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專題16　系統及其設計　控制及其設計
【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
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
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
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
(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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
【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
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
(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
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
(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
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
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
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
(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
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
(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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
“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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
專題16　系統及其設計　控制及其設計
基礎鞏固篇
1.B　[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.D　[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。]
3.C　[電子閥門的性能屬于該系統優化的影響因素。所以選C。]
4.D　[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。]
5.C　[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.D　[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。]
7.B　[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.A　[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.D　[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.A　[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。]
11.A　[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.C　[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。]
13.D　[這是工控機計算，不是人分析計算系統。]
14.C　[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.C　[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.D　[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。]
17.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，體現了系統分析的科學性原則而不是綜合性原則。所以選B。]
18.A　[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。]
19.D　[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.D　[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。]
21.B　[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.A　[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。]
23.C　[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.B　[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。]
25.C　[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.B　[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。]
27.B　[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.D　[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
1.B　[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.A　[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。]
3.B　[不合格電容的位置對電容檢測切斷系統無關。]
4.B　[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。]
5.D　[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.C　[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。]
7.D　[綜合多方案優點，體現了綜合性原則。]
8.B　[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。]
9.A　[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.D　[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。]
11.D　[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.C　[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。]
13.D　[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.C　[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。]
15.B　[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.D　[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。]
17.A　[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.D　[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。 ]
19.D　[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.B　[B項，控制器應該是伺服放大器。]
21.B　[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.D　[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。]
23.C　[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.D　[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。]
25.D　[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.D　[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。]
27.B　[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.D　[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。]
29.A　[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.B　[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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