案　D
解析　具有自動對位功能，反映的是系統的功能、用途、目的，體現了系統的目的性，故選項A正確；動態性體現的是系統經過一段時間以后出現的各種變化，故選項B正確；相關性體現的是系統各要素之間的相互影響、相互聯系、相互作用，X、Y平臺是對位控制系統的要素，兩者的移動精度影響另一要素θ平臺的定位精度，符合相關性的定義，故選項C正確；可用于印刷、電子加工等行業沒有體現出系統的整體性，故選項D錯誤。
1.辨析系統的基本特性
基本特性 關鍵詞 側重點
整體性 全局、集合 要素整體
相關性 匹配、關聯 要素要素
目的性 功能 具有某種功能、作用、用途
動態性 更新 (1)系統為了實現目的而自身做出的動態變化和調整。 (2)長期使用系統的要素出現老化或磨損
環境適應性 自適應 對周邊環境變化具有一定的適應能力，當環境變化時，系統依舊能夠維持自身正常的工作狀態
2.系統分析的三原則易錯點撥
主要原則 易錯點
整體性原則 強調整體觀，強調先考慮整體的內容；首先考慮的是要素就不屬于整體性原則
科學性原則 系統本身具有的統計、計算功能不屬于科學性原則
綜合性原則 考慮的必須是系統要實現的目標，考慮要素、多個組成部分、多學科、多種技術不屬于綜合性原則
3.圖解約束條件和影響系統優化的因素
考點二　控制及其設計
【知識梳理】
(一)開環控制系統
1.開環控制系統的含義
系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
2.開環控制系統的方框圖
3.開環控制系統的組成
(1)輸入量：控制系統的給定量；
(2)輸出量：控制系統所要控制的量，也是控制系統的輸出信號；
(3)被控對象：控制系統中所要求控制的裝置或生產過程；
(4)執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件；
(5)控制器：對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件；
(6)控制量：執行器的輸出信號。
4.開環的判斷
(1)根據定義判斷：輸入量決定輸出量，而輸出量對這個控制過程不產生影響；
(2)根據開環的目的判斷：開環的輸出量一般有兩個對立的狀態(如：門的開與關)。
(3)根據有無反饋判斷：開環無反饋，閉環有反饋。
(二)閉環控制系統
1.閉環控制系統的含義
系統的輸出量返回到輸入端，并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。
2.閉環控制系統的方框圖
3.閉環的判斷
(1)根據定義判斷：輸入量決定輸出量，而輸出量對這個控制過程產生影響；
(2)根據閉環的特點(目的)判斷：使被控量穩定在給定量附近；
(3)根據有無反饋判斷：閉環有反饋。
4.反饋
在自動控制系統中，將輸出量通過檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。反饋的作用是克服干擾。
5.干擾因素
在控制系統中，除輸入量(給定值)以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
【典例突破】
【典例3】 如圖所示是一種給布染色的卷染機系統示意圖。將待染色的布裝在右滾筒上，電機驅動左滾筒轉動，帶動布從右滾筒卷繞到左滾筒上，經過染色池完成染色。染色前將右滾筒上布的厚度輸入工控機，染色時編碼器實時測量電機和滾筒的轉動信號，工控機根據轉動信號計算出轉速、卷繞圈數、布卷直徑，并通過變頻器來調節電機轉速，使布保持穩定的線速度。右滾筒上的阻尼器使布保持一定的張力。卷染機中電機調速子系統的工作過程：工控機根據編碼器測得的信號，算出左滾筒上布卷直徑的變化，確定電機的應有轉速，同時計算出實時轉速，調整變頻器輸出電流的頻率使電機實時轉速和應有轉速保持一致。下列關于該控制子系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.卷繞圈數的變化會引起電機轉速變化，屬于干擾因素
B.反饋信號是編碼器測得的電機轉動信號
C.控制量是變頻器輸出電流的頻率
D.輸出量是電機實時轉速
答案　A
解析　本題考查了控制系統的分析。對于電機調速子系統控制目的為電機的轉速，即輸出量為電機的實際轉速，輸入量為設定速度，但是這個電機轉速的設定值在實時變化，卷繞圈數的變化會引起電機轉速變化，這個是改變了電機的設定轉速，是屬于改變輸入量，所以不屬于干擾因素；該子系統的執行器為變頻器，所以控制量為變頻器輸出電流的頻率。
【變式4】 (2023·1月浙江選考)如圖所示的裝配系統，包含工件傳輸子系統和機械裝配子系統，其工作過程：工件A整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測傳感器檢測到工件A時，傳送帶Ⅰ暫停；工件B放置在傳送帶Ⅱ上，當工件B進入相機的拍攝范圍時，傳送帶Ⅱ暫停；相機拍攝工件B的圖像并傳送到工控機，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B上。下列關于機械手裝配子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.裝配速度是該裝配子系統的被控量
B.基準位置的調整是工件裝配的干擾因素
C.相機拍攝的工件B的圖像信息是輸入量
D.把工件A裝配到工件B的過程采用了閉環控制方式
答案　C
解析　機械手裝配子系統沒有反饋是開環控制方式，輸入量為相機拍攝的工件B的圖像信息，輸出量(被控量)是機械手抓取工件A并裝配到工件B，基準位置的調整是系統的功能而不是工件裝配的干擾因素。所以選C。
【變式5】 (2022·6月浙江選考)如圖所示是紙箱輸送系統的示意圖。電機驅動輸送帶將紙箱送到輸送輥道，紙箱自由下滑至裝載平臺。光電傳感器檢測光線是否被遮擋，當光線被遮擋時間超過設定值時，表明紙箱在輸送輥道上擁堵，控制器控制電機停止轉動；當光電傳感器重新檢測到光線時，控制器控制電機重新啟動。下列關于輸送帶控制子系統的分析中，不正確的是(　　)
A.輸入量是光電傳感器檢測到的信號
B.執行器是電機
C.控制量是紙箱在輸送輥道上的運動狀態
D.控制方式屬于開環控制
答案　C
解析　針對輸送帶控制子系統，控制的目的為輸送帶的運動狀態，所以執行器為電機，電機輸出的轉動量為該系統的控制量，故C不正確。
【變式6】 (2022·1月浙江選考)如圖所示是物料連續進料切斷系統示意圖，包括物料及其進料子系統、跟隨切斷控制子系統。控制器、電機、切斷裝置和跟隨傳感器組成跟隨切斷控制子系統。工作時，物料連續進料，當進料長度達到要求時，控制器控制電機驅動切斷裝置跟隨物料一起運動，切刀向上切割物料。控制器將跟隨傳感器測得的跟隨速度與進料傳感器測得的進料速度進行比較，根據偏差不斷調節切斷裝置的移動速度，保證切斷裝置與物料同步運動。切斷后，切刀向下離開物料，控制器控制電機反轉，切斷裝置返回。下列關于跟隨切斷控制子系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.進料傳感器測得的進料速度為被控量
B.跟隨切斷控制子系統的控制方式屬于閉環控制
C.被控對象是切斷裝置
D.切屑進入切斷裝置使絲杠運轉不暢，切屑屬于干擾因素
答案　A
解析　本題考查的是開閉環控制系統的區分和閉環控制系統的組成部分。進料傳感器測得的進料速度應該是控制系統的給定量，切斷裝置的移動速度是控制系統的被控量，檢測裝置是跟隨傳感器，控制方框圖如圖所示。切屑進入切斷裝置會影響最終的移動速度，屬于干擾。答案選擇A。
1.控制系統題的解題技巧
(1)整體思路
先分析控制方式(開環/閉環)，再結合控制方式分析控制系統組成，最后判斷干擾與反饋。
(2)判斷開閉環控制系統
①根據定義判斷
②根據有無反饋判斷
③根據輸入、輸出判斷
2.干擾因素的深刻理解
(1)干擾因素可以作用在被控對象、控制器、執行器上，具體作用反映在輸出量的變化上。
(2)任何控制系統都存在著干擾因素，閉環控制系統通過反饋等方式減小干擾，而不是沒有干擾。
(3)不是干擾因素的一般認為：輸入量、輸出量、無關因素。
(2023·2月浙江十校)如圖所示為國內某科研團隊研發的智能核酸檢測機器人，裝有“視覺與力控”子系統，可以保證刮拭足夠的采樣面積，刮拭力度可以控制在0.15 N以內，降低人體的不適感。在視覺子系統中，視覺傳感器獲取人臉原始圖像并傳輸到控制器，由控制器對圖像數據進行加工，提取口腔、喉嚨和扁桃體位置，將結果以信號的方式輸送到相連的PLC；在力控子系統中，力傳感器將獲得的受力信息反饋給PLC，PLC將實際力值與目標力值進行比較，發出指令給電機，由電機驅動機械臂調節位置姿態來達到力的目標值，使刮拭動作輕柔。根據示意圖及描述完成第1～2題。
1.從系統的角度分析，下列說法中正確的是(　　)
A.控制器的圖像處理精度是影響該系統優化的約束條件
B.當視覺傳感器發生故障，會導致機械臂的位置發生偏差，體現了系統的動態性
C.設計該系統時，既要考慮采樣效率，又要考慮刮拭力度，體現了系統分析的綜合性原則
D.能夠代替人工完成核酸采樣的全過程，體現了系統的整體性
答案　C
解析　A.控制器的圖像處理精度是可以人為改變的是影響該系統優化的條件而不是約束條件；當視覺傳感器發生故障，會導致機械臂的位置發生偏差，體現了系統的相關性而不是動態性；設計該系統時，既要考慮采樣效率，又要考慮刮拭力度，多個目標綜合考慮，體現了系統分析的綜合性原則；能夠代替人工完成核酸采樣的全過程，體現了系統的目的性而不是整體性。所以選A。
2.下列關于力控子系統的分析中，不正確的是(　　)
A.視覺傳感器是檢測裝置
B.輸出量是機械臂的實際力值
C.執行器是電機
D.控制方式屬于閉環控制
答案　A
解析　力控子系統有反饋是閉環控制系統，檢測裝置是力傳感器。所以選A。
(2023·2月名校協作體)如圖所示是某款蒸汽機轉速控制示意圖。其原理是利用蒸汽機帶動一根豎直的軸轉動，這根軸上裝有一個四連桿機構，連桿帶
有兩個重球。當蒸汽機轉動加快超過某一限定值時，豎軸也轉動加快，兩個重球隨之升高，這時與重球連接的調節杠桿便將蒸汽閥門關小，從而使蒸汽機的轉速降低一些。反之，若蒸汽機的轉速過慢，則豎軸轉動過慢，重球的位置也下降，這時連桿便將閥門開大，從而使蒸汽機轉速加快。根據示意圖及描述完成第3～4題。
3.下列關于該系統的分析中不正確的是(　　)
A.套筒上的彈簧彈性變差，影響了蒸汽機轉速的控制精度，體現了系統的整體性
B.通過計算重球的重量、彈簧的勁度系數來確定杠桿的力臂，體現了系統分析的科學性原則
C.蒸汽機的性能屬于該系統優化的約束條件
D.該系統可以使蒸汽機以恒定的轉速運行，體現了系統的目的性
答案　C
解析　選項A套筒上的彈簧彈性變差，影響了蒸汽機轉速的控制精度，是系統的部分影響整體，體現了系統的整體性；選項B通過計算重球的重量、彈簧的勁度系數來確定杠桿的力臂，是運用科學方法和數學工具進行定量分析，體現了系統分析的科學性原則；選項C約束條件對系統優化起著限制作用，并且不能人為調節的因素。蒸汽機的性能是對蒸汽機系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素，是屬于該系統優化的影響因素，而不是約束條件；選項D設計該系統的目的就是可以使蒸汽機以恒定的轉速運行，體現了系統的目的性。故本題正確答案選C。
4.(2023·2月名校協作體 )下列關于該控制系統的分析中不正確的是(　　)
A.該控制系統的檢測裝置是四連桿機構和重球等構成的離心擺
B.該系統的被控對象是蒸汽機
C.重球的升降帶動套筒的升降，再通過調節杠桿，調節進氣閥的開合大小
D.蒸汽機轉速設定值的改變屬于該系統的干擾因素
答案　D
解析　根據題干對該控制系統的分析可知，選項A該控制系統的檢測裝置是四連桿機構和重球等構成的離心擺；選項B該系統的被控對象是蒸汽機；選項C重球的升降帶動套筒的升降，再通過調節杠桿，調節進氣閥的開合大小，都正確。選項D中，干擾因素是指在控制系統中，除輸入量(給定值)以外，引起被控量變化的各種因素都可以視為干擾因素。而蒸汽機轉速設定值的改變屬于改變控制系統的輸入量，不屬于該系統的干擾因素。故本題正確答案選D。
(2023·2月浙南聯盟)如圖所示為一種不合格產品自動篩選系統，包含產品傳輸子系統和產品篩選子系統。其工作過程：電機2轉動帶動傳送帶運動，把傳送帶上的產品往右帶動。當傳感器檢測到不合格品時，電機1帶動推桿往外運動，把不合格品推出傳送帶，讓傳送帶上只留下合格品。根據示意圖及描述完成第5～6題。
5.下列關于不合格產品自動篩選系統的設計與分析不恰當的是(　　)
A.選擇推桿時，既要考慮電機1的位置又要考慮傳動帶的寬度
B.控制器的運行效率會影響產品識別的準確率
C.提高傳送帶傳送速度有利于推桿精準推下不合格產品
D.傳感器的可靠性對產品傳輸子系統沒有影響
答案　C
解析　A：要把物體推出去，推桿長度要足夠。電機的位置會影響推桿行程。D：傳感器影響的是產品篩選子系統。
6.(2023·2月浙南聯盟)下列關于產品篩選子系統控制分析中合理的是(　　)
A.傳感器檢測到的產品信號屬于該子系統干擾因素
B.電源電壓波動對該子系統的控制有影響
C.控制器發出的信號是控制量
D.該子系統屬于閉環控制系統
答案　B
解析　產品信號是輸入量，輸出量是推桿動，電源電壓波動，會導致電子元件工作異常。
【基礎鞏固篇】
如圖所示的快遞分揀系統，包含快遞輸送子系統和抓取子系統，其工作過程為：快遞整齊排列在傳送帶上，輸送到掃描區，掃描儀掃描快遞上的條形碼后將相關信息輸送到工控機，工控機根據相關信息控制機械手，將快遞分揀到不同分揀框內。請根據示意圖和描述完成第1～2題。
1.下列關于該快遞分揀系統的設計與分析中不恰當的是(　　)
A.掃描儀的掃描速度會影響分揀效率
B.機械手設計時不需考慮快遞的重量
C.掃描儀傳感器的可靠性會影響分揀系統的穩定性
D.設計系統時需根據傳送帶的運行速度計算出機械手的運行速度
答案　B
解析　掃描儀的掃描速度會影響分揀效率，A正確；機械手設計時需考慮快遞的重量，B錯誤；掃描儀傳感器的可靠性會影響分揀系統的穩定性，C正確；設計系統時需根據傳送帶的運行速度計算出機械手的運行速度，D正確；因此答案選B。
2.下列關于抓取子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.掃描儀是該子系統的執行器
B.機械手是被控對象
C.條形碼打印錯誤是該子系統的干擾因素
D.掃描儀獲取的信息是輸入量
答案　D
解析　抓取子系統執行器是機械手，A錯誤；被控對象是快遞，B錯誤；掃描儀獲取的條形碼信息是輸入量，條形碼打印錯誤不是干擾因素，C錯誤；掃描儀獲取的條形碼信息是輸入量，D正確，因此答案選D。
如圖所示是某門禁控制系統示意圖。該控制系統主要由單門控制器、電子閥門、進門刷卡器、出門按鈕、電鎖等部分組成。其工作原理是：出門按鈕被按下或者進門刷卡器讀取正確卡片信息后，單門控制器發出信號通過電子閥門使電鎖斷電，從而使電鎖失去吸力。當門禁控制系統出現故障時，可通過管理終端來分析出現故障的原因。根據示意圖及描述完成第3～4題。
3.下列關于該門禁控制系統的分析中不正確的是(　　)
A.該系統可在各種高溫、潮濕、日曬等環境下正常使用，體現了系統的環境適應性
B.電子閥門損壞時門禁系統無法控制電鎖的通斷，體現了系統的整體性
C.電子閥門的性能屬于該系統優化的約束條件
D.該系統在門內不需要刷卡只需按出門按鈕就可打開電鎖，體現了系統的目的性
答案　C
解析　電子閥門的性能屬于該系統優化的影響因素。所以選C。
4.下列關于該門禁控制系統的分析中正確的是(　　)
A.控制方式屬于閉環
B.控制量是單門控制器發出的信號
C.控制器為管理終端
D.執行器是電子閥門
答案　D
解析　門禁控制系統中控制器是單門控制器，執行器是電子閥門，被控對象是電鎖。控制方式為開環控制。控制量為電子閥門產生的量。所以選D。
(2023·3月寧波十校)如圖所示的現代工業化養雞場，包含通風、溫度、濕度、光照等子系統。溫度控制系統的工作過程：當傳感器檢測到養雞場內溫度未達到設定值時，環境控制儀發出控制信號，控制熱水供暖系統或降溫濕簾等工作，以使養雞場內溫度達到設定值。請根據示意圖和描述完成第5～6題。
5.下列關于現代工業化養雞場各子系統設計與分析中恰當的是(　　)
A.通風、溫度、濕度、光照等子系統互不影響
B.設計該系統時，既要考慮溫度控制系統，又要考慮濕度控制系統，體現了系統分析的綜合性原則
C.設計光照控制系統時需要考慮外界光照強度
D.為了提高該系統冬天的升溫效果，合理的措施是增大風機排風量或者啟動降溫濕簾
答案　C
解析　系統內子系統是互相影響的。溫度控制系統和濕度控制系統是系統的子系統，設計該系統時，既要考慮溫度控制系統，又要考慮濕度控制系統，沒有體現系統分析的綜合性原則 。設計光照控制系統時需要考慮外界光照強度。為了提高該系統夏天的降溫效果，合理的措施是增大風機排風量或者啟動降溫濕簾。
6.下列關于養雞場內的溫度控制系統的分析中合理的是 (　　)
A.養雞場是被控量
B.環境控制儀發出的控制信號是控制量
C.該控制系統是開環控制系統
D.室外溫度屬于干擾因素
答案　D
解析　養雞場內的溫度控制系統目的使養雞場內溫度達到設定值，該控制系統是閉環控制系統，其被控對象是養雞場，環境控制儀是控制器，控制量指執行器的輸出信號。室外溫度屬于干擾因素。所以選D。
(2023·3月溫州二模)如圖所示為增程式混動汽車電池電量管理系統示意圖。該系統由增程式電量控制子系統、能量回收子系統及停車充電子系統組成。汽車在行駛過程中，當實際電池電量低于設定值時，增程控制子系統的控制器會啟動內燃機驅動發電機給動力電池充電；當實際電池電量充足時，自動停止發電。汽車減速時，能量回收子系統的控制器控制驅動電機給動力電池反向充電。停車時可通過充電器給動力電池充電。請根據示意圖和描述完成第7～8題。
7.下列關于該系統的設計與分析中不恰當的是(　　)
A.低電量設定值可設計成允許司機自行更改，滿足不同路況下的駕駛需求
B.電池電量低于設定值時，自動啟動內燃機保證電力供應，體現了系統的環境適應性
C.該系統由增程式電量控制子系統、能量回收子系統及停車充電子系統組成，體現了系統的整體性
D.內燃機驅動的發電模塊是影響該能量管理系統優化的因素
答案　B
解析　電池電量低于設定值，自動啟動內燃機供電，不能體現其環境適應性，環境適應性指外界環境發生變化時，系統能自我調整。這里的電池電量變化不屬于外環境。
8.關于增程式電量控制子系統，下列分析不合理的是(　　)
A.內燃機和發電機為該控制系統的被控對象
B.司機踩下加速踏板是該控制系統的干擾因素
C.實際電池電量為該控制系統的輸出量
D.電池電量傳感器可作為該控制系統的反饋裝置
答案　A
解析　該電量控制系統的被控對象為電池，輸出量為實際電量，電池電量傳感器為反饋裝置；司機踩下加速踏板，改變了電池電量(輸出量)，所以是干擾因素。
9.如圖所示為小明家附近停車場示意圖，使用時通道僅允許一輛汽車通行，易造成擁堵現象。下列關于該停車場系統優化分析中不合理的是(　　)
A.該系統優化的目標為車輛能夠順暢進出停車場
B.停車場現有通道是該系統優化的約束條件
C.在停車場出入口加裝車輛進出實時信息提示裝置以實現優化
D.系統優化時，先考慮優化所需的成本，再考慮車輛進出的效率，體現了系統分析的整體性原則
答案　D
解析　系統分析整體性原則是指系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。而“所需的成本”與“車輛進出的效率”是系統優化所需考慮的兩個目標，而不是整體和局部的關系，需要綜合分析統籌兼顧，體現了系統分析的綜合性原則。所以選D。
10.小明想設計一款如圖所示的棉花溫濕度檢測顯示系統，對于該控制系統設計與分析不合理的是(　　)
A.可用蜂鳴器作為被控對象
B.可用溫度和濕度傳感器獲取控制系統輸入量
C.該系統宜采用開環控制方式
D.環境溫濕度變化不屬于該控制系統的干擾因素
答案　A
解析　設計棉花溫濕度檢測顯示系統，系統輸出的是溫濕度，控制系統的被控對象應是顯示裝置而不是蜂鳴器。所以選A。
如圖所示的雞蛋分揀系統，包含托盤輸送子系統、圖像分析子系統和機械臂分揀子系統。工作過程：位置傳感器1檢測到托盤時，傳送帶1暫停，PLC控制相機拍攝雞蛋透光圖像并傳送至計算機，計算機運行圖像識別算法識別出裂殼蛋并發送其在托盤中的孔位信息給PLC；當存在裂殼蛋的托盤輸送至傳感器2時傳送帶2暫停，PLC根據孔位信息控制機械臂將裂殼蛋依次揀至收集盒。請根據示意圖及描述完成第11～12題。
11.下列關于該雞蛋分揀系統的設計與分析中合理的是(　　)
A.上料前應當設置雞蛋自動清洗裝置
B.為了提高裂殼蛋揀出率，可適當提升傳送帶的運行速度
C.為了優化成本，可用單個電機驅動兩條傳送帶
D.圖像識別算法的優劣會影響攝像機的使用壽命
答案　A
解析　提高裂殼蛋揀出率，裂殼蛋應清晰，所以上料前應當設置雞蛋自動清洗裝置易于裂殼蛋的識別，但適當提升傳送帶的運行速度，不能提高裂殼蛋的識別速度；單個電機不能驅動兩條傳送帶；圖像識別算法的優劣不會影響攝像機的使用壽命。所以選A。
12.下列關于分揀子系統控制的分析中不合理的是(　　)
A.輸入量是裂殼蛋孔位信息
B.傳感器2松動偏移是干擾因素
C.控制器是計算機
D.控制方式是開環控制
答案　C
解析　分揀控制子系統其工作時PLC 根據孔位信息控制機械臂將裂殼蛋依次揀至收集盒，其是開環控制系統，裂殼蛋的孔位信息是輸入量， PLC是控制器，機械臂是執行器。傳感器2松動偏移會造成在裂殼蛋的托盤位置偏移，進而裂殼蛋的孔位偏移，裂殼蛋不會揀出，因此是干擾因素。所以選C。
(2023·4月紹興市適應性)如圖所示的貨箱封裝檢測分揀系統(圖a為系統示意圖，圖b為系統框圖模型)，包含貨箱傳輸子系統、封裝子系統和分揀子系統。其工作過程為：待封貨箱等間距整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測器檢測到貨箱時，傳送帶Ⅰ暫停；工控機控制機械手對貨箱進行封裝；封裝檢測器檢測貨箱是否封裝完好并將檢測信息傳遞至工控機，若貨箱未封裝好，則工控機控制推動桿將未封裝好的貨箱推至傳送帶Ⅱ上，若貨箱封裝完好，則推動桿不推動貨箱。請根據示意圖和描述完成第13～14題。
13.下列關于該系統設計與分析的說法中不合理的是(　　)
A.系統設計要從整體出發，以快速有效地封裝貨箱、分揀貨箱為目標
B.系統分析過程中建立了系統框圖模型，屬于建模的分析方法
C.系統設計要考慮貨箱傳輸子系統與分揀子系統之間的相互影響
D.工控機可根據計算模型分析出貨箱是否封裝好，體現了系統分析的科學性原則
答案　D
解析　這是工控機計算，不是人分析計算系統。
14.下列關于分揀子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.輸入量為位置檢測器傳遞給工控機的信號
B.分揀速度是分揀子系統的被控量
C.分揀子系統采用的是開環控制方式
D.貨箱是否封裝好屬于分揀子系統的干擾因素
答案　C
解析　注意這里有兩個控制系統。分揀子系統的輸入量是封裝是否完好，控制器是工控機，執行器是推動桿，被控量是不推或推到傳送帶2上。所以這是開環，D這是輸入量本身的變化。
15.(2023·5月溫州三模)如圖所示的皮帶舒張控制系統部分結構，當旋轉絲杠向左運動時，皮帶處于張緊狀態，如圖a所示；當旋轉絲杠向右運動時，皮帶松開，如圖b所示。以下有關皮帶舒張控制系統的分析中不合理的是(　　)
A.改變桿2桿3的長度，可以實現皮帶的不同舒張程度，體現系統的目的性
B.絲杠螺紋長度的確定要考慮到桿2和桿3的長度，體現了系統的相關性
C.底座的穩定性不屬于系統優化的影響因素
D.皮帶的彈性屬于系統優化的約束條件
答案　C
解析　C項：底座的穩定性對皮帶舒張控制的可靠性存在影響；D項：對于給定的皮帶，其彈性不可改變，在皮帶舒張控制系統的優化過程中屬于約束條件。
16.小明想設計一個噴泉噴水控制系統，下列關于噴泉噴水控制系統的分析中合理的是(　　)
A.在噴頭附近安裝傳感器，有聲音響起時開始噴水，聲音結束時停止噴水
B.可以用水泵控制開關，控制水的流量和噴泉的高度，所以水泵為控制器
C.噴頭的形狀和旋轉方向控制噴泉的噴水形態，所以噴頭是執行器
D.增加燈光控制系統，實現燈的閃爍和顏色變化，提高噴泉的觀賞效果
答案　D
解析　A項：由聲音信號控制噴水狀態易受干擾(如水流的聲音)，從控制系統設計的角度考慮，此處所安裝的傳感器可檢測音量強弱，由音量強弱控制水柱的高低；B項、C項：水泵為執行器，噴頭為被控對象。
如圖所示為某全自動標簽回卷控制系統，其工作過程為：傳感器探測標簽的邊緣，測得標簽的實際位置并與設定位置進行比較，將兩者的偏移量轉換成相應的電信號，再將電信號輸送至控制器，經控制器放大、校準后，驅動電機將標簽紙校準至設定位置。請根據示意圖和描述完成第17～18題。
17.從系統的角度分析，關于該標簽回卷控制系統，下列說法不正確的是(　　)
A.該標簽回卷控制系統由電源、位置傳感器、電機、支架等部件組成，體現了系統的整體性
B.設計該回卷控制系統時，需要對回卷速度、電機驅動行程、標簽偏移量等數據反復論證，體現了系統分析的綜合性原則
C.該系統適配市面上大多數尺寸的標簽紙，體現了系統的環境適應性
D.驅動電機的工作精度是該系統優化的影響因素
答案　B
解析　設計該回卷控制系統時，需要對回卷速度、電機驅動行程、標簽偏移量等數據反復論證，體現了系統分析的科學性原則而不是綜合性原則。所以選B。
18.關于該標簽回卷控制系統，以下說法不正確的是(　　)
A.該系統的控制量為標簽的實際位置
B.電源電壓波動屬于該系統的干擾因素
C.電機屬于該控制系統的執行器
D.該系統的輸出量對控制過程有直接影響
答案　A
解析　標簽回卷控制系統是閉環控制系統，輸出量對控制過程有直接影響，該控制系統的執行器是電機，控制量為電機的轉動量而不是標簽的實際位置，標簽的實際位置是被控量(輸出量)。所以選A。
如圖所示是某注肥控制系統，該系統包含定量注肥控制子系統和過壓保護控制子系統。定量注肥控制子系統的工作過程為：通過流量傳感器獲取系統實際排出的施肥量，與設定值進行比較來控制壓力泵，從而精確控制施肥量。過壓保護控制子系統的工作過程為：壓力正常時，電磁閥處于關閉狀態，當管道意外堵塞或注肥口關閉，管內壓力增大超過安全值時，控制器控制繼電器打開電磁閥，使管道內的液態肥料部分回流。請根據示意圖和描述完成第19～20題。
19.關于定量注肥控制子系統，下列分析中不正確的是(　　)
A.精確控制施肥量，體現了系統的目的性
B.壓力泵需要定期維護，體現了系統的動態性
C.流量傳感器的靈敏度是該系統優化的影響因素
D.設計該系統既要考慮顯示器，又要考慮壓力泵等，體現了系統分析的綜合性原則
答案　D
解析　A選項精確控制施肥量是系統的功能，體現系統的目的性，正確；B選項定期維護，體現系統的發展變化，是動態性，正確；C選項流量傳感器影響系統的施肥量，又不是系統的輸入量，其靈敏度會對系統優化的目標產生影響，正確；D選項顯示器和壓力泵是系統中的要素，而非系統要實現的目標，系統分析的綜合性原則是統籌兼顧系統的多個目標，說法錯誤。
20.以電磁閥為被控對象，下列關于過壓保護控制子系統的分析中正確的是(　　)
A.控制量為電磁閥的開閉
B.輸入量是設定的管內壓力安全值
C.控制方式屬于閉環控制
D.繼電器工作異常屬于該系統的干擾因素
答案　D
解析　A選項以電磁閥為被控對象，電磁閥的開閉是輸出量而非控制量，說法錯誤；B選項題干描述“管內壓力增大超過安全值時，控制器控制繼電器打開電磁閥”，輸入量是管內實際壓力值，而不是設定值，說法錯誤；C選項輸入量是管內實際壓力值，輸出量是電磁閥的開閉，是開環控制而非閉環，說法錯誤；D選項繼電器工作異常會影響系統的輸出有非輸入量，所以屬于該系統的干擾因素，說法正確。
如圖所示是汽車雨刮器控制系統示意圖，該系統可手動調節雨刮器的轉動速度，也可調節為自動模式。根據雨量的大小自動調節雨刮器轉動的速度。請根據示意圖和描述完成第21～22題。
21.從系統的角度分析，下列說法不正確的是(　　)
A.電動機發生故障時，雨刮器就無法正常工作，體現了系統的整體性
B.雨量傳感器損壞時，還能手動調節正常工作，體現系統環境適應性強
C.雨滴感應系統能夠自動根據雨量大小調節雨刮速度，體現了系統的目的性
D.該系統可分為無極調整模式間歇雨刮器子系統和雨滴感應式間歇雨刮器子系統
答案　B
解析　雨量傳感器損壞時，還能手動調節正常工作，體現了系統的目的性而不是環境適應性。所以選B。
22.雨滴感應式間歇雨刮器子系統的工作原理為：雨滴感應器檢測雨量的大小轉化為電信號通過控制電路調節雨刮器電動機轉速從而調節雨刮器速度。下列關于該系統說法正確的是(　　)
A.控制量是雨刮器電動機的轉速
B.被控對象是雨刮器電動機
C.該控制系統為閉環控制系統
D.進入隧道后雨刮器停止為該系統的干擾因素
答案　A
解析　雨滴感應器檢測雨量的大小是輸入量，雨刮器速度是輸出量，被控對象是雨刮器，控制電路是控制器，雨刮器電動機是執行器，控制量是雨刮器電動機的轉速，該控制系統為開環控制系統；進入隧道后雨刮器停止是雨滴感應器沒有檢測到雨量，而不是該系統的干擾因素。所以選A。
如圖所示的對焊機是利用兩工件接觸面之間的電阻，瞬間通過大電流，使兩個互相對接的金屬工件接觸面瞬間發熱至融化并融合。為了操作安全，設置了安全保護控制子系統。工人把被焊工件放置在焊接臺上后，僅當光柵傳感器檢測到焊接區沒有障礙物且雙手同時撥開兩側的微動開關后焊接電極才能下降完成焊接。請根據示意圖及描述完成第23～24題。
23.下列關于對焊機焊接系統的說法中，正確的是(　　)
A.焊接不同材料的工件需要設置不同的電流，體現了系統的環境適應性
B.焊接過程中檢測到障礙物，對焊機立即停止焊接，體現了系統的相關性
C.通過計算和試驗數據，編寫控制程序，體現了系統分析的科學性原則
D.兩工件接觸面的平整度會影響焊接的質量，是該系統優化的約束條件
答案　C
解析　不同材料的工件需要操作工設計不同的電流參數。而系統的環境適應性，強調外界環境的變化、系統適應外界環境的變化。兩者并無邏輯關聯，A項錯誤；障礙物為外界環境因素，而系統的相關性為系統內部之間的關聯。概念不符，B項錯誤，應為系統的目的性；工程師需要計算和調試數據，并編寫、調試控制程序，屬于對焊接機焊接程序的設計(軟硬件結合)，屬于系統分析或系統優化、體現科學性原則，C項正確；工件表面的平整度可在焊接前通過人為檢測、加工來改進而產生影響，是影響因素，D項錯誤。
24.下列關于安全保護控制子系統的分析中，正確的是(　　)
A.控制方式屬于閉環控制
B.被控對象是焊接電極
C.執行器是微動開關
D.控制量是光柵傳感器的輸出信號
答案　B
解析　安全保護控制子系統的啟動機制為：光柵傳感器檢測到焊接區沒有障礙物且雙手同時撥開兩側的微動開關(條件，即輸入量)，才啟動電機(執行器)讓焊接電極(被控對象)下降進行焊接(結果，即輸出量)，否則不下降進行焊接。輸入與輸出一一對應，是一種 Y / N 的結果控制，為開環控制系統，因此選B。
夏天將至，小鄭學習了《通用技術》中的系統和控制相關知識后，計劃制做一款桌面型半導體制冷冰箱。他采購了大功率開關電源、溫度探頭、溫控儀、制冷模組和泡沫箱。大功率開關電源同時給溫控儀和制冷模組供電。泡沫箱設計成冰箱的箱體。當溫度探頭采集到的信號高于設定值時，溫探儀接通制冷模組的電源開始制冷，當溫度下降到設定值時，停止制冷。請根據示意圖及其描述完成第25～26題。
25.從系統的角度分析，下列說法中不正確的是(　　)
A.制冷模組損壞，冰箱無法制冷，體現了系統的整體性
B.需要定期處理制冷模組上結的霜，體現了系統的動態性
C.選擇大功率開關電源時，既要考慮溫控儀，也要考慮制冷模組，體現系統分析綜合性原則
D.溫度探頭的性能屬于影響系統優化的因素
答案　C
解析　系統分析綜合性原則是盡可能實現系統中的多個目標，溫控儀和制冷模組不是系統的目標，且大功率開關電源是系統的要素而不是系統的整體，所以C說法錯誤。
26.從控制系統的角度分析，下列關于該系統的說法中不正確的是(　　)
A.溫度探頭參與反饋
B.控制器是大功率開關電源
C.執行器是制冷模組
D.泡沫箱外界溫度變化屬于干擾因素
答案　B
解析　題干中描述：“溫度探頭采集到的信號高于設定值時，溫探儀接通制冷模組的電源開始制冷，當溫度下降到設定值時，停止制冷。”可以分析該控制系統是一個閉環控制，輸出量是泡沫箱的溫度，所以A選項和D選項正確；題干中描述：“溫探儀接通制冷模組的電源開始制冷”，控制器是溫控儀，執行器是制冷模組，所以B選項錯誤。
如圖所示是某快速熱水器控制系統組成示意圖。當進水管有冷水注入時，霍爾元件檢測有無水流信息，溫度傳感器檢測水溫信號，控制芯片會根據設定的溫度和進水溫度發出指令吸合1－3個繼電器，啟動相應的加熱器加熱。當加熱器加熱時，如果感應線圈感應到總線的電流過高，控制芯片會接收到故障信號，發出報警信號。當溫度過高時，限溫器會斷開火線，確保電路的安全。 請根據示意圖及描述完成第27～28題。
27.下列對快速熱水器控制系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.該系統由水溫控制、報警控制和電流過載保護等子系統組成，體現了系統的整體性
B.夏天和冬天，系統啟動的加熱管數量不一樣，體現了系統的環境適應性
C.系統會根據進水溫度和設定溫度，調節吸合繼電器數量，保證出水的恒溫，體現了系統的目的性
D.在設計系統時需綜合考慮熱水器的價格、性能和耗電，體現了系統分析的綜合性原則
答案　B
解析　系統的環境適應性的定義：外界環境變化，系統為適應環境，系統功能和各部分關系產生變化。加熱管數量屬于系統內部組件，無法體現系統的環境適應性，B選項錯誤。
28.下列對該熱水器控制系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.霍爾元件檢測的是輸入信號
B.霍爾元件輸出的是數字信號，溫度傳感器輸出的是模擬信號
C.繼電器和加熱器是這個控制系統的執行器
D.控制芯片發出一個異常指令，屬于該控制系統的干擾因素
答案　D
解析　D選項，干擾因素的定義是除輸入量以外，一切引起輸出量變化的各種因素稱為干擾因素。溫度控制系統是熱水器控制系統的子系統，該控制器控制3個輸出，異常指令不一定會對溫度控制系統輸出量造成影響，因此無法確定為干擾因素。
【能力提升篇】
爆燃是汽油發動機最有害的故障現象之一。發動機產生強烈爆燃時會引起缸體過熱、功率下降、排氣管冒黑煙，嚴重時會損壞機件。爆燃控制系統的組成如圖所示，其工作過程：爆燃傳感器安裝在發動機的缸體上，把缸體的振動信號轉換成電信號輸入ECU，信號經濾波及放大處理后，與設定的振動范圍進行比較，根據比較結果判定有無爆燃及爆燃強度，通過點火提前角的調整，使發動機振動處于合理范圍內，從而避免強烈爆燃。請根據示意圖和描述完成第1～2題。
1.下列關于該發動機爆燃控制系統的設計與分析中不恰當的是(　　)
A.傳感器故障將導致爆燃發生，影響發動機高效運行，體現系統的整體性
B.ECU通過積分電路精確判斷有無爆燃及爆燃強度，體現系統分析的科學性原則
C.點火裝置的響應速度會影響該控制系統的效率
D.發動機設計的技術規范是設計該系統的約束條件
答案　B
解析　ECU通過積分電路精確判斷有無爆燃及爆燃強度，是系統的功能，體現系統的目的性而不是系統分析的科學性原則。所以選B。
2.下列關于該發動機爆燃控制系統的工作過程分析合理的是(　　)
A.爆燃傳感器檢測到的信號是被控量
B.發動機的振動信號是輸入量
C.點火裝置是被控對象
D.通過點火提前角的調整，實現了開環控制
答案　A
解析　輸入量是振動的范圍而不是發動機的振動信號，爆燃傳感器檢測到的信號是被控量，被控對象是發動機缸體而不是點火裝置，輸出應在一個合理范圍內，是閉環控制系統而不是開環控制系統。所以選A。
(2023·臺州二模)如圖所示的電容檢測切斷系統，包含電容傳送子系統、電容檢測子系統和電容切斷子系統。其工作過程：上一道工序完成的一組6個電容通過傳送帶傳送到探針位置，傳送帶暫停；探針下降檢測，檢測數據傳送給工控機；傳動帶繼續運行，當電容傳送到切刀位置，傳送帶暫停，工控機根據檢測數據判斷不合格電容的位置，控制相應位置的切刀下降，切斷不合格電容，合格電容繼續傳送到下一道工序。請根據示意圖和描述完成第3～4題。
3.下列關于該電容檢測切斷系統的設計與分析中不恰當的是(　　)
A.切刀使用一段時間后，刀頭變鈍，體現了系統的動態性
B.不合格電容的位置是該系統進行優化時的影響因素
C.探針的檢測會影響切刀的工作，體現了系統的相關性
D.工控機對電容檢測數據的計算比較，不能體現系統分析的科學性原則
答案　B
解析　不合格電容的位置對電容檢測切斷系統無關。
4.下列關于電容切斷子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.探針的升降是該子系統的輸入量
B.切刀卡住是該子系統的干擾因素
C.合格的電容是該子系統的輸出量
D.電容切斷子系統采用了閉環控制方式
答案　B
解析　不合格電容的位置是輸入量，工控機是控制器，切刀是執行器，被控對象是不合格電容，輸出量是不合格電容被切斷，為開環控制。所以B正確。
(2023·4月嘉興二模)如圖所示是飛機仰俯角自動控制原理圖，它通過控制飛機升降舵的偏轉，改變飛機的仰俯角，其工作過程是：當垂直陀螺儀檢測到飛機的仰俯角與設定角度不同時，陀螺儀電位器有電壓信號輸出，放大器放大電壓信號驅動舵機，舵機推動升降舵偏轉，穩定飛機的仰俯角。請根據圖示及其描述完成第5～6題。
5.下列關于飛機仰俯角自動控制系統的設計與分析不恰當的是(　　)
A.在系統分析的基礎上，完成該系統的設計
B.飛機仰俯角的變化會影響升降舵的偏轉
C.陀螺儀電位器的參數與飛機仰俯角的設定有關
D.陣風和氣流屬于該系統優化的影響因素
答案　D
解析　影響系統優化的因素是指對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。陣風和氣流會影響飛機的俯仰角，且不能人為調節的，是系統優化的約束條件而不是影響因素。所以選D。
6.下列關于飛機仰俯角自動控制系統的分析中不恰當的是(　　)
A.垂直陀螺儀檢測的是該控制系統的被控量
B.電源電壓的變化屬于該控制系統的干擾因素
C.放大器輸出的信號屬于該控制系統的控制量
D.飛機仰俯角自動控制系統屬于閉環控制系統
答案　C
解析　飛機仰俯角自動控制系統可以穩定飛機的俯仰角，屬于閉環控制系統；垂直陀螺儀檢測的是該控制系統的被控量(輸出量)；電源電壓的變化屬于該控制系統的干擾因素；該控制系統的控制量是升降舵的偏轉量不是放大器輸出的信號。所以選C。
如圖是汽車安全帶預警控制系統的工作流程圖，當系統檢測到安全帶未系且滿足一定條件時，預警單元報警。請根據示意圖完成第7～8題。
7.從系統角度分析，下列關于該控制系統說法中不正確的是(　　)
A.選擇座椅傳感器，要考慮ECU型號，體現系統的相關性
B.當車速大于5 km/h且安全帶未系時，預警單元能夠報警，體現了系統的目的性
C.系統設計時，進行建模測試評估，確立最適合的預警系統，體現了系統分析的科學性原則
D.在設計該系統時，綜合了多種方案的優點，不能體現系統分析的綜合性原則
答案　D
解析　綜合多方案優點，體現了綜合性原則。
8.從控制角度分析，下列關于該控制系統說法中不正確的是(　　)
A.ECU判斷是否具備報警的條件
B.預警單元只負責對被控對象輸出控制量
C.座椅無人或車速小于5 km/h，預警單元一定不報警
D.座椅有人且安全帶未系，預警單元也不一定報警
答案　B
解析　預警單元不但負責對被控對象輸出控制量，還要對檢測輸入量進行判斷，因此B錯誤。
(2023·4月稽陽聯誼)如圖所示為一種正弦溫度控制系統。通過計算機或函數信號發生器均可以向PID控制器輸入正弦溫度的參數，兩種輸入方式由開關切換。PID控制器通過一定的算法處理傳感器的檢測結果與輸入參數的偏差，從而發出指令。雙向電源驅動器根據指令輸出雙通道電流，電流流過TEC制冷片，使其溫度符合輸入的目標參數。請根據圖和描述完成第9～10題。
9.下列關于該系統的設計與分析，不恰當的是(　　)
A.設計時應該以實現TEC制冷片的恒定溫度控制為主要目標
B.設計時應該考慮系統的各軟件、硬件之間是否兼容
C.電源驅動器的可靠性對系統工作的穩定性有影響
D.PID控制器的算法是系統控制性能優化的影響因素
答案　A
解析　根據選項間的排除法并結合答案，A的錯誤在于控制的并不是TEC制冷片的恒定溫度，應該是區間溫度控制或是控制溫度由輸入的正弦溫度參數決定，而不是恒定某個值。
10.關于該控制系統，下列從控制角度的分析中恰當的是(　　)
A.輸入的正弦溫度參數是被控量，雙通道電流是控制量
B.TEC制冷片是執行器，電源驅動器是被控對象
C.函數信號發生器是反饋裝置，計算機是控制器
D.環境溫度波動對傳感器輸入輸出曲線的影響是干擾因素
答案　D
解析　A.輸入的正弦溫度參數是設定量，在閉環控制系統中它是輸入量，錯誤；B.TEC制冷片的溫度是控制目的，所以TEC制冷片是被控對象，電源驅動器是執行器，錯誤；C.函數信號發生器和計算機是輸入設備，錯誤；D正確。
(2023·4月天域聯盟)如圖所示是某注肥控制系統，該系統包含定量注肥控制子系統和過壓保護控制子系統。定量注肥控制子系統的工作過程為：通過流量傳感器獲取系統實際排出的施肥量，與設定值進行比較來控制壓力泵，從而精確控制施肥量。過壓保護控制子系統的工作過程為：壓力正常時，電磁閥處于關閉狀態，當管道意外堵塞或注肥口關閉，管內壓力增大超過安全值時，控制器關閉壓力泵，并控制繼電器打開電磁閥，使管道內的液態肥料部分回流。請根據示意圖及描述完成第11～12題。
11.下列關于該注肥控制系統的設計和分析中不恰當的是(　　)
A.繼電器和電磁閥的工作參數要匹配，體現了系統的相關性
B.選擇壓力泵時，需要考慮它的功率
C.流量傳感器的可靠性對過壓保護控制子系統的工作基本沒有影響
D.設計該系統時，既要考慮檢測裝置，又要考慮壓力泵等，體現了系統分析的綜合性原則
答案　D
解析　D.壓力泵是要素不是目標，因此無法體現系統分析的綜合性原則。
12.下列關于定量注肥控制子系統的分析中正確的是(　　)
A.執行器是電磁閥
B.流量傳感器檢測到的施肥量是輸入量
C.控制量是經過壓力泵的肥料流量
D.通過PLC控制器改變設定值屬于該系統的干擾因素
答案　C
解析　定量注肥控制子系統閉環控制系統，其控制方框圖如圖所示：
通過PLC控制器改變設定值，不屬于干擾因素，D錯。綜合方框圖可知，C正確。
(2022·12月浙江省方向性測試)曳引式電梯有電氣控制系統、曳引機控制系統、導向系統、轎廂系統等八大子系統。該系統工作過程：當有人在門廳按下外呼按鈕[↑]、[↓]，控制柜確認目標層，曳引機開始工作，通過曳引鋼絲繩驅動轎廂運動，轎廂到達每一樓層都會觸發平層開關，從而讓控制柜判斷電梯是否需要減速并制動，直至停在目標層。請根據描述完成第13～14題。
13.下列關于曳引式電梯系統的分析中，正確的是(　　)
A.曳引式電梯由電氣控制系統、曳引機控制系統、導向系統、轎廂系統等八大系統組成，體現了系統分析的整體性原則
B.通過外呼按鈕[↑]、[↓]可以確認目標層，體現了系統的目的性
C.當曳引鋼絲繩斷裂，限速器安全鉗系統啟動，將電梯卡死在導軌上，體現了系統的環境適應性
D.在安裝調試時，需要根據層高、電機功率、平層開關位置等設定電梯的運行時間，體現了系統分析的科學性原則
答案　D
解析　A.系統分析的整體性原則指的是系統在分析過程中要先整后分，選項中表達是該系統由多個子系統組成，體現了系統的整體性，不是系統分析的整體性。B.通過外呼按鈕[↑]、[↓]可以確認目標層，是子系統的功能，不是整個電梯系統的功能，因此沒有體現曳引式電梯系統的目的性。C.系統的環境適應性指的是當外部環境發生變化時，該系統能否適應其變化，題中是系統自身的故障導致的，非外部環境變化引起，因此不能體現系統的環境適應性。
14.下列關于曳引機控制子系統的分析中，不正確的是(　　)
A.外呼按鈕[↑]輸入的信號是該控制子系統的輸入量
B.該控制系統的控制方式是開環控制系統
C.曳引機的轉動屬于控制量
D.供電電壓波動屬于該控制系統的干擾因素
答案　C
解析　曳引式電梯系統的控制目的是當有人在門廳按下外呼按鈕時，控制電梯停在目標層，輸入量是外呼按鈕的輸入信號，輸出量是曳引機是否停止，輸出量不影響控制過程，是開環控制系統；供電電壓的波動會影響電梯的運行，屬于干擾因素。
如圖所示為某小區的一款人臉識別門禁系統，該系統主要由人臉識別儀、控制芯片、電動機、三輥閘、散熱風扇、電源等部分構成。當識別儀檢測到人臉信號時，控制芯片將當前人臉信息與數據庫中的人臉信息進行比較，如果為小區人員就控制電機運作，帶動三輥軋轉動，人可通過。請根據描述完成第15～16題。
15.下列關于該人臉識別門禁系統說法中，錯誤的是(　　)
A.攝像頭的清晰程度屬于該系統優化的影響因素
B.設計系統時，先考慮電源，再考慮識別儀精度，體現了系統分析的整體性原則
C.該系統在長時間使用后，三輥閘會松動，體現了系統的動態性
D.天變黑時，識別儀用閃光燈補充亮度，體現了系統的環境適應性
答案　B
解析　系統分析的整體性原則首先著眼于系統整體，先分析整體再分析部分，B選項中的電源和識別儀精度沒有部分和整體的關系，說法錯誤。
16.下列關于該門禁控制系統說法中，正確的是(　　)
A.該控制系統為閉環控制系統
B.該控制過程中的被控對象是電機
C.該控制過程中的被控對象是小區人員
D.該控制系統中存在檢測裝置
答案　D
解析　該人臉識別門禁系統輸入信號是人臉信號，控制器是控制芯片，電機是執行器，被控對象是三輥軋，無反饋，是一個開環控制系統，檢測裝置檢測輸入信號，所以答案選D。
如圖所示為可變槳距恒定功率風力發電控制系統。當功率傳感器檢測到發電功率高于設定值時，變漿控制器控制調速裝置改變槳距角β使風輪轉速減慢，降低發電機的發電功率，反之則反向改變漿距角β使風輪轉速加快，提高發電功率，使發電機的發電功率保持在設定值附近。請根據示意圖和描述完成第17～18題。
17.下列關于該風力發電控制系統的分析中正確的是(　　)
A.風力的變化是恒定功率控制系統的干擾因素
B.系統能根據功率的偏差值調整槳距角，體現了系統分析的科學性原則
C.要提高系統控制精度，風的大小是影響該系統優化的主要因素
D.系統能根據風力大小改變槳距角，體現系統的相關性
答案　A
解析　A選項：恒定功率控制系統是閉環控制系統，因此風力變化不屬于輸入量，會對輸出產生影響，屬于干擾因素，正確；B選項：系統根據功率偏差調整槳距角，不是人在設計系統時進行的分析，不能體現系統分析的科學性原則，錯誤；C選項：風的大小是不能人為調節的，因此為約束條件，不是影響因素，錯誤；D選項：系統能根據風力大小改變槳距角，是系統的功能體現系統的目的性，與相關性無關，錯誤。
18.下列關于該恒定功率發電控制系統的分析中不正確的是(　　)
A.該系統為閉環控制系統
B.系統的被控對象是發電機
C.被控量是實際發電功率
D.系統只需功率傳感器即可完成反饋過程
答案　D
解析　該系統的控制方框圖
反饋是檢測輸出關與設定值進行比較，只有傳感器不能完成反饋過程，D錯誤。
如圖所示為零位法扭動式熱天平稱重系統，試樣置于電爐中加熱，溫度記錄子系統通過熱電偶記錄其溫度；光源、遮光片和光電池構成光電子系統，用于控制天平梁的位置。當試樣因化學變化發生重量變化時，天平梁偏離平衡位置，光電池上下兩部分的光照面積不同，光電池就有信號輸出，伺服放大器根據光電池信號調節線圈電流，使天平梁恢復至平衡位置。流過線圈的電流大小正比于重量變化，從而實現在加熱過程中連續稱量試樣質量。請根據示意圖和描述完成第19～20題。
19.下列關于該零位法扭動式熱天平稱重系統的說法中正確的是(　　)
A.先考慮天平梁的偏移幅度，再考慮光電池檢測天平梁的位置，體現了系統分析的整體性原則
B.當試樣發生重量變化時，線圈電流也會變化，體現了系統的相關性
C.通過計算電流大小確定試樣重量變化，體現了系統分析的科學性原則
D.在不同的室溫下，電爐內均能保持恒溫，體現了系統的環境適應性
答案　D
解析　A項并非先考慮整體再考慮部分；B項體現動態性；C項并非系統分析；D項適應“不同的室溫”體現環境適應性。
20.下列關于光電子系統的分析中，不正確的是(　　)
A.被控對象是天平梁
B.控制器是溫度控制器
C.控制量是流過線圈的電流大小
D.控制方式屬于閉環控制
答案　B
解析　B項，控制器應該是伺服放大器。
“無線遠傳燃氣表抄控系統”改變了傳統人工入戶抄表收費的方式，無線遠傳燃氣表是以膜式燃氣表為計量基表，加裝流量信號采集模塊、無線射頻傳輸模塊、閥門控制模塊及電源管理模塊等所組成的新型智能燃氣表。其中閥門控制模塊的過程是：當流量傳感器采集到用戶所用氣量將要達到預付費時報警，達到后并將該信號傳給表內控制器，控制器通過電磁線圈來推動活塞桿關閉閥門。請根據示意圖和描述完成第21～22題。
21.下列關于該“無線遠傳燃氣表抄控系統”的說法中正確的是(　　)
A.該系統由計量基表、加裝流量信號采集模塊、無線射頻傳輸模塊、閥門控制模塊及電源管理模塊組成，體現了系統的整體性原則
B.當電源管理模塊出問題后，會影響遠程抄控，體現了系統的整體性
C.與人工抄表相比，該系統不易出現誤差，體現了系統的創新性
D.無線射頻傳輸器件具有收發信號功能，體現了系統的目的性
答案　B
解析　系統由計量基表、加裝流量信號采集模塊、無線射頻傳輸模塊、閥門控制模塊及電源管理模塊組成，沒有體現系統的整體性；當電源管理模塊出問題后，會影響遠程抄控，體現了系統的整體性；與人工抄表相比，該系統不易出現誤差，體現了系統的目的性；無線射頻傳輸器件具有收發信號功能，體現了子系統的目的性。所以選B。
22.下列關于“閥門控制模塊”子系統的分析中正確的是(　　)
A.該閥門控制模塊子系統的輸入量是設定氣量
B.預付款多少是該系統的干擾因素
C.無線射頻傳輸模塊出現故障，不會影響該子系統的工作
D.該控制系統的控制量是活塞桿的運動量
答案　D
解析　閥門控制模塊被控對象是閥門，執行器是電磁線圈及活塞桿，控制量是活塞桿的運動量，輸入量是流量傳感器采集的用戶所用氣量和預付費氣量。所以選D。
如圖所示是藥粉干燥分離控制系統示意圖。工作時，注料泵向干燥塔注入濕料，PLC根據檢測裝置檢測到的出料口藥粉干燥程度，控制鼓風機風量以及注料閥門的開合程度，使藥粉的干燥程度符合設定范圍。同時，與物料接觸過夾帶藥粉的空氣，經過旋風分離器，使藥粉沉降重新回流進入干燥塔，廢氣再經水幕除塵器洗滌后排放。請根據示意圖和描述完成第23～24題。
23.關于該控制系統，下列說法中不恰當的是(　　)
A.具有藥粉干燥功能，體現了系統的目的性
B.鼓風機功率過小，導致藥粉過濕，體現了系統的整體性
C.廢氣經過水幕除塵器洗滌后排放，體現了系統的環境適應性
D.系統運行一段時間后，旋風分離器性能降低，體現了系統的動態性
答案　C
解析　 題干中第一句話描述“如圖所示是藥粉干燥分離控制系統示意圖”，所以該系統的整體功能是“藥粉干燥分離”，所以A選項正確；B選項是部分(要素)發生變化影響系統的整體功能的發揮，體現系統的整體性，選項正確；系統的環境適應性是指外界環境的變化會引起系統特性的改變；C選項中的描述沒有涉及外界的環境的變化，所以說法錯誤；D選項系統運行一段時間后，其性能發生了變化，體現了系統的動態性，說法正確。
24.下列關于藥粉干燥控制子系統的說法中正確的是(　　)
A.注料泵為執行器
B.該系統屬于開環控制系統
C.注料閥門的開合程度為輸入量
D.注入濕料的含水量屬于該系統的干擾因素
答案　 D
解析　藥粉干燥控制子系統使藥粉的干燥程度符合設定范圍，所以是一個閉環控制，藥粉是被控對象，輸入量是設定的干燥程度，輸出量是實際的干燥程度；直接作用在被控對象上的執行器是鼓風機和注料閥門，PLC是控制器，注入濕料的含水量會引起藥粉的干燥程度發生變化，所以是該系統的干擾因素，答案選D。
2022年北京冬奧會主媒體中心的智慧餐廳是一個24小時自動化運營的無人餐廳，除了刷臉進場、紅外測溫、自助結算無人工以外，消費者點單的餐品全部由機器人操作，無人工烹制，傳菜也被餐廳頂部的云軌系統所替代，無人工接觸。這些場景，既利于疫情防控，也方便人員就餐，是科技應用使食堂運營模式提升轉型的成功范例。請完成第25～26題。
25.從系統的角度看，以下對智慧餐廳的說法不正確的是(　　)
A.該系統可以分為進場控制子系統、點餐結算子系統、烹制子系統和傳菜子系統等
B.系統設計時，既要考慮餐品的口味又要考慮烹制效率，體現了系統分析的綜合性原則
C.系統設計時，工程師采集大量數據進行分析計算，體現了系統分析的科學性原則
D.點餐系統的差錯會影響烹制系統的運行，主要體現了系統的整體性
答案　D
解析　A選項：一個大的系統可以由負責不同功能的子系統構成，可以從本題干中看到智慧餐廳系統具備刷臉進場功能、點菜結算功能、機器人烹飪功能以及傳菜功能，這四大功能分別由不同的要素組成的子系統來完成，因此A正確。B選項：綜合性原則是指多方面考慮系統的目標或指標，實現統籌兼顧，不可顧此失彼，題干描述無誤，因此B正確。C選項：科學性原則是指運用統計、計算、數學建模等數學工具和科學方法對系統進行定量分析，題干描述無誤，因此C正確。D選項：題干中描述的點餐系統的差錯影響烹制系統的運行，是子系統與子系統之間的影響、聯系，屬于系統的相關性，因此答案為D。
26.刷臉進場的工作原理是：攝像頭檢測到人臉后，與控制系統內的人臉數據庫比較，比對符合即啟動電機打開道閘，讓人進入。若以道閘為被控對象，以下說法正確的是(　　)
A.控制系統檢測到人臉后需要與數據庫比較，因此是閉環控制
B.不同的人臉特征屬于該控制系統的干擾因素
C.該控制系統的控制量為電機接收到的信號
D.人臉信號采集的精確度是該系統優化的影響因素
答案　D
解析　A選項：本題的輸入量為人臉信號，輸出量為道閘的打開，兩者之間沒有可比性，因此該控制系統為開環控制，A選項錯誤。B選項：干擾因素是指除了輸入量以外，引起被控量變化的各種因素，而不同的人臉特征屬于輸入量，因此B選項錯誤。C選項：控制量是執行器的輸出量，從題干中可知悉，本控制系統的執行器是電機，因此控制量是電機執行的速度/轉向，而不是輸入，C選項錯誤。D選項：系統的影響因素是指對優化結果產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。人臉信號采集的精確度會對識別結果、最后道閘是否打開造成影響，并且精準度是可以由設計者調節的，因此D選項正確。
如圖所示是經改進的某汽車自動清洗控制系統，其控制部分可分為噴水控制子系統和洗刷控制子系統。噴水控制子系統工作過程：PLC根據車輛檢測器檢測到汽車到位信號，控制清洗電機接通電磁閥產生高壓水，通過噴頭清洗車輛。洗刷控制子系統中，PLC控制刷子電機洗刷車輛。請根據圖及其描述完成第27～28題。
27.下列關于該汽車自動清洗控制系統的說法中，不正確的是(　　)
A.電磁閥出現故障會影響系統的清洗效果，體現了系統的整體性
B.車輛檢測器的目的是檢測車輛是否到位，體現了系統的目的性
C.PLC的控制精度屬于系統優化的影響因素
D.設計時根據水箱容量等數據匹配合適功率的清洗電機，體現了系統分析的科學性原則
答案　B
解析　B選項中的“車輛檢測器”是汽車自動清洗控制系統中的要素，“檢測車輛是否到位”是要素的功能，不是系統整體的功能，B選項錯誤。
28.下列關于噴水控制子系統的分析中，正確的是(　　)
A.控制方式屬于閉環控制
B.執行器是刷子電機
C.控制量是PLC的輸出信號
D.清洗電機轉軸運轉不暢是該控制系統的干擾因素
答案　D
解析　該控制系統的控制過程如下：
汽車到位信號→PLC→清洗電機、電磁閥→噴頭→清洗車輛。 轉軸運轉不暢影響清洗效果。
如圖所示為某物流自動分流系統的示意圖。其工作過程為：激光掃描儀對物品的條形碼進行識別，中央處理器將接收到的條形碼信息與預先設定的信息進行比較，控制伺服電機驅動擺輪轉動，使物品運動到相應的輸送帶上。請根據示意圖及其描述完成第 29～30題。
29.關于該物流自動分流系統，下列分析中不恰當的是(　　)
A.不同重量的物品，選用不同大小的擺輪，體現了系統的環境適應性
B.該系統能實現不同物品的自動分流，體現了系統的目的性
C.激光掃描儀長期使用后需要更換，體現了系統的動態性
D.伺服電機出現故障，自動分流將無法實現，體現了系統的整體性
答案　A
解析　這是系統的功能，變化也是系統內的變化。屬于系統的目的性。D是局部損壞導致系統功能無法實現。
30.關于該物流自動分流系統的分析，不恰當的是(　　)
A.該系統為開環控制系統
B.條形碼信息變化是系統的干擾因素
C.擺輪的轉動角度為控制量
D.該控制系統存在檢測裝置
答案　B
解析　該控制系統的工作過程為：條形碼信息—中央處理器—伺服電機、擺輪—物品—使物品運動到相應輸送帶上。因此條形碼信息變化屬于輸入量的變化。素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
技術意識 1.經歷系統的含義、基本構成及主要特性的學習 1 選擇題(第8、9題)
2.能結合具體的案例辨析，理解控制系統的演變和選擇 1
工程思維 1.能結合系統設計方案的分析，總結歸納出系統設計的方法，并能運用系統原理和系統分析方法，進行簡單的系統設計活動，嘗試解決技術問題；能確定一個生活或生產中的簡單對象，明確約束條件和影響因素，嘗試對系統進行優化設計；形成以系統分析為核心的工程思維方式 2
2.能根據實際需要，選用正確的控制手段和控制方式；能通過改變輸入、輸出、干擾 、反饋等對控制進行優化設計 2
創新設計 1.能根據設計對象和現有條件制訂解決技術問題的一個或多個方案 2
2.能理解用戶的特定需求，明確需要解決的控制問題；初步掌握控制設計的一般方法，形成基本的控制系統設計能力；能根據控制的對象和現有的條件，制訂解決控制問題的一個或多個方案；能對控制系統進行基本的技術試驗，對控制過程中產生的現象和結果進行分析與解決 2 4
圖樣表達 1.能在簡單的系統設計實踐中，用系統框圖表達設計方案 1
2.能識讀常見的控制方框圖；能用控制方框圖表達控制的設計方案 2
物化能力 1.能根據設計要求選擇合適的材料和工具，完成簡單的功能模型設計；在物化過程中能合理規范地選擇材料和工具，具有基本的安全和環保意識 1
2.能綜合使用多種工具，運用一定的方法，按照制訂的控制系統設計方案，完成控制系統模型或原型的制作和改進 2
考點一　系統及其設計
【知識梳理】
(一)系統特性與原則分析
1.系統的含義
(1)由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體稱為系統。
(2)構成系統必須具備三個條件
①____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
②要素(部分)之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；
③____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2.系統的基本特性
(1)________：側重于“部分影響整體”。是系統的最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
整體性三個觀點：
①____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
②____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
③系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和。
(2)________：構成系統的各元素之間是相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響的關系，是彼此相關的，側重于“部分與部分”之間的關聯。
例：古代建筑的“梁柱結構”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程。
(3)________：任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區別不同系統的主要標志。
(4)________：物質都是不斷變化，因此系統是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。(強調的是物質，能量的變化；強調的是內因引起系統的變化)。
零件磨損、定期更換零件、加潤滑油，都體現系統的動態性，機械運動不是動態性。
(5)________：系統都存在于一定的環境之中，并不斷地與外界環境進行物質的能量的和信息的交換，系統必須適應外部環境的變化(強調的是外因引起系統的變化)。
3.系統分析方法——建模
(1)模型特征
①它是現實系統的抽象或模仿；
②它是由哪些與所分析問題有關的要素構成的；
③它表明了有關要素間的相互關系。
(2)常用模型
①________：用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型。它突出事物的主要因素，舍棄事物的次要因素，便于抓住事物的本質進行分析研究。
②________：最簡單的系統框圖模型是輸入—輸出模型，也叫系統的概念模型。它把系統內在的要素與結構簡化為一個矩形方框，把環境對系統的作用統稱為輸入，把系統對環境的作用統稱為輸出。
輸入→→輸出
4.系統分析的主要原則
(1)________
系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析________，再分析________；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。
(2)科學性原則
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行________，使決策的過程和結果更具說服力。
(3)________
系統分析總是為實現系統目標服務的。當系統存在若干個________時，應將目標排出優先次序，首先實現最優先的目標，然后盡可能在不損害第一個目標的前提下完成下一個目標。這就需要綜合分析，________，不可顧此失彼，因小失大。
(二)系統設計的優化與實現
1.系統優化的含義
系統的優化是指在給定的條件(或約束條件)下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到________或________。
2.分析影響系統優化的因素
(1)目標函數：目標值與變量之間的函數關系。
(2)________：對系統優化起著限制作用，并且不能人為調節的因素。
(3)________________：對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
3.系統優化方案
(1)最優解：通過優化的目標與決策變量之間的關系(數學模型)，計算出目標值。
(2)滿意解：不能確切地描述目標函數，則可以通過定性的估計或推斷，得到較為滿意的解。
(3)最優化方法：為使系統達到最優的目標而提出的求解方法。
【典例突破】
【典例1】 (2023·6月浙江選考)如圖所示是一種給布染色的卷染機系統示意圖。將待染色的布裝在右滾筒上，電機驅動左滾筒轉動，帶動布從右滾筒卷繞到左滾筒上，經過染色池完成染色。染色前將右滾筒上布的厚度輸入工控機，染色時編碼器實時測量電機和滾筒的轉動信號，工控機根據轉動信號計算出轉速、卷繞圈數、布卷直徑，并通過變頻器來調節電機轉速，使布保持穩定的線速度。右滾筒上的阻尼器使布保持一定的張力。下列關于該卷染機的分析中，不恰當的是(　　)
A.要定時給染色池添加染液
B.電機功率的選擇需要考慮阻尼器的阻尼大小
C.染色過程中右滾筒的轉速隨著左滾筒轉速減小而減小
D.可以對不同厚度的布進行染色
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式1】 (2023·1月浙江選考)如圖所示的裝配系統，包含工件傳輸子系統和機械裝配子系統，其工作過程：工件A整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測傳感器檢測到工件A時，傳送帶Ⅰ暫停；工件B放置在傳送帶Ⅱ上，當工件B進入相機的拍攝范圍時，傳送帶Ⅱ暫停；相機拍攝工件B的圖像并傳送到工控機，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B上。下列關于該裝配系統的設計與分析中不恰當的是(　　)
A.工控機的運行速度會影響工件裝配效率
B.位置檢測傳感器的可靠性對裝配系統工作的穩定性沒有影響
C.設計系統時需要根據產能要求計算傳送帶和機械手的運行速度
D.選擇機械手時需要考慮工件A的質量大小
【典例2】 (2022·6月浙江選考)如圖所示是紙箱輸送系統的示意圖。電機驅動輸送帶將紙箱送到輸送輥道，紙箱自由下滑至裝載平臺。光電傳感器檢測光線是否被遮擋，當光線被遮擋時間超過設定值時，表明紙箱在輸送輥道上擁堵，控制器控制電機停止轉動；當光電傳感器重新檢測到光線時，控制器控制電機重新啟動。下列關于該紙箱輸送系統的說法中，不正確的是(　　)
A.電機輸出的功率應能驅動輸送帶運動，體現了系統的相關性
B.光電傳感器的目的是檢測光線是否被遮擋，體現了系統的目的性
C.該系統在不同地域均可正常使用，體現了系統的環境適應性
D.通過計算摩擦力確定輸送輥道角度確保紙箱能自由下滑，體現了系統分析的科學性原則
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式2】 (2022·1月浙江選考)如圖所示是物料連續進料切斷系統示意圖，包括物料及其進料子系統、跟隨切斷控制子系統。控制器、電機、切斷裝置和跟隨傳感器組成跟隨切斷控制子系統。工作時，物料連續進料，當進料長度達到要求時，控制器控制電機驅動切斷裝置跟隨物料一起運動，切刀向上切割物料。控制器將跟隨傳感器測得的跟隨速度與進料傳感器測得的進料速度進行比較，根據偏差不斷調節切斷裝置的移動速度，保證切斷裝置與物料同步運動。切斷后，切刀向下離開物料，控制器控制電機反轉，切斷裝置返回。下列關于物料連續進料切斷系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.采用跟隨控制，使連續切斷過程更穩定，體現了系統的目的性
B.切刀需要定期更換，體現了系統的動態性
C.沒有跟隨切斷控制子系統，就不能實現連續進料切斷，體現了系統的整體性
D.切斷不同材質的物料要選用不同的切刀，體現了系統的環境適應性
【變式3】 (2021·6月浙江選考)如圖a所示是某自動對位控制系統的示意圖。其工作過程：攝像機連續獲取被測物體的實時位置信息(如圖b所示)，工控機將接收到的位置信息不斷與設定位置進行比較，計算出被測物體的偏移值，控制平臺驅動器驅動平臺移動和轉動，使被測物體運動到設定位置(如圖c所示)。關于該自動對位控制系統，下列分析中不恰當的是(　　)
A.具有自動對位功能，體現了系統的目的性
B.攝像機長期使用后清晰度降低，體現了系統的動態性
C.X、Y平臺的移動精度會影響θ平臺的定位精度，體現了系統的相關性
D.可應用于印刷、電子加工等行業，體現了系統的整體性
1.辨析系統的基本特性
基本特性 關鍵詞 側重點
整體性 全局、集合 要素整體
相關性 匹配、關聯 要素要素
目的性 功能 具有某種功能、作用、用途
動態性 更新 (1)系統為了實現目的而自身做出的動態變化和調整。 (2)長期使用系統的要素出現老化或磨損
環境適應性 自適應 對周邊環境變化具有一定的適應能力，當環境變化時，系統依舊能夠維持自身正常的工作狀態
2.系統分析的三原則易錯點撥
主要原則 易錯點
整體性原則 強調整體觀，強調先考慮整體的內容；首先考慮的是要素就不屬于整體性原則
科學性原則 系統本身具有的統計、計算功能不屬于科學性原則
綜合性原則 考慮的必須是系統要實現的目標，考慮要素、多個組成部分、多學科、多種技術不屬于綜合性原則
3.圖解約束條件和影響系統優化的因素
考點二　控制及其設計
【知識梳理】
(一)開環控制系統
1.開環控制系統的含義
系統的輸出量不對________產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
2.開環控制系統的方框圖
________________________________________________________________________
3.開環控制系統的組成
(1)________：控制系統的給定量；
(2)________：控制系統所要控制的量，也是控制系統的輸出信號；
(3)________：控制系統中所要求控制的裝置或生產過程；
(4)________：直接對被控對象進行控制的裝置或元件；
(5)________：對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件；
(6)________：執行器的輸出信號。
4.開環的判斷
(1)根據定義判斷：輸入量決定輸出量，而輸出量對這個控制過程________；
(2)根據開環的目的判斷：開環的輸出量一般有兩個________(如：門的開與關)。
(3)根據有無反饋判斷：開環____________，閉環________。
(二)閉環控制系統
1.閉環控制系統的含義
系統的輸出量返回到輸入端，并對控制過程________的控制系統稱為閉環控制系統。
2.閉環控制系統的方框圖
______________________________________________________________________
3.閉環的判斷
(1)根據定義判斷：輸入量決定輸出量，而輸出量對這個控制過程________；
(2)根據閉環的特點(目的)判斷：使被控量穩定在________附近；
(3)根據有無反饋判斷：閉環________。
4.反饋
在自動控制系統中，將________通過檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是________。反饋的作用是________。
5.干擾因素
在控制系統中，除________以外，引起________變化的各種因素稱為干擾因素。
【典例突破】
【典例3】 如圖所示是一種給布染色的卷染機系統示意圖。將待染色的布裝在右滾筒上，電機驅動左滾筒轉動，帶動布從右滾筒卷繞到左滾筒上，經過染色池完成染色。染色前將右滾筒上布的厚度輸入工控機，染色時編碼器實時測量電機和滾筒的轉動信號，工控機根據轉動信號計算出轉速、卷繞圈數、布卷直徑，并通過變頻器來調節電機轉速，使布保持穩定的線速度。右滾筒上的阻尼器使布保持一定的張力。卷染機中電機調速子系統的工作過程：工控機根據編碼器測得的信號，算出左滾筒上布卷直徑的變化，確定電機的應有轉速，同時計算出實時轉速，調整變頻器輸出電流的頻率使電機實時轉速和應有轉速保持一致。下列關于該控制子系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.卷繞圈數的變化會引起電機轉速變化，屬于干擾因素
B.反饋信號是編碼器測得的電機轉動信號
C.控制量是變頻器輸出電流的頻率
D.輸出量是電機實時轉速
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【變式4】 (2023·1月浙江選考)如圖所示的裝配系統，包含工件傳輸子系統和機械裝配子系統，其工作過程：工件A整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測傳感器檢測到工件A時，傳送帶Ⅰ暫停；工件B放置在傳送帶Ⅱ上，當工件B進入相機的拍攝范圍時，傳送帶Ⅱ暫停；相機拍攝工件B的圖像并傳送到工控機，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B上。下列關于機械手裝配子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.裝配速度是該裝配子系統的被控量
B.基準位置的調整是工件裝配的干擾因素
C.相機拍攝的工件B的圖像信息是輸入量
D.把工件A裝配到工件B的過程采用了閉環控制方式
【變式5】 (2022·6月浙江選考)如圖所示是紙箱輸送系統的示意圖。電機驅動輸送帶將紙箱送到輸送輥道，紙箱自由下滑至裝載平臺。光電傳感器檢測光線是否被遮擋，當光線被遮擋時間超過設定值時，表明紙箱在輸送輥道上擁堵，控制器控制電機停止轉動；當光電傳感器重新檢測到光線時，控制器控制電機重新啟動。下列關于輸送帶控制子系統的分析中，不正確的是(　　)
A.輸入量是光電傳感器檢測到的信號
B.執行器是電機
C.控制量是紙箱在輸送輥道上的運動狀態
D.控制方式屬于開環控制
【變式6】 (2022·1月浙江選考)如圖所示是物料連續進料切斷系統示意圖，包括物料及其進料子系統、跟隨切斷控制子系統。控制器、電機、切斷裝置和跟隨傳感器組成跟隨切斷控制子系統。工作時，物料連續進料，當進料長度達到要求時，控制器控制電機驅動切斷裝置跟隨物料一起運動，切刀向上切割物料。控制器將跟隨傳感器測得的跟隨速度與進料傳感器測得的進料速度進行比較，根據偏差不斷調節切斷裝置的移動速度，保證切斷裝置與物料同步運動。切斷后，切刀向下離開物料，控制器控制電機反轉，切斷裝置返回。下列關于跟隨切斷控制子系統的分析中，不恰當的是(　　)
A.進料傳感器測得的進料速度為被控量
B.跟隨切斷控制子系統的控制方式屬于閉環控制
C.被控對象是切斷裝置
D.切屑進入切斷裝置使絲杠運轉不暢，切屑屬于干擾因素
1.控制系統題的解題技巧
(1)整體思路
先分析控制方式(開環/閉環)，再結合控制方式分析控制系統組成，最后判斷干擾與反饋。
(2)判斷開閉環控制系統
①根據定義判斷
②根據有無反饋判斷
③根據輸入、輸出判斷
2.干擾因素的深刻理解
(1)干擾因素可以作用在被控對象、控制器、執行器上，具體作用反映在輸出量的變化上。
(2)任何控制系統都存在著干擾因素，閉環控制系統通過反饋等方式減小干擾，而不是沒有干擾。
(3)不是干擾因素的一般認為：輸入量、輸出量、無關因素。
(2023·2月浙江十校)如圖所示為國內某科研團隊研發的智能核酸檢測機器人，裝有“視覺與力控”子系統，可以保證刮拭足夠的采樣面積，刮拭力度可以控制在0.15 N以內，降低人體的不適感。在視覺子系統中，視覺傳感器獲取人臉原始圖像并傳輸到控制器，由控制器對圖像數據進行加工，提取口腔、喉嚨和扁桃體位置，將結果以信號的方式輸送到相連的PLC；在力控子系統中，力傳感器將獲得的受力信息反饋給PLC，PLC將實際力值與目標力值進行比較，發出指令給電機，由電機驅動機械臂調節位置姿態來達到力的目標值，使刮拭動作輕柔。根據示意圖及描述完成第1～2題。
1.從系統的角度分析，下列說法中正確的是(　　)
A.控制器的圖像處理精度是影響該系統優化的約束條件
B.當視覺傳感器發生故障，會導致機械臂的位置發生偏差，體現了系統的動態性
C.設計該系統時，既要考慮采樣效率，又要考慮刮拭力度，體現了系統分析的綜合性原則
D.能夠代替人工完成核酸采樣的全過程，體現了系統的整體性
2.下列關于力控子系統的分析中，不正確的是(　　)
A.視覺傳感器是檢測裝置
B.輸出量是機械臂的實際力值
C.執行器是電機
D.控制方式屬于閉環控制
(2023·2月名校協作體)如圖所示是某款蒸汽機轉速控制示意圖。其原理是利用蒸汽機帶動一根豎直的軸轉動，這根軸上裝有一個四連桿機構，連桿帶有兩個重球。當蒸汽機轉動加快超過某一限定值時，豎軸也轉動加快，兩個重球隨之升高，這時與重球連接的調節杠桿便將蒸汽閥門關小，從而使蒸汽機的轉速降低一些。反之，若蒸汽機的轉速過慢，則豎軸轉動過慢，重球的位置也下降，這時連桿便將閥門開大，從而使蒸汽機轉速加快。根據示意圖及描述完成第3～4題。
3.下列關于該系統的分析中不正確的是(　　)
A.套筒上的彈簧彈性變差，影響了蒸汽機轉速的控制精度，體現了系統的整體性
B.通過計算重球的重量、彈簧的勁度系數來確定杠桿的力臂，體現了系統分析的科學性原則
C.蒸汽機的性能屬于該系統優化的約束條件
D.該系統可以使蒸汽機以恒定的轉速運行，體現了系統的目的性
4.(2023·2月名校協作體 )下列關于該控制系統的分析中不正確的是(　　)
A.該控制系統的檢測裝置是四連桿機構和重球等構成的離心擺
B.該系統的被控對象是蒸汽機
C.重球的升降帶動套筒的升降，再通過調節杠桿，調節進氣閥的開合大小
D.蒸汽機轉速設定值的改變屬于該系統的干擾因素
(2023·2月浙南聯盟)如圖所示為一種不合格產品自動篩選系統，包含產品傳輸子系統和產品篩選子系統。其工作過程：電機2轉動帶動傳送帶運動，把傳送帶上的產品往右帶動。當傳感器檢測到不合格品時，電機1帶動推桿往外運動，把不合格品推出傳送帶，讓傳送帶上只留下合格品。根據示意圖及描述完成第5～6題。
5.下列關于不合格產品自動篩選系統的設計與分析不恰當的是(　　)
A.選擇推桿時，既要考慮電機1的位置又要考慮傳動帶的寬度
B.控制器的運行效率會影響產品識別的準確率
C.提高傳送帶傳送速度有利于推桿精準推下不合格產品
D.傳感器的可靠性對產品傳輸子系統沒有影響
6.(2023·2月浙南聯盟)下列關于產品篩選子系統控制分析中合理的是(　　)
A.傳感器檢測到的產品信號屬于該子系統干擾因素
B.電源電壓波動對該子系統的控制有影響
C.控制器發出的信號是控制量
D.該子系統屬于閉環控制系統
：課后完成《專題分層精練》　專題16　(共135張PPT)
第二部分　技術與設計2
專題16 系統及其設計 控制及其設計
素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
技術意識 1.經歷系統的含義、基本構成及主要特性的學習 1 選擇題(第8、9題) 4
2.能結合具體的案例辨析，理解控制系統的演變和選擇 1
工程思維 1.能結合系統設計方案的分析，總結歸納出系統設計的方法，并能運用系統原理和系統分析方法，進行簡單的系統設計活動，嘗試解決技術問題；能確定一個生活或生產中的簡單對象，明確約束條件和影響因素，嘗試對系統進行優化設計；形成以系統分析為核心的工程思維方式 2
2.能根據實際需要，選用正確的控制手段和控制方式；能通過改變輸入、輸出、干擾 、反饋等對控制進行優化設計 2
創新設計 1.能根據設計對象和現有條件制訂解決技術問題的一個或多個方案 2 選擇題(第8、9題) 4
2.能理解用戶的特定需求，明確需要解決的控制問題；初步掌握控制設計的一般方法，形成基本的控制系統設計能力；能根據控制的對象和現有的條件，制訂解決控制問題的一個或多個方案；能對控制系統進行基本的技術試驗，對控制過程中產生的現象和結果進行分析與解決 2
圖樣表達 1.能在簡單的系統設計實踐中，用系統框圖表達設計方案 1
2.能識讀常見的控制方框圖；能用控制方框圖表達控制的設計方案 2
物化能力 1.能根據設計要求選擇合適的材料和工具，完成簡單的功能模型設計；在物化過程中能合理規范地選擇材料和工具，具有基本的安全和環保意識 1 選擇題(第8、9題) 4
2.能綜合使用多種工具，運用一定的方法，按照制訂的控制系統設計方案，完成控制系統模型或原型的制作和改進 2
目 錄
CONTENTS
考點一
01
考點二
02
隨堂達標檢測
03
課時分層演練
04
考點一　系統及其設計
1
(一)系統特性與原則分析
1.系統的含義
(1)由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體稱為系統。
(2)構成系統必須具備三個條件
①_______________________________________________；
②要素(部分)之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；
③_________________________________________。
至少要兩個或者兩個以上的要素(部分)才能組成系統
整體具有的功能是各個要素(部分)所不具備的
2.系統的基本特性
(1)________ ：側重于“部分影響整體”。是系統的最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
整體性三個觀點：
①________________________________________________________________
__________________________________；
②____________________________________________________；
③系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和。
整體性
系統是一個整體，它不是各個要素(部分)的簡單相加，系統的整體功能是各要素(部分)在孤立狀態下所沒有的
一個要素出現故障，會影響整體功能的實現(部分影響整體)
(2)________ ：構成系統的各元素之間是相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響的關系，是彼此相關的，側重于“部分與部分”之間的關聯。
例：古代建筑的“梁柱結構”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程。
(3)________ ：任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區別不同系統的主要標志。
(4)________ ：物質都是不斷變化，因此系統是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。(強調的是物質，能量的變化；強調的是內因引起系統的變化)。
零件磨損、定期更換零件、加潤滑油，都體現系統的動態性，機械運動不是動態性。
相關性
目的性
動態性
(5)____________ ：系統都存在于一定的環境之中，并不斷地與外界環境進行物質的能量的和信息的交換，系統必須適應外部環境的變化(強調的是外因引起系統的變化)。
環境適應性
3.系統分析方法——建模
(1)模型特征
①它是現實系統的抽象或模仿；
②它是由哪些與所分析問題有關的要素構成的；
③它表明了有關要素間的相互關系。
(2)常用模型
①__________：用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型。它突出事物的主要因素，舍棄事物的次要因素，便于抓住事物的本質進行分析研究。
數學模型
②__________：最簡單的系統框圖模型是輸入—輸出模型，也叫系統的概念模型。它把系統內在的要素與結構簡化為一個矩形方框，把環境對系統的作用統稱為輸入，把系統對環境的作用統稱為輸出。
框圖模型
4.系統分析的主要原則
(1)______________
系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析______，再分析______；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。
(2)科學性原則
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行__________，使決策的過程和結果更具說服力。
(3)______________
系統分析總是為實現系統目標服務的。當系統存在若干個______時，應將目標排出優先次序，首先實現最優先的目標，然后盡可能在不損害第一個目標的前提下完成下一個目標。這就需要綜合分析，__________，不可顧此失彼，因小失大。
整體性原則
整體
部分
定量分析
綜合性原則
目標
統籌兼顧
(二)系統設計的優化與實現
1.系統優化的含義
系統的優化是指在給定的條件(或約束條件)下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到________或________。
2.分析影響系統優化的因素
(1)目標函數：目標值與變量之間的函數關系。
(2)__________ ：對系統優化起著限制作用，并且不能人為調節的因素。
(3)____________________ ：對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
最大化
最小化
約束條件
影響系統優化的因素
3.系統優化方案
(1)最優解：通過優化的目標與決策變量之間的關系(數學模型)，計算出目標值。
(2)滿意解：不能確切地描述目標函數，則可以通過定性的估計或推斷，得到較為滿意的解。
(3)最優化方法：為使系統達到最優的目標而提出的求解方法。
A.要定時給染色池添加染液
B.電機功率的選擇需要考慮阻尼器的阻尼大小
C.染色過程中右滾筒的轉速隨著左滾筒轉速減小而減小
D.可以對不同厚度的布進行染色
C
解析　本題考查了系統的分析與設計。對于布染色的卷染機系統來說，在對布染色后，染液會減少，所以需要定時給染色池添加染液；對于電機要素的選擇要考慮阻尼器的大小；染色過程中左滾筒的直徑越來越大，右滾筒的直徑越來越小，所以左滾筒的轉速變小而右滾筒的轉速不一定變小；該系統對布的厚度沒有要求。
A.工控機的運行速度會影響工件裝配效率
B.位置檢測傳感器的可靠性對裝配系統工作
的穩定性沒有影響
C.設計系統時需要根據產能要求計算傳送帶
和機械手的運行速度
D.選擇機械手時需要考慮工件A的質量大小
B
解析　系統工作時，當位置傳感器檢測到工作A時，傳送帶Ⅰ暫停，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B。位置檢測傳感器的可靠性對裝配系統工作的穩定性有影響，所以選B。
A.電機輸出的功率應能驅動輸送帶運動，體現了系統的相關性
B.光電傳感器的目的是檢測光線是否被遮擋，體現了系統的目的性
C.該系統在不同地域均可正常使用，體現了系統的環境適應性
D.通過計算摩擦力確定輸送輥道角度確保紙箱能自由下滑，體現了系統分析的科學性原則
B
解析　光電傳感器的目的，只是要素的功能，不是紙箱輸送系統的目的，所以不能說是系統的目的性，系統的目的性是針對整個系統的功能而言。
A.采用跟隨控制，使連續切斷過程更穩定，體現了系統的目的性
B.切刀需要定期更換，體現了系統的動態性
C.沒有跟隨切斷控制子系統，就不能實現連續進料切斷，體現了系統的整體性
D.切斷不同材質的物料要選用不同的切刀，體現了系統的環境適應性
D
解析　本題考查系統的特性。選項A，更穩定地連續切斷物料，是該系統要實現的目標，體現系統目的性。選項B，隨時間流逝，切刀會鈍化，需要定期更換，體現系統的動態性。選項C，切斷控制子系統是該系統的一部分，連續進料切斷是該系統整體要實現的功能，這是部分對系統整體功能的影響，體現系統的整體性。選項D，題目中已經說明物料連續進料切斷系統包括物料及其進料子系統、跟隨切斷控制子系統，所以物料屬于該系統的一部分，不同的物料對應不同的切刀，體現系統的相關性。
A.具有自動對位功能，體現了系統的目的性
B.攝像機長期使用后清晰度降低，體現了系統的動態性
C.X、Y平臺的移動精度會影響θ平臺的定位精度，體現了系統的相關性
D.可應用于印刷、電子加工等行業，體現了系統的整體性
D
解析　具有自動對位功能，反映的是系統的功能、用途、目的，體現了系統的目的性，故選項A正確；動態性體現的是系統經過一段時間以后出現的各種變化，故選項B正確；相關性體現的是系統各要素之間的相互影響、相互聯系、相互作用，X、Y平臺是對位控制系統的要素，兩者的移動精度影響另一要素θ平臺的定位精度，符合相關性的定義，故選項C正確；可用于印刷、電子加工等行業沒有體現出系統的整體性，故選項D錯誤。
1.辨析系統的基本特性
基本特性 關鍵詞 側重點
整體性 全局、集合 要素 整體
相關性 匹配、關聯 要素 要素
目的性 功能 具有某種功能、作用、用途
動態性 更新 (1)系統為了實現目的而自身做出的動態變化和調整。
(2)長期使用系統的要素出現老化或磨損
環境適應性 自適應 對周邊環境變化具有一定的適應能力，當環境變化時，系統依舊能夠維持自身正常的工作狀態
2.系統分析的三原則易錯點撥
主要原則 易錯點
整體性原則 強調整體觀，強調先考慮整體的內容；首先考慮的是要素就不屬于整體性原則
科學性原則 系統本身具有的統計、計算功能不屬于科學性原則
綜合性原則 考慮的必須是系統要實現的目標，考慮要素、多個組成部分、多學科、多種技術不屬于綜合性原則
3.圖解約束條件和影響系統優化的因素
考點二　控制及其設計
2
(一)開環控制系統
1.開環控制系統的含義
系統的輸出量不對____________產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
系統的控制
2.開環控制系統的方框圖
__________________________________________________________________
3.開環控制系統的組成
(1)________ ：控制系統的給定量；
(2)________ ：控制系統所要控制的量，也是控制系統的輸出信號；
(3)__________ ：控制系統中所要求控制的裝置或生產過程；
(4)________ ：直接對被控對象進行控制的裝置或元件；
(5)________ ：對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件；
(6)________ ：執行器的輸出信號。
輸入量
輸出量
被控對象
執行器
控制器
控制量
4.開環的判斷
(1)根據定義判斷：輸入量決定輸出量，而輸出量對這個控制過程____________；
(2)根據開環的目的判斷：開環的輸出量一般有兩個____________ (如：門的開與關)。
(3)根據有無反饋判斷：開環________，閉環________。
不產生影響
對立的狀態
無反饋
有反饋
(二)閉環控制系統
1.閉環控制系統的含義
系統的輸出量返回到輸入端，并對控制過程__________的控制系統稱為閉環控制系統。
產生影響
2.閉環控制系統的方框圖
__________________________________________________________________
3.閉環的判斷
(1)根據定義判斷：輸入量決定輸出量，而輸出量對這個控制過程__________；
(2)根據閉環的特點(目的)判斷：使被控量穩定在________附近；
(3)根據有無反饋判斷：閉環________。
4.反饋
在自動控制系統中，將________通過檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是______。反饋的作用是__________。
5.干擾因素
在控制系統中，除__________________以外，引起________變化的各種因素稱為干擾因素。
產生影響
給定量
有反饋
輸出量
反饋
克服干擾
輸入量(給定值)
被控量
A
A.卷繞圈數的變化會引起電機轉速變化，屬于
干擾因素
B.反饋信號是編碼器測得的電機轉動信號
C.控制量是變頻器輸出電流的頻率
D.輸出量是電機實時轉速
解析　本題考查了控制系統的分析。對于電機調速子系統控制目的為電機的轉速，即輸出量為電機的實際轉速，輸入量為設定速度，但是這個電機轉速的設定值在實時變化，卷繞圈數的變化會引起電機轉速變化，這個是改變了電機的設定轉速，是屬于改變輸入量，所以不屬于干擾因素；該子系統的執行器為變頻器，所以控制量為變頻器輸出電流的頻率。
【變式4】 (2023·1月浙江選考)如圖所示的裝配系統，包含工件傳輸子系統和機械裝配子系統，其工作過程：工件A整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測傳感器檢測到工件A時，傳送帶Ⅰ暫停；工件B放置在傳送帶Ⅱ上，當工件B進入相機的拍攝范圍時，傳送帶Ⅱ暫停；相機拍攝工件B的圖像并傳送到工控機，工控機根據工件B相對于基準位置的偏差確定工件B的坐標，控制機械手抓取工件A并裝配到工件B上。下列關于機械手裝配子系統控制的分析中合理的是(　　)
C
A.裝配速度是該裝配子系統的被控量
B.基準位置的調整是工件裝配的干擾因素
C.相機拍攝的工件B的圖像信息是輸入量
D.把工件A裝配到工件B的過程采用了閉環控制
方式
解析　機械手裝配子系統沒有反饋是開環控制方式，輸入量為相機拍攝的工件B的圖像信息，輸出量(被控量)是機械手抓取工件A并裝配到工件B，基準位置的調整是系統的功能而不是工件裝配的干擾因素。所以選C。
A.輸入量是光電傳感器檢測到的信號
B.執行器是電機
C.控制量是紙箱在輸送輥道上的運動狀態
D.控制方式屬于開環控制
C
解析　針對輸送帶控制子系統，控制的目的為輸送帶的運動狀態，所以執行器為電機，電機輸出的轉動量為該系統的控制量，故C不正確。
A.進料傳感器測得的進料速度為被控量
B.跟隨切斷控制子系統的控制方式屬于閉環控制
C.被控對象是切斷裝置
D.切屑進入切斷裝置使絲杠運轉不暢，切屑屬于干擾因素
A
解析　本題考查的是開閉環控制系統的區分和閉環控制系統的組成部分。進料傳感器測得的進料速度應該是控制系統的給定量，切斷裝置的移動速度是控制系統的被控量，檢測裝置是跟隨傳感器，控制方框圖如圖所示。切屑進入切斷裝置會影響最終的移動速度，屬于干擾。答案選擇A。
1.控制系統題的解題技巧
(1)整體思路
先分析控制方式(開環/閉環)，再結合控制方式分析控制系統組成，最后判斷干擾與反饋。
(2)判斷開閉環控制系統
①根據定義判斷
②根據有無反饋判斷
③根據輸入、輸出判斷
2.干擾因素的深刻理解
(1)干擾因素可以作用在被控對象、控制器、執行器上，具體作用反映在輸出量的變化上。
(2)任何控制系統都存在著干擾因素，閉環控制系統通過反饋等方式減小干擾，而不是沒有干擾。
(3)不是干擾因素的一般認為：輸入量、輸出量、無關因素。
隨堂達標檢測
3
(2023·2月浙江十校)如圖所示為國內某科研團隊研發的智能核酸檢測機器人，裝有“視覺與力控”子系統，可以保證刮拭足夠的采樣面積，刮拭力度可以控制在0.15 N以內，降低人體的不適感。在視覺子系統中，視覺傳感器獲取人臉原始圖像并傳輸到控制器，由控制器對圖像數據進行加工，提取口腔、喉嚨和扁桃體位置，將結果以信號的方式輸送到相連的PLC；在力控子系統中，力傳感器將獲得的受力信息反饋給PLC，PLC將實際力值與目標力值進行比較，發出指令給電機，由電機驅動機械臂調節位置姿態來達到力的目標值，使刮拭動作輕柔。根據示意圖及描述完成第1～2題。
C
1.從系統的角度分析，下列說法中正確的是(　　)
A.控制器的圖像處理精度是影響該系統優化的約束條件
B.當視覺傳感器發生故障，會導致機械臂的位置發生偏差，體現了系統的動態性
C.設計該系統時，既要考慮采樣效率，又要考慮刮拭力度，體現了系統分析的綜合性原則
D.能夠代替人工完成核酸采樣的全過程，體現了系統的整體性
解析　A.控制器的圖像處理精度是可以人為改變的是影響該系統優化的條件而不是約束條件；當視覺傳感器發生故障，會導致機械臂的位置發生偏差，體現了系統的相關性而不是動態性；設計該系統時，既要考慮采樣效率，又要考慮刮拭力度，多個目標綜合考慮，體現了系統分析的綜合性原則；能夠代替人工完成核酸采樣的全過程，體現了系統的目的性而不是整體性。所以選A。
A.視覺傳感器是檢測裝置
B.輸出量是機械臂的實際力值
C.執行器是電機
D.控制方式屬于閉環控制
A
解析　力控子系統有反饋是閉環控制系統，檢測裝置是力傳感器。所以選A。
(2023·2月名校協作體)如圖所示是某款蒸汽機轉速控制示意圖。其原理是利用蒸汽機帶動一根豎直的軸轉動，這根軸上裝有一個四連桿機構，連桿帶有兩個重球。當蒸汽機轉動加快超過某一限定值時，豎軸也轉動加快，兩個重球隨之升高，這時與重球連接的調節杠桿便將蒸汽閥門關小，從而使蒸汽機的轉速降低一些。反之，若蒸汽機的轉速過慢，則豎軸轉動過慢，重球的位置也下降，這時連桿便將閥門開大，從而使蒸汽機轉速加快。根據示意圖及描述完成第3～4題。
C
A.套筒上的彈簧彈性變差，影響了蒸汽機轉速的控制精度，體現了系統的整體性
B.通過計算重球的重量、彈簧的勁度系數來確定杠桿的力臂，體現了系統分析的科學性原則
C.蒸汽機的性能屬于該系統優化的約束條件
D.該系統可以使蒸汽機以恒定的轉速運行，體現了系統的目的性
解析　選項A套筒上的彈簧彈性變差，影響了蒸汽機轉速的控制精度，是系統的部分影響整體，體現了系統的整體性；選項B通過計算重球的重量、彈簧的勁度系數來確定杠桿的力臂，是運用科學方法和數學工具進行定量分析，體現了系統分析的科學性原則；選項C約束條件對系統優化起著限制作用，并且不能人為調節的因素。蒸汽機的性能是對蒸汽機系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素，是屬于該系統優化的影響因素，而不是約束條件；選項D設計該系統的目的就是可以使蒸汽機以恒定的轉速運行，體現了系統的目的性。故本題正確答案選C。
A.該控制系統的檢測裝置是四連桿機構和重球等構成的離心擺
B.該系統的被控對象是蒸汽機
C.重球的升降帶動套筒的升降，再通過調節杠桿，調節進氣閥的開合大小
D.蒸汽機轉速設定值的改變屬于該系統的干擾因素
D
解析　根據題干對該控制系統的分析可知，選項A該控制系統的檢測裝置是四連桿機構和重球等構成的離心擺；選項B該系統的被控對象是蒸汽機；選項C重球的升降帶動套筒的升降，再通過調節杠桿，調節進氣閥的開合大小，都正確。選項D中，干擾因素是指在控制系統中，除輸入量(給定值)以外，引起被控量變化的各種因素都可以視為干擾因素。而蒸汽機轉速設定值的改變屬于改變控制系統的輸入量，不屬于該系統的干擾因素。故本題正確答案選D。
(2023·2月浙南聯盟)如圖所示為一種不合格產品自動篩選系統，包含產品傳輸子系統和產品篩選子系統。其工作過程：電機2轉動帶動傳送帶運動，把傳送帶上的產品往右帶動。當傳感器檢測到不合格品時，電機1帶動推桿往外運動，把不合格品推出傳送帶，讓傳送帶上只留下合格品。根據示意圖及描述完成第5～6題。
C
解析　A：要把物體推出去，推桿長度要足夠。電機的位置會影響推桿行程。D：傳感器影響的是產品篩選子系統。
A.選擇推桿時，既要考慮電機1的位置又要考慮傳動帶的寬度
B.控制器的運行效率會影響產品識別的準確率
C.提高傳送帶傳送速度有利于推桿精準推下不合格產品
D.傳感器的可靠性對產品傳輸子系統沒有影響
6.(2023·2月浙南聯盟)下列關于產品篩選子系統控制分析中合理的是(　　)
A.傳感器檢測到的產品信號屬于該子系統干擾因素
B.電源電壓波動對該子系統的控制有影響
C.控制器發出的信號是控制量
D.該子系統屬于閉環控制系統
B
解析　產品信號是輸入量，輸出量是推桿動，電源電壓波動，會導致電子元件工作異常。
4
課時分層演練
基礎鞏固篇
能力提升篇
如圖所示的快遞分揀系統，包含快遞輸送子系統和抓取子系統，其工作過程為：快遞整齊排列在傳送帶上，輸送到掃描區，掃描儀掃描快遞上的條形碼后將相關信息輸送到工控機，工控機根據相關信息控制機械手，將快遞分揀到不同分揀框內。請根據示意圖和描述完成第1～2題。
B
A.掃描儀的掃描速度會影響分揀效率
B.機械手設計時不需考慮快遞的重量
C.掃描儀傳感器的可靠性會影響分揀系統的穩定性
D.設計系統時需根據傳送帶的運行速度計算出機械手的運行速度
解析　掃描儀的掃描速度會影響分揀效率，A正確；機械手設計時需考慮快遞的重量，B錯誤；掃描儀傳感器的可靠性會影響分揀系統的穩定性，C正確；設計系統時需根據傳送帶的運行速度計算出機械手的運行速度，D正確；因此答案選B。
2.下列關于抓取子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.掃描儀是該子系統的執行器
B.機械手是被控對象
C.條形碼打印錯誤是該子系統的干擾因素
D.掃描儀獲取的信息是輸入量
D
解析　抓取子系統執行器是機械手，A錯誤；被控對象是快遞，B錯誤；掃描儀獲取的條形碼信息是輸入量，條形碼打印錯誤不是干擾因素，C錯誤；掃描儀獲取的條形碼信息是輸入量，D正確，因此答案選D。
如圖所示是某門禁控制系統示意圖。該控制系統主要由單門控制器、電子閥門、進門刷卡器、出門按鈕、電鎖等部分組成。其工作原理是：出門按鈕被按下或者進門刷卡器讀取正確卡片信息后，單門控制器發出信號通過電子閥門使電鎖斷電，從而使電鎖失去吸力。當門禁控制系統出現故障時，可通過管理終端來分析出現故障的原因。根據示意圖及描述完成第3～4題。
C
解析　電子閥門的性能屬于該系統優化的影響因素。所以選C。
A.該系統可在各種高溫、潮濕、日曬等環境下正常使用，體現了系統的環境適應性
B.電子閥門損壞時門禁系統無法控制電鎖的通斷，體現了系統的整體性
C.電子閥門的性能屬于該系統優化的約束條件
D.該系統在門內不需要刷卡只需按出門按鈕就可打開電鎖，體現了系統的目的性
4.下列關于該門禁控制系統的分析中正確的是(　　)
A.控制方式屬于閉環
B.控制量是單門控制器發出的信號
C.控制器為管理終端
D.執行器是電子閥門
D
解析　門禁控制系統中控制器是單門控制器，執行器是電子閥門，被控對象是電鎖。控制方式為開環控制。控制量為電子閥門產生的量。所以選D。
(2023·3月寧波十校)如圖所示的現代工業化養雞場，包含通風、溫度、濕度、光照等子系統。溫度控制系統的工作過程：當傳感器檢測到養雞場內溫度未達到設定值時，環境控制儀發出控制信號，控制熱水供暖系統或降溫濕簾等工作，以使養雞場內溫度達到設定值。請根據示意圖和描述完成第5～6題。
C
A.通風、溫度、濕度、光照等子系統互不影響
B.設計該系統時，既要考慮溫度控制系統，又要考慮濕度控制系統，體現了系統分析的綜合性原則
C.設計光照控制系統時需要考慮外界光照強度
D.為了提高該系統冬天的升溫效果，合理的措施是增大風機排風量或者啟動降溫濕簾
5.下列關于現代工業化養雞場各子系統設計與分析中恰當的是(　　)
解析　系統內子系統是互相影響的。溫度控制系統和濕度控制系統是系統的子系統，設計該系統時，既要考慮溫度控制系統，又要考慮濕度控制系統，沒有體現系統分析的綜合性原則 。設計光照控制系統時需要考慮外界光照強度。為了提高該系統夏天的降溫效果，合理的措施是增大風機排風量或者啟動降溫濕簾。
6.下列關于養雞場內的溫度控制系統的分析中合理的是 (　　)
A.養雞場是被控量
B.環境控制儀發出的控制信號是控制量
C.該控制系統是開環控制系統
D.室外溫度屬于干擾因素
D
解析　養雞場內的溫度控制系統目的使養雞場內溫度達到設定值，該控制系統是閉環控制系統，其被控對象是養雞場，環境控制儀是控制器，控制量指執行器的輸出信號。室外溫度屬于干擾因素。所以選D。
(2023·3月溫州二模)如圖所示為增程式混動汽車電池電量管理系統示意圖。該系統由增程式電量控制子系統、能量回收子系統及停車充電子系統組成。汽車在行駛過程中，當實際電池電量低于設定值時，增程控制子系統的控制器會啟動內燃機驅動發電機給動力電池充電；當實際電池電量充足時，自動停止發電。汽車減速時，能量回收子系統的控制器控制驅動電機給動力電池反向充電。停車時可通過充電器給動力電池充電。請根據示意圖和描述完成第7～8題。
B
A.低電量設定值可設計成允許司機自行更改，滿足不同路況下的駕駛需求
B.電池電量低于設定值時，自動啟動內燃機保證電力供應，體現了系統的環境適應性
C.該系統由增程式電量控制子系統、能量回收子系統及停車充電子系統組成，體現了系統的整體性
D.內燃機驅動的發電模塊是影響該能量管理系統優化的因素
解析　電池電量低于設定值，自動啟動內燃機供電，不能體現其環境適應性，環境適應性指外界環境發生變化時，系統能自我調整。這里的電池電量變化不屬于外環境。
A.內燃機和發電機為該控制系統的被控對象
B.司機踩下加速踏板是該控制系統的干擾因素
C.實際電池電量為該控制系統的輸出量
D.電池電量傳感器可作為該控制系統的反饋裝置
A
解析　該電量控制系統的被控對象為電池，輸出量為實際電量，電池電量傳感器為反饋裝置；司機踩下加速踏板，改變了電池電量(輸出量)，所以是干擾因素。
A.該系統優化的目標為車輛能夠順暢進出停車場
B.停車場現有通道是該系統優化的約束條件
C.在停車場出入口加裝車輛進出實時信息提示裝置以實現優化
D.系統優化時，先考慮優化所需的成本，再考慮車輛進出的效率，體現了系統分析的整體性原則
D
解析　系統分析整體性原則是指系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。而“所需的成本”與“車輛進出的效率”是系統優化所需考慮的兩個目標，而不是整體和局部的關系，需要綜合分析統籌兼顧，體現了系統分析的綜合性原則。所以選D。
A.可用蜂鳴器作為被控對象
B.可用溫度和濕度傳感器獲取控制系統輸入量
C.該系統宜采用開環控制方式
D.環境溫濕度變化不屬于該控制系統的干擾因素
A
解析　設計棉花溫濕度檢測顯示系統，系統輸出的是溫濕度，控制系統的被控對象應是顯示裝置而不是蜂鳴器。所以選A。
如圖所示的雞蛋分揀系統，包含托盤輸送子系統、圖像分析子系統和機械臂分揀子系統。工作過程：位置傳感器1檢測到托盤時，傳送帶1暫停，PLC控制相機拍攝雞蛋透光圖像并傳送至計算機，計算機運行圖像識別算法識別出裂殼蛋并發送其在托盤中的孔位信息給PLC；當存在裂殼蛋的托盤輸送至傳感器2時傳送帶2暫停，PLC根據孔位信息控制機械臂將裂殼蛋依次揀至收集盒。請根據示意圖及描述完成第11～12題。
A
11.下列關于該雞蛋分揀系統的設計與分析中合理的是(　　)
A.上料前應當設置雞蛋自動清洗裝置
B.為了提高裂殼蛋揀出率，可適當提升傳送帶的運行速度
C.為了優化成本，可用單個電機驅動兩條傳送帶
D.圖像識別算法的優劣會影響攝像機的使用壽命
解析　提高裂殼蛋揀出率，裂殼蛋應清晰，所以上料前應當設置雞蛋自動清洗裝置易于裂殼蛋的識別，但適當提升傳送帶的運行速度，不能提高裂殼蛋的識別速度；單個電機不能驅動兩條傳送帶；圖像識別算法的優劣不會影響攝像機的使用壽命。所以選A。
A.輸入量是裂殼蛋孔位信息
B.傳感器2松動偏移是干擾因素
C.控制器是計算機
D.控制方式是開環控制
C
解析　分揀控制子系統其工作時PLC 根據孔位信息控制機械臂將裂殼蛋依次揀至收集盒，其是開環控制系統，裂殼蛋的孔位信息是輸入量， PLC是控制器，機械臂是執行器。傳感器2松動偏移會造成在裂殼蛋的托盤位置偏移，進而裂殼蛋的孔位偏移，裂殼蛋不會揀出，因此是干擾因素。所以選C。
(2023·4月紹興市適應性)如圖所示的貨箱封裝檢測分揀系統(圖a為系統示意圖，圖b為系統框圖模型)，包含貨箱傳輸子系統、封裝子系統和分揀子系統。其工作過程為：待封貨箱等間距整齊排列在傳送帶Ⅰ上，當位置檢測器檢測到貨箱時，傳送帶Ⅰ暫停；工控機控制機械手對貨箱進行封裝；封裝檢測器檢測貨箱是否封裝完好并將檢測信息傳遞至工控機，若貨箱未封裝好，則工控機控制推動桿將未封裝好的貨箱推至傳送帶Ⅱ上，若貨箱封裝完好，則推動桿不推動貨箱。請根據示意圖和描述完成第13～14題。
D
解析　這是工控機計算，不是人分析計算系統。
A.系統設計要從整體出發，以快速有效地封裝貨箱、分揀貨箱為目標
B.系統分析過程中建立了系統框圖模型，屬于建模的分析方法
C.系統設計要考慮貨箱傳輸子系統與分揀子系統之間的相互影響
D.工控機可根據計算模型分析出貨箱是否封裝好，體現了系統分析的科學性原則
14.下列關于分揀子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.輸入量為位置檢測器傳遞給工控機的信號
B.分揀速度是分揀子系統的被控量
C.分揀子系統采用的是開環控制方式
D.貨箱是否封裝好屬于分揀子系統的干擾因素
C
解析　注意這里有兩個控制系統。分揀子系統的輸入量是封裝是否完好，控制器是工控機，執行器是推動桿，被控量是不推或推到傳送帶2上。所以這是開環，D這是輸入量本身的變化。
A.改變桿2桿3的長度，可以實現皮帶的不同舒張
程度，體現系統的目的性
B.絲杠螺紋長度的確定要考慮到桿2和桿3的長度，
體現了系統的相關性
C.底座的穩定性不屬于系統優化的影響因素
D.皮帶的彈性屬于系統優化的約束條件
C
解析　C項：底座的穩定性對皮帶舒張控制的可靠性存在影響；D項：對于給定的皮帶，其彈性不可改變，在皮帶舒張控制系統的優化過程中屬于約束條件。
16.小明想設計一個噴泉噴水控制系統，下列關于噴泉噴水控制系統的分析中合理的是(　　)
D
A.在噴頭附近安裝傳感器，有聲音響起時開始噴水，聲音結束時停止噴水
B.可以用水泵控制開關，控制水的流量和噴泉的高度，所以水泵為控制器
C.噴頭的形狀和旋轉方向控制噴泉的噴水形態，所以噴頭是執行器
D.增加燈光控制系統，實現燈的閃爍和顏色變化，提高噴泉的觀賞效果
解析　A項：由聲音信號控制噴水狀態易受干擾(如水流的聲音)，從控制系統設計的角度考慮，此處所安裝的傳感器可檢測音量強弱，由音量強弱控制水柱的高低；B項、C項：水泵為執行器，噴頭為被控對象。
如圖所示為某全自動標簽回卷控制系統，其工作過程為：傳感器探測標簽的邊緣，測得標簽的實際位置并與設定位置進行比較，將兩者的偏移量轉換成相應的電信號，再將電信號輸送至控制器，經控制器放大、校準后，驅動電機將標簽紙校準至設定位置。請根據示意圖和描述完成第17～18題。
B
A.該標簽回卷控制系統由電源、位置傳感器、電機、支架等部件組成，體現了系統的整體性
B.設計該回卷控制系統時，需要對回卷速度、電機驅動行程、標簽偏移量等數據反復論證，體現了系統分析的綜合性原則
C.該系統適配市面上大多數尺寸的標簽紙，體現了系統的環境適應性
D.驅動電機的工作精度是該系統優化的影響因素
解析　設計該回卷控制系統時，需要對回卷速度、電機驅動行程、標簽偏移量等數據反復論證，體現了系統分析的科學性原則而不是綜合性原則。所以選B。
A.該系統的控制量為標簽的實際位置
B.電源電壓波動屬于該系統的干擾因素
C.電機屬于該控制系統的執行器
D.該系統的輸出量對控制過程有直接影響
A
解析　標簽回卷控制系統是閉環控制系統，輸出量對控制過程有直接影響，該控制系統的執行器是電機，控制量為電機的轉動量而不是標簽的實際位置，標簽的實際位置是被控量(輸出量)。所以選A。
如圖所示是某注肥控制系統，該系統包含定量注肥控制子系統和過壓保護控制子系統。定量注肥控制子系統的工作過程為：通過流量傳感器獲取系統實際排出的施肥量，與設定值進行比較來控制壓力泵，從而精確控制施肥量。過壓保護控制子系統的工作過程為：壓力正常時，電磁閥處于關閉狀態，當管道意外堵塞或注肥口關閉，管內壓力增大超過安全值時，控制器控制繼電器打開電磁閥，使管道內的液態肥料部分回流。請根據示意圖和描述完成第19～20題。
D
A.精確控制施肥量，體現了系統的目的性
B.壓力泵需要定期維護，體現了系統的動態性
C.流量傳感器的靈敏度是該系統優化的影響因素
D.設計該系統既要考慮顯示器，又要考慮壓力泵等，體現了系統分析的綜合性原則
解析　A選項精確控制施肥量是系統的功能，體現系統的目的性，正確；B選項定期維護，體現系統的發展變化，是動態性，正確；C選項流量傳感器影響系統的施肥量，又不是系統的輸入量，其靈敏度會對系統優化的目標產生影響，正確；D選項顯示器和壓力泵是系統中的要素，而非系統要實現的目標，系統分析的綜合性原則是統籌兼顧系統的多個目標，說法錯誤。
20.以電磁閥為被控對象，下列關于過壓保護控制子系統的分析中正確的是(　　)
A.控制量為電磁閥的開閉
B.輸入量是設定的管內壓力安全值
C.控制方式屬于閉環控制
D.繼電器工作異常屬于該系統的干擾因素
D
解析　A選項以電磁閥為被控對象，電磁閥的開閉是輸出量而非控制量，說法錯誤；B選項題干描述“管內壓力增大超過安全值時，控制器控制繼電器打開電磁閥”，輸入量是管內實際壓力值，而不是設定值，說法錯誤；C選項輸入量是管內實際壓力值，輸出量是電磁閥的開閉，是開環控制而非閉環，說法錯誤；D選項繼電器工作異常會影響系統的輸出有非輸入量，所以屬于該系統的干擾因素，說法正確。
如圖所示是汽車雨刮器控制系統示意圖，該系統可手動調節雨刮器的轉動速度，也可調節為自動模式。根據雨量的大小自動調節雨刮器轉動的速度。請根據示意圖和描述完成第21～22題。
B
A.電動機發生故障時，雨刮器就無法正常工作，體現了系統的整體性
B.雨量傳感器損壞時，還能手動調節正常工作，體現系統環境適應性強
C.雨滴感應系統能夠自動根據雨量大小調節雨刮速度，體現了系統的目的性
D.該系統可分為無極調整模式間歇雨刮器子系統和雨滴感應式間歇雨刮器子系統
解析　雨量傳感器損壞時，還能手動調節正常工作，體現了系統的目的性而不是環境適應性。所以選B。
22.雨滴感應式間歇雨刮器子系統的工作原理為：雨滴感應器檢測雨量的大小轉化為電信號通過控制電路調節雨刮器電動機轉速從而調節雨刮器速度。下列關于該系統說法正確的是(　　)
A.控制量是雨刮器電動機的轉速
B.被控對象是雨刮器電動機
C.該控制系統為閉環控制系統
D.進入隧道后雨刮器停止為該系統的干擾因素
A
解析　雨滴感應器檢測雨量的大小是輸入量，雨刮器速度是輸出量，被控對象是雨刮器，控制電路是控制器，雨刮器電動機是執行器，控制量是雨刮器電動機的轉速，該控制系統為開環控制系統；進入隧道后雨刮器停止是雨滴感應器沒有檢測到雨量，而不是該系統的干擾因素。所以選A。
如圖所示的對焊機是利用兩工件接觸面之間的電阻，瞬間通過大電流，使兩個互相對接的金屬工件接觸面瞬間發熱至融化并融合。為了操作安全，設置了安全保護控制子系統。工人把被焊工件放置在焊接臺上后，僅當光柵傳感器檢測到焊接區沒有障礙物且雙手同時撥開兩側的微動開關后焊接電極才能下降完成焊接。請根據示意圖及描述完成第23～24題。
C
23.下列關于對焊機焊接系統的說法中，正確的是(　　)
A.焊接不同材料的工件需要設置不同的電流，體現了系統的環境適應性
B.焊接過程中檢測到障礙物，對焊機立即停止焊接，體現了系統的相關性
C.通過計算和試驗數據，編寫控制程序，體現了系統分析的科學性原則
D.兩工件接觸面的平整度會影響焊接的質量，是該系統優化的約束條件
解析　不同材料的工件需要操作工設計不同的電流參數。而系統的環境適應性，強調外界環境的變化、系統適應外界環境的變化。兩者并無邏輯關聯，A項錯誤；障礙物為外界環境因素，而系統的相關性為系統內部之間的關聯。概念不符，B項錯誤，應為系統的目的性；工程師需要計算和調試數據，并編寫、調試控制程序，屬于對焊接機焊接程序的設計(軟硬件結合)，屬于系統分析或系統優化、體現科學性原則，C項正確；工件表面的平整度可在焊接前通過人為檢測、加工來改進而產生影響，是影響因素，D項錯誤。
24.下列關于安全保護控制子系統的分析中，正確的是(　　)
A.控制方式屬于閉環控制
B.被控對象是焊接電極
C.執行器是微動開關
D.控制量是光柵傳感器的輸出信號
B
解析　安全保護控制子系統的啟動機制為：光柵傳感器檢測到焊接區沒有障礙物且雙手同時撥開兩側的微動開關(條件，即輸入量)，才啟動電機(執行器)讓焊接電極(被控對象)下降進行焊接(結果，即輸出量)，否則不下降進行焊接。輸入與輸出一一對應，是一種 Y / N 的結果控制，為開環控制系統，因此選B。
夏天將至，小鄭學習了《通用技術》中的系統和控制相關知識后，計劃制做一款桌面型半導體制冷冰箱。他采購了大功率開關電源、溫度探頭、溫控儀、制冷模組和泡沫箱。大功率開關電源同時給溫控儀和制冷模組供電。泡沫箱設計成冰箱的箱體。當溫度探頭采集到的信號高于設定值時，溫探儀接通制冷模組的電源開始制冷，當溫度下降到設定值時，停止制冷。請根據示意圖及其描述完成第25～26題。
C
解析　系統分析綜合性原則是盡可能實現系統中的多個目標，溫控儀和制冷模組不是系統的目標，且大功率開關電源是系統的要素而不是系統的整體，所以C說法錯誤。
A.制冷模組損壞，冰箱無法制冷，體現了系統的整體性
B.需要定期處理制冷模組上結的霜，體現了系統的動態性
C.選擇大功率開關電源時，既要考慮溫控儀，也要考慮制冷模組，體現系統分析綜合性原則
D.溫度探頭的性能屬于影響系統優化的因素
A.溫度探頭參與反饋
B.控制器是大功率開關電源
C.執行器是制冷模組
D.泡沫箱外界溫度變化屬于干擾因素
B
解析　題干中描述：“溫度探頭采集到的信號高于設定值時，溫探儀接通制冷模組的電源開始制冷，當溫度下降到設定值時，停止制冷。”可以分析該控制系統是一個閉環控制，輸出量是泡沫箱的溫度，所以A選項和D選項正確；題干中描述：“溫探儀接通制冷模組的電源開始制冷”，控制器是溫控儀，執行器是制冷模組，所以B選項錯誤。
如圖所示是某快速熱水器控制系統組成示意圖。當進水管有冷水注入時，霍爾元件檢測有無水流信息，溫度傳感器檢測水溫信號，控制芯片會根據設定的溫度和進水溫度發出指令吸合1－3個繼電器，啟動相應的加熱器加熱。當加熱器加熱時，如果感應線圈感應到總線的電流過高，控制芯片會接收到故障信號，發出報警信號。當溫度過高時，限溫器會斷開火線，確保電路的安全。 請根據示意圖及描述完成第27～28題。
B
A.該系統由水溫控制、報警控制和電流過載
保護等子系統組成，體現了系統的整體性
B.夏天和冬天，系統啟動的加熱管數量不一樣，體現了系統的環境適應性
C.系統會根據進水溫度和設定溫度，調節吸合繼電器數量，保證出水的恒溫，體現了系統的目的性
D.在設計系統時需綜合考慮熱水器的價格、性能和耗電，體現了系統分析的綜合性原則
解析　系統的環境適應性的定義：外界環境變化，系統為適應環境，系統功能和各部分關系產生變化。加熱管數量屬于系統內部組件，無法體現系統的環境適應性，B選項錯誤。
A.霍爾元件檢測的是輸入信號
B.霍爾元件輸出的是數字信號，溫度傳感器輸出的是模擬信號
C.繼電器和加熱器是這個控制系統的執行器
D.控制芯片發出一個異常指令，屬于該控制系統的干擾因素
D
解析　D選項，干擾因素的定義是除輸入量以外，一切引起輸出量變化的各種因素稱為干擾因素。溫度控制系統是熱水器控制系統的子系統，該控制器控制3個輸出，異常指令不一定會對溫度控制系統輸出量造成影響，因此無法確定為干擾因素。
爆燃是汽油發動機最有害的故障現象之一。發動機產生強烈爆燃時會引起缸體過熱、功率下降、排氣管冒黑煙，嚴重時會損壞機件。爆燃控制系統的組成如圖所示，其工作過程：爆燃傳感器安裝在發動機的缸體上，把缸體的振動信號轉換成電信號輸入ECU，信號經濾波及放大處理后，與設定的振動范圍進行比較，根據比較結果判定有無爆燃及爆燃強度，通過點火提前角的調整，使發動機振動處于合理范圍內，從而避免強烈爆燃。請根據示意圖和描述完成第1～2題。
解析　ECU通過積分電路精確判斷有無爆燃及爆燃強度，是系統的功能，體現系統的目的性而不是系統分析的科學性原則。所以選B。
A.傳感器故障將導致爆燃發生，影響發動機高效運行，體現系統的整體性
B.ECU通過積分電路精確判斷有無爆燃及爆燃強度，體現系統分析的科學性原則
C.點火裝置的響應速度會影響該控制系統的效率
D.發動機設計的技術規范是設計該系統的約束條件
B
2.下列關于該發動機爆燃控制系統的工作過程分析合理的是(　　)
A.爆燃傳感器檢測到的信號是被控量
B.發動機的振動信號是輸入量
C.點火裝置是被控對象
D.通過點火提前角的調整，實現了開環控制
A
解析　輸入量是振動的范圍而不是發動機的振動信號，爆燃傳感器檢測到的信號是被控量，被控對象是發動機缸體而不是點火裝置，輸出應在一個合理范圍內，是閉環控制系統而不是開環控制系統。所以選A。
(2023·臺州二模)如圖所示的電容檢測切斷系統，包含電容傳送子系統、電容檢測子系統和電容切斷子系統。其工作過程：上一道工序完成的一組6個電容通過傳送帶傳送到探針位置，傳送帶暫停；探針下降檢測，檢測數據傳送給工控機；傳動帶繼續運行，當電容傳送到切刀位置，傳送帶暫停，工控機根據檢測數據判斷不合格電容的位置，控制相應位置的切刀下降，切斷不合格電容，合格電容繼續傳送到下一道工序。請根據示意圖和描述完成第3～4題。
B
解析　不合格電容的位置對電容檢測切斷系統無關。
A.切刀使用一段時間后，刀頭變鈍，體現了系統的動態性
B.不合格電容的位置是該系統進行優化時的影響因素
C.探針的檢測會影響切刀的工作，體現了系統的相關性
D.工控機對電容檢測數據的計算比較，不能體現系統分析的科學性原則
4.下列關于電容切斷子系統控制的分析中合理的是(　　)
A.探針的升降是該子系統的輸入量
B.切刀卡住是該子系統的干擾因素
C.合格的電容是該子系統的輸出量
D.電容切斷子系統采用了閉環控制方式
B
解析　不合格電容的位置是輸入量，工控機是控制器，切刀是執行器，被控對象是不合格電容，輸出量是不合格電容被切斷，為開環控制。所以B正確。
(2023·4月嘉興二模)如圖所示是飛機仰俯角自動控制原理圖，它通過控制飛機升降舵的偏轉，改變飛機的仰俯角，其工作過程是：當垂直陀螺儀檢測到飛機的仰俯角與設定角度不同時，陀螺儀電位器有電壓信號輸出，放大器放大電壓信號驅動舵機，舵機推動升降舵偏轉，穩定飛機的仰俯角。請根據圖示及其描述完成第5～6題。
D
A.在系統分析的基礎上，完成該系統的設計
B.飛機仰俯角的變化會影響升降舵的偏轉
C.陀螺儀電位器的參數與飛機仰俯角的設定有關
D.陣風和氣流屬于該系統優化的影響因素
解析　影響系統優化的因素是指對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。陣風和氣流會影響飛機的俯仰角，且不能人為調節的，是系統優化的約束條件而不是影響因素。所以選D。
A.垂直陀螺儀檢測的是該控制系統的被控量
B.電源電壓的變化屬于該控制系統的干擾因素
C.放大器輸出的信號屬于該控制系統的控制量
D.飛機仰俯角自動控制系統屬于閉環控制系統
C
解析　飛機仰俯角自動控制系統可以穩定飛機的俯仰角，屬于閉環控制系統；垂直陀螺儀檢測的是該控制系統的被控量(輸出量)；電源電壓的變化屬于該控制系統的干擾因素；該控制系統的控制量是升降舵的偏轉量不是放大器輸出的信號。所以選C。
如圖是汽車安全帶預警控制系統的工作流程圖，當系統檢測到安全帶未系且滿足一定條件時，預警單元報警。請根據示意圖完成第7～8題。
D
解析　綜合多方案優點，體現了綜合性原則。
A.選擇座椅傳感器，要考慮ECU型號，體現系統
的相關性
B.當車速大于5 km/h且安全帶未系時，預警單元能夠報警，體現了系統的目的性
C.系統設計時，進行建模測試評估，確立最適合的預警系統，體現了系統分析的科學性原則
D.在設計該系統時，綜合了多種方案的優點，不能體現系統分析的綜合性原則
A.ECU判斷是否具備報警的條件
B.預警單元只負責對被控對象輸出控制量
C.座椅無人或車速小于5 km/h，預警單元一定不報警
D.座椅有人且安全帶未系，預警單元也不一定報警
B
解析　預警單元不但負責對被控對象輸出控制量，還要對檢測輸入量進行判斷，因此B錯誤。
(2023·4月稽陽聯誼)如圖所示為一種正弦溫度控制系統。通過計算機或函數信號發生器均可以向PID控制器輸入正弦溫度的參數，兩種輸入方式由開關切換。PID控制器通過一定的算法處理傳感器的檢測結果與輸入參數的偏差，從而發出指令。雙向電源驅動器根據指令輸出雙通道電流，電流流過TEC制冷片，使其溫度符合輸入的目標參數。請根據圖和描述完成第9～10題。
A.設計時應該以實現TEC制冷片的恒定溫度控制為主要目標
B.設計時應該考慮系統的各軟件、硬件之間是否兼容
C.電源驅動器的可靠性對系統工作的穩定性有影響
D.PID控制器的算法是系統控制性能優化的影響因素
A
解析　根據選項間的排除法并結合答案，A的錯誤在于控制的并不是TEC制冷片的恒定溫度，應該是區間溫度控制或是控制溫度由輸入的正弦溫度參數決定，而不是恒定某個值。
10.關于該控制系統，下列從控制角度的分析中恰當的是(　　)
A.輸入的正弦溫度參數是被控量，雙通道電流是控制量
B.TEC制冷片是執行器，電源驅動器是被控對象
C.函數信號發生器是反饋裝置，計算機是控制器
D.環境溫度波動對傳感器輸入輸出曲線的影響是干擾因素
D
解析　A.輸入的正弦溫度參數是設定量，在閉環控制系統中它是輸入量，錯誤；B.TEC制冷片的溫度是控制目的，所以TEC制冷片是被控對象，電源驅動器是執行器，錯誤；C.函數信號發生器和計算機是輸入設備，錯誤；D正確。
(2023·4月天域聯盟)如圖所示是某注肥控制系統，該系統包含定量注肥控制子系統和過壓保護控制子系統。定量注肥控制子系統的工作過程為：通過流量傳感器獲取系統實際排出的施肥量，與設定值進行比較來控制壓力泵，從而精確控制施肥量。過壓保護控制子系統的工作過程為：壓力正常時，電磁閥處于關閉狀態，當管道意外堵塞或注肥口關閉，管內壓力增大超過安全值時，控制器關閉壓力泵，并控制繼電器打開電磁閥，使管道內的液態肥料部分回流。請根據示意圖及描述完成第11～12題。
A.繼電器和電磁閥的工作參數要匹配，體現了系統的相關性
B.選擇壓力泵時，需要考慮它的功率
C.流量傳感器的可靠性對過壓保護控制子系統的工作基本沒有影響
D.設計該系統時，既要考慮檢測裝置，又要考慮壓力泵等，體現了系統分析的綜合性原則
D
解析　D.壓力泵是要素不是目標，因此無法體現系統分析的綜合性原則。
12.下列關于定量注肥控制子系統的分析中正確的是(　　)
A.執行器是電磁閥
B.流量傳感器檢測到的施肥量是輸入量
C.控制量是經過壓力泵的肥料流量
D.通過PLC控制器改變設定值屬于該系統的干擾因素
C
解析　定量注肥控制子系統閉環控制系統，其控制方框圖如圖所示：
通過PLC控制器改變設定值，不屬于干擾因素，D錯。綜合方框圖可知，C正確。
(2022·12月浙江省方向性測試)曳引式電梯有電氣控制系統、曳引機控制系統、導向系統、轎廂系統等八大子系統。該系統工作過程：當有人在門廳按下外呼按鈕[↑]、[↓]，控制柜確認目標層，曳引機開始工作，通過曳引鋼絲繩驅動轎廂運動，轎廂到達每一樓層都會觸發平層開關，從而讓控制柜判斷電梯是否需要減速并制動，直至停在目標層。請根據描述完成第13～14題。
13.下列關于曳引式電梯系統的分析中，正確的是(　　)
A.曳引式電梯由電氣控制系統、曳引機控制系統、導向系統、轎廂系統等八大系統組成，體現了系統分析的整體性原則
B.通過外呼按鈕[↑]、[↓]可以確認目標層，體現了系統的目的性
C.當曳引鋼絲繩斷裂，限速器安全鉗系統啟動，將電梯卡死在導軌上，體現了系統的環境適應性
D.在安裝調試時，需要根據層高、電機功率、平層開關位置等設定電梯的運行時間，體現了系統分析的科學性原則
D
解析　A.系統分析的整體性原則指的是系統在分析過程中要先整后分，選項中表達是該系統由多個子系統組成，體現了系統的整體性，不是系統分析的整體性。B.通過外呼按鈕[↑]、[↓]可以確認目標層，是子系統的功能，不是整個電梯系統的功能，因此沒有體現曳引式電梯系統的目的性。C.系統的環境適應性指的是當外部環境發生變化時，該系統能否適應其變化，題中是系統自身的故障導致的，非外部環境變化引起，因此不能體現系統的環境適應性。
A.外呼按鈕[↑]輸入的信號是該控制子系統的輸入量
B.該控制系統的控制方式是開環控制系統
C.曳引機的轉動屬于控制量
D.供電電壓波動屬于該控制系統的干擾因素
C
解析　曳引式電梯系統的控制目的是當有人在門廳按下外呼按鈕時，控制電梯停在目標層，輸入量是外呼按鈕的輸入信號，輸出量是曳引機是否停止，輸出量不影響控制過程，是開環控制系統；供電電壓的波動會影響電梯的運行，屬于干擾因素。
如圖所示為某小區的一款人臉識別門禁系統，該系統主要由人臉識別儀、控制芯片、電動機、三輥閘、散熱風扇、電源等部分構成。當識別儀檢測到人臉信號時，控制芯片將當前人臉信息與數據庫中的人臉信息進行比較，如果為小區人員就控制電機運作，帶動三輥軋轉動，人可通過。請根據描述完成第15～16題。
B
解析　系統分析的整體性原則首先著眼于系統整體，先分析整體再分析部分，B選項中的電源和識別儀精度沒有部分和整體的關系，說法錯誤。
A.攝像頭的清晰程度屬于該系統優化的影響因素
B.設計系統時，先考慮電源，再考慮識別儀精度，體現了系統分析的整體性原則
C.該系統在長時間使用后，三輥閘會松動，體現了系統的動態性
D.天變黑時，識別儀用閃光燈補充亮度，體現了系統的環境適應性
16.下列關于該門禁控制系統說法中，正確的是(　　)
A.該控制系統為閉環控制系統
B.該控制過程中的被控對象是電機
C.該控制過程中的被控對象是小區人員
D.該控制系統中存在檢測裝置
D
解析　該人臉識別門禁系統輸入信號是人臉信號，控制器是控制芯片，電機是執行器，被控對象是三輥軋，無反饋，是一個開環控制系統，檢測裝置檢測輸入信號，所以答案選D。
如圖所示為可變槳距恒定功率風力發電控制系統。當功率傳感器檢測到發電功率高于設定值時，變漿控制器控制調速裝置改變槳距角β使風輪轉速減慢，降低發電機的發電功率，反之則反向改變漿距角β使風輪轉速加快，提高發電功率，使發電機的發電功率保持在設定值附近。請根據示意圖和描述完成第17～18題。
17.下列關于該風力發電控制系統的分析中正確的是(　　)
A.風力的變化是恒定功率控制系統的干擾因素
B.系統能根據功率的偏差值調整槳距角，體現了系統分析的科學性原則
C.要提高系統控制精度，風的大小是影響該系統優化的主要因素
D.系統能根據風力大小改變槳距角，體現系統的相關性
A
解析　A選項：恒定功率控制系統是閉環控制系統，因此風力變化不屬于輸入量，會對輸出產生影響，屬于干擾因素，正確；B選項：系統根據功率偏差調整槳距角，不是人在設計系統時進行的分析，不能體現系統分析的科學性原則，錯誤；C選項：風的大小是不能人為調節的，因此為約束條件，不是影響因素，錯誤；D選項：系統能根據風力大小改變槳距角，是系統的功能體現系統的目的性，與相關性無關，錯誤。
A.該系統為閉環控制系統
B.系統的被控對象是發電機
C.被控量是實際發電功率
D.系統只需功率傳感器即可完成反饋過程
D
解析　該系統的控制方框圖
反饋是檢測輸出關與設定值進行比較，只有傳感器不能完成反饋過程，D錯誤。
如圖所示為零位法扭動式熱天平稱重系統，試樣置于電爐中加熱，溫度記錄子系統通過熱電偶記錄其溫度；光源、遮光片和光電池構成光電子系統，用于控制天平梁的位置。當試樣因化學變化發生重量變化時，天平梁偏離平衡位置，光電池上下兩部分的光照面積不同，光電池就有信號輸出，伺服放大器根據光電池信號調節線圈電流，使天平梁恢復至平衡位置。流過線圈的電流大小正比于重量變化，從而實現在加熱過程中連續稱量試樣質量。請根據示意圖和描述完成第19～20題。
19.下列關于該零位法扭動式熱天平稱重系統的說法中正確的是(　　)
A.先考慮天平梁的偏移幅度，再考慮光電池檢測天平梁的位置，體現了系統分析的整體性原則
B.當試樣發生重量變化時，線圈電流也會變化，體現了系統的相關性
C.通過計算電流大小確定試樣重量變化，體現了系統分析的科學性原則
D.在不同的室溫下，電爐內均能保持恒溫，體現了系統的環境適應性
D
解析　A項并非先考慮整體再考慮部分；B項體現動態性；C項并非系統分析；D項適應“不同的室溫”體現環境適應性。
A.被控對象是天平梁
B.控制器是溫度控制器
C.控制量是流過線圈的電流大小
D.控制方式屬于閉環控制
B
解析　B項，控制器應該是伺服放大器。
“無線遠傳燃氣表抄控系統”改變了傳統人工入戶抄表收費的方式，無線遠傳燃氣表是以膜式燃氣表為計量基表，加裝流量信號采集模塊、無線射頻傳輸模塊、閥門控制模塊及電源管理模塊等所組成的新型智能燃氣表。其中閥門控制模塊的過程是：當流量傳感器采集到用戶所用氣量將要達到預付費時報警，達到后并將該信號傳給表內控制器，控制器通過電磁線圈來推動活塞桿關閉閥門。請根據示意圖和描述完成第21～22題。
21.下列關于該“無線遠傳燃氣表抄控系統”的說法中正確的是(　　)
A.該系統由計量基表、加裝流量信號采集模塊、無線射頻傳輸模塊、閥門控制模塊及電源管理模塊組成，體現了系統的整體性原則
B.當電源管理模塊出問題后，會影響遠程抄控，體現了系統的整體性
C.與人工抄表相比，該系統不易出現誤差，體現了系統的創新性
D.無線射頻傳輸器件具有收發信號功能，體現了系統的目的性
B
解析　系統由計量基表、加裝流量信號采集模塊、無線射頻傳輸模塊、閥門控制模塊及電源管理模塊組成，沒有體現系統的整體性；當電源管理模塊出問題后，會影響遠程抄控，體現了系統的整體性；與人工抄表相比，該系統不易出現誤差，體現了系統的目的性；無線射頻傳輸器件具有收發信號功能，體現了子系統的目的性。所以選B。
22.下列關于“閥門控制模塊”子系統的分析中正確的是(　　)
A.該閥門控制模塊子系統的輸入量是設定氣量
B.預付款多少是該系統的干擾因素
C.無線射頻傳輸模塊出現故障，不會影響該子系統的工作
D.該控制系統的控制量是活塞桿的運動量
D
解析　閥門控制模塊被控對象是閥門，執行器是電磁線圈及活塞桿，控制量是活塞桿的運動量，輸入量是流量傳感器采集的用戶所用氣量和預付費氣量。所以選D。
如圖所示是藥粉干燥分離控制系統示意圖。工作時，注料泵向干燥塔注入濕料，PLC根據檢測裝置檢測到的出料口藥粉干燥程度，控制鼓風機風量以及注料閥門的開合程度，使藥粉的干燥程度符合設定范圍。同時，與物料接觸過夾帶藥粉的空氣，經過旋風分離器，使藥粉沉降重新回流進入干燥塔，廢氣再經水幕除塵器洗滌后排放。請根據示意圖和描述完成第23～24題。
A.具有藥粉干燥功能，體現了系統的目的性
B.鼓風機功率過小，導致藥粉過濕，體現了系統的整體性
C.廢氣經過水幕除塵器洗滌后排放，體現了系統的環境適應性
D.系統運行一段時間后，旋風分離器性能降低，體現了系統的動態性
C
解析 題干中第一句話描述“如圖所示是藥粉干燥分離控制系統示意圖”，所以該系統的整體功能是“藥粉干燥分離”，所以A選項正確；B選項是部分(要素)發生變化影響系統的整體功能的發揮，體現系統的整體性，選項正確；系統的環境適應性是指外界環境的變化會引起系統特性的改變；C選項中的描述沒有涉及外界的環境的變化，所以說法錯誤；D選項系統運行一段時間后，其性能發生了變化，體現了系統的動態性，說法正確。
24.下列關于藥粉干燥控制子系統的說法中正確的是(　　)
A.注料泵為執行器
B.該系統屬于開環控制系統
C.注料閥門的開合程度為輸入量
D.注入濕料的含水量屬于該系統的干擾因素
D
解析　藥粉干燥控制子系統使藥粉的干燥程度符合設定范圍，所以是一個閉環控制，藥粉是被控對象，輸入量是設定的干燥程度，輸出量是實際的干燥程度；直接作用在被控對象上的執行器是鼓風機和注料閥門，PLC是控制器，注入濕料的含水量會引起藥粉的干燥程度發生變化，所以是該系統的干擾因素，答案選D。
2022年北京冬奧會主媒體中心的智慧餐廳是一個24小時自動化運營的無人餐廳，除了刷臉進場、紅外測溫、自助結算無人工以外，消費者點單的餐品全部由機器人操作，無人工烹制，傳菜也被餐廳頂部的云軌系統所替代，無人工接觸。這些場景，既利于疫情防控，也方便人員就餐，是科技應用使食堂運營模式提升轉型的成功范例。請完成第25～26題。
D
A.該系統可以分為進場控制子系統、點餐結算子系統、烹制子系統和傳菜子系統等
B.系統設計時，既要考慮餐品的口味又要考慮烹制效率，體現了系統分析的綜合性原則
C.系統設計時，工程師采集大量數據進行分析計算，體現了系統分析的科學性原則
D.點餐系統的差錯會影響烹制系統的運行，主要體現了系統的整體性
解析　A選項：一個大的系統可以由負責不同功能的子系統構成，可以從本題干中看到智慧餐廳系統具備刷臉進場功能、點菜結算功能、機器人烹飪功能以及傳菜功能，這四大功能分別由不同的要素組成的子系統來完成，因此A正確。B選項：綜合性原則是指多方面考慮系統的目標或指標，實現統籌兼顧，不可顧此失彼，題干描述無誤，因此B正確。C選項：科學性原則是指運用統計、計算、數學建模等數學工具和科學方法對系統進行定量分析，題干描述無誤，因此C正確。D選項：題干中描述的點餐系統的差錯影響烹制系統的運行，是子系統與子系統之間的影響、聯系，屬于系統的相關性，因此答案為D。
26.刷臉進場的工作原理是：攝像頭檢測到人臉后，與控制系統內的人臉數據庫比較，比對符合即啟動電機打開道閘，讓人進入。若以道閘為被控對象，以下說法正確的是(　　)
A.控制系統檢測到人臉后需要與數據庫比較，因此是閉環控制
B.不同的人臉特征屬于該控制系統的干擾因素
C.該控制系統的控制量為電機接收到的信號
D.人臉信號采集的精確度是該系統優化的影響因素
D
解析　A選項：本題的輸入量為人臉信號，輸出量為道閘的打開，兩者之間沒有可比性，因此該控制系統為開環控制，A選項錯誤。B選項：干擾因素是指除了輸入量以外，引起被控量變化的各種因素，而不同的人臉特征屬于輸入量，因此B選項錯誤。C選項：控制量是執行器的輸出量，從題干中可知悉，本控制系統的執行器是電機，因此控制量是電機執行的速度/轉向，而不是輸入，C選項錯誤。D選項：系統的影響因素是指對優化結果產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。人臉信號采集的精確度會對識別結果、最后道閘是否打開造成影響，并且精準度是可以由設計者調節的，因此D選項正確。
如圖所示是經改進的某汽車自動清洗控制系統，其控制部分可分為噴水控制子系統和洗刷控制子系統。噴水控制子系統工作過程：PLC根據車輛檢測器檢測到汽車到位信號，控制清洗電機接通電磁閥產生高壓水，通過噴頭清洗車輛。洗刷控制子系統中，PLC控制刷子電機洗刷車輛。請根據圖及其描述完成第27～28題。
A.電磁閥出現故障會影響系統的清洗效果，體現了系統的整體性
B.車輛檢測器的目的是檢測車輛是否到位，體現了系統的目的性
C.PLC的控制精度屬于系統優化的影響因素
D.設計時根據水箱容量等數據匹配合適功率的清洗電機，體現了系統分析的科學性原則
B
解析　B選項中的“車輛檢測器”是汽車自動清洗控制系統中的要素，“檢測車輛是否到位”是要素的功能，不是系統整體的功能，B選項錯誤。
28.下列關于噴水控制子系統的分析中，正確的是(　　)
A.控制方式屬于閉環控制
B.執行器是刷子電機
C.控制量是PLC的輸出信號
D.清洗電機轉軸運轉不暢是該控制系統的干擾因素
D
解析　該控制系統的控制過程如下：
汽車到位信號→PLC→清洗電機、電磁閥→噴頭→清洗車輛。 轉軸運轉不暢影響清洗效果。
如圖所示為某物流自動分流系統的示意圖。其工作過程為：激光掃描儀對物品的條形碼進行識別，中央處理器將接收到的條形碼信息與預先設定的信息進行比較，控制伺服電機驅動擺輪轉動，使物品運動到相應的輸送帶上。請根據示意圖及其描述完成第 29～30題。
A.不同重量的物品，選用不同大小的擺輪，體現了系統的環境適應性
B.該系統能實現不同物品的自動分流，體現了系統的目的性
C.激光掃描儀長期使用后需要更換，體現了系統的動態性
D.伺服電機出現故障，自動分流將無法實現，體現了系統的整體性
A
解析　這是系統的功能，變化也是系統內的變化。屬于系統的目的性。D是局部損壞導致系統功能無法實現。
A.該系統為開環控制系統
B.條形碼信息變化是系統的干擾因素
C.擺輪的轉動角度為控制量
D.該控制系統存在檢測裝置
B
解析　該控制系統的工作過程為：條形碼信息—中央處理器—伺服電機、擺輪—物品—使物品運動到相應輸送帶上。因此條形碼信息變化屬于輸入量的變化。

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