专题七 系统与设计
考点集训
考点一 系统及其特性
1.(2022杭州二模,8)如图所示是自动点胶机系统示意图,包括物料混合子系统、注胶嘴位置控制子系统等。A、B料罐液体混合料分别通过传输管与一台计量泵连接,通过计量泵传输到直流电机搅拌器内,将两种液体进行充分混合,当涂胶时,打开注胶口,密封胶从注胶嘴流出。同步带上的传感器实时检测注胶嘴位置,经过PLC信号处理,驱动电机转动,带动带轮和同步带运动,使注胶嘴达到设定的位置。下列关于自动点胶机系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.计量泵出现故障会导致物料停止混合,体现了系统的相关性
B.搅拌器内的加热器能根据物料的温度进行加热,使物料混合时处于恒温状态,体现了系统的环境适应性
C.注胶嘴可以控制点胶的流量,体现了系统的目的性
D.注胶嘴要定期清洗防止堵塞,体现了系统的动态性
答案 B
2.(2022湖丽衢三地联考,8)如图所示为某光电门实验系统,由气垫导轨子系统和运动时间测量子系统构成。当气垫导轨上的滑块经过光电门1时,遮光条遮挡光线,数字计时器开始计时。当滑块到达光电门2时,数字计时器停止计时,从而获得滑块在两个光电门之间的运动时间。下列关于光电门实验系统的分析中不合理的是 ( )
A.为保证实验可靠,要经常清理光电门上的灰尘,体现了系统的动态性
B.光电门需与数字计时器匹配才能正常工作,体现了系统的相关性
C.使用气垫导轨可减小摩擦阻力,消除干扰因素
D.该系统能准确测量时间间隔,体现了系统的目的性
答案 C
3.(2022金华十校联考,8)如图所示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,体现系统的相关性
答案 C
考点二 系统分析与设计
1.(2022台州二模,8)如图所示是蒸汽机转速控制系统示意图。该系统由蒸汽机、重球锥摆、皮带传动轮、蒸汽阀、连杆机构组成。蒸汽机运行后,因向心力会使两颗重球锥摆绕中心杆做离心旋转,当蒸汽机负载增大时,皮带传动轮转速下降,两颗重球锥摆的摆角减小,带动连杆机构调节蒸汽阀的开启程度,提高蒸汽机的转速,从而将蒸汽机的转速控制在一定范围内。下列关于蒸汽机转速控制系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.能使蒸汽机的转速控制在一定范围内,体现了系统的目的性
B.该系统由蒸汽机、重球锥摆、皮带传动轮、蒸汽阀、连杆机构组成,体现了系统的整体性
C.蒸汽阀的开启程度会影响进入发动机的蒸汽量,体现了系统的相关性
D.连杆结构根据重球锥摆的摆角,调节蒸汽阀的开启程度,体现了系统分析的科学性原则
答案 D
2.(2022精诚联盟联考,9)如图所示为智能养殖环境监控系统,可通过台式机、笔记本或智能手机等终端设备,实时监控养殖场信息并实现远程控制。关于智能养殖环境监控系统,以下说法不正确的是 ( )
A.该系统可分为检测子系统、控制子系统和网络通讯子系统
B.该系统能实现对温度、湿度、光照强度和气体浓度的监控,体现了系统的目的性
C.若某个传感器出现故障,系统将会报警提示,体现了系统的相关性
D.设计系统时,分析养殖场周边有害气体的成分并选择相应的传感器,体现系统分析的科学性原则
答案 C
3.(2021七彩阳光联盟联考,8)汽车超载自动检测系统的工作原理
是:在公路收费站前方每一条车道上安装称重传感器,用于监测每辆通过的汽车重量,同时高清摄像头将车辆的车型、牌照等数据信息都传入监察电脑,电脑辨认出各种车型,并查明该车型的规定载重量,经过与实测数据比对,以判断该车是否超载。对于超载的车辆,系统将发出警报。通知执法人员进行相应处理。下列关于汽车超载自动检测系统的分析中不正确的是 ( )
A.称重传感器检测的精度影响着系统对车辆是否超载的判断,体现了系统的整体性
B.使用一段时间后,摄像头的清晰度变差,体现了系统的动态性
C.系统能精确地计算出经过车辆是否超载,体现了系统分析的科学性原则
D.设计该系统时,既要考虑传感器的灵敏度,又要考虑摄像头的清晰度,体现了系统分析的综合性原则
答案 C
4.(2021温州3月适应考,8)如图所示是气雾栽培控制系统,各传感器采集营养液的温度、盐分值、pH值及液位信息并传送到主控中心,主控中心按照控制策略通过运算、判别后输出控制信号,通过继电器驱动自吸泵、电热丝、紫外线消毒灯等设备,对营养液因子及雾化喷头进行控制,当营养液各项指数达标时,自吸泵工作,当任何一项不达标时,自吸泵停止工作。关于该气雾栽培控制系统的分析,下列说法不合理的是 ( )
A.该控制系统可划分为营养液控制子系统和喷头喷雾控制子系统
B.主控中心通过运算、判别后,向继电器传递驱动信号,体现了系统的相关性
C.当液温传感器检测营养液温度过低时,主控中心驱动电热丝进行加热,体现了系统的环境适应性
D.可增加pH值、盐分异常的报警控制
答案 C
考点三 系统设计的优化与实现
1.(2023届浙江A9协作体期初,8)如图所示是一种离心式蒸汽机调速控制系统示意图。蒸汽机通过圆锥齿轮带动竖轴转动,当转速过快超过某一限定值时,重球带动套筒升高,调节杠杆将蒸汽阀门关小,从而使蒸汽机的转速降低。反之,若蒸汽机的转速过慢,重球位置下降,调节杠杆便将阀门开大,使蒸汽机转速加快。其中重球、套筒、弹簧、调节杠杆等组成离心调速子系统。下列关于离心调速子系统的说法中,正确的是 ( )
A.该系统不能再分解为更小的子系统
B.使用一段时间后,弹簧弹性变差,体现了系统的动态性
C.该系统设计需要用到物理学、数学等学科知识,体现了系统分析的综合性原则
D.进入阀门的蒸汽流量是影响该系统优化的因素
答案 B
2.(2022绍兴柯桥二模,8)手机在拍摄视频时,稳定非常重要。很多摄影师在拍摄的时候,会使用手机稳定器。稳定器主要由稳定控制器、陀螺仪模块和三个伺服电机构成,这三个电机各保持一个轴向的稳定,分别是航向(左右)方向、横滚方向、俯仰方向。工作原理是:在稳定器系统里提前设定平衡初始值,通过陀螺仪模块检测稳定器三个维度的姿态变化,当姿态发生变化时,稳定控制器输出补偿偏差信号,控制伺服电机的方向、转速,从而纠正画面的倾斜,实现稳定拍摄。下列关于该稳定器系统的分析中正确的是 ( )
A.陀螺仪模块的灵敏度会影响稳定器使用效果,体现了系统的整体性
B.内部的电机长时间使用会损坏,体现了系统的环境适应性
C.路面的起伏是影响该系统优化的因素
D.设计系统时先要考虑稳定效果,再要考虑制作成本,体现了系统分析的整体性原则
答案 A
3.(2021十校联盟开学考,8)自动驾驶控制技术包括车道保持辅助系统(LKA)、自适应巡航控制系统(ACC)、自动泊车系统(AP)、自动制动系统(AEB)和卫星导航系统等。车道保持辅助系统(LKA):使汽车遵循道路标志和声音警告并在车辆开始偏移车道时调整方向,保证汽车沿着目标车道线行驶。自适应巡航控制系统(ACC):使汽车和前面的车辆始终保持一个安全的距离,确保无人驾驶汽车的安全性。自动泊车系统(AP):使无人驾驶汽车能够顺利地实现在停车位的倒入和离开。自动制动系统(AEB):使汽车在遇到紧急情况时能够充分有效制动,同时使无人驾驶汽车处于人类的监视和控制范围之内。从系统的角度分析,下列关于该自动驾驶系统说法不正确的是 ( )
A.检测到外面环境发生变化,会实时更改线路以确保安全驾驶,体现了系统的目的性
B.道路的车流量是该系统优化的约束条件
C.车道保持辅助系统(LKA)在运行时会不断计算出与车道的距离,体现了系统分析的科学性原则
D.自动驾驶系统中在选取激光雷达时,需要考虑其他部件的参数,体现了系统的相关性
答案 C
4.(2021金华十校联考,8)地铁、地下车站或桥梁隧道由于渗水或降雨,汇集了大量的积水,严重影响人们的正常出行,需要设计集水池进行集水和排水。由两台污水泵实现集水池积水的排放处理,当集水池达到中水位时一台水泵运行,达到高水位时两台水泵同时运行。下列关于集水池排水系统的分析中不正确的是 ( )
A.集水池达到中水位时一台水泵运行,达到高水位时两台水泵同时运行,体现了系统的环境适应性
B.排水管的粗细要根据污水泵的功率来确定,体现了系统的相关性
C.集水池设计的大小,要通过平时进水量的大小和排水量的大小分析确定,体现了系统分析的科学性原则
D.污水泵的性能是影响该系统优化的因素
答案 A
5.(2021嘉兴二模,8)如图所示为某造纸厂纸张卷绕系统示意图,在卷绕过程中,要求纸张卷绕后的侧面整齐一致。卷绕系统由卷筒驱动子系统和纠偏控制子系统组成。驱动系统由伺服电机和传动装置等组成;纠偏控制子系统的工作过程为:光电传感器检测纸张的边缘位置信息,并将信息输入PLC控制单元与设定值比较,经分析处理后输出误差信号,控制油泵输出高压油进入油缸,推动活塞带动支架移动,从而将纸张整齐卷绕在卷轴上。从系统的角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.两个子系统的设计要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的
B.卷轴上纸张的多少影响着活塞的推力大小,体现了系统的相关性
C.设计时既要考虑纸张卷绕整齐,又要兼顾生产效率,体现系统分析的综合性原则
D.油泵和油缸的性能是优化纠偏控制子系统的约束条件
答案 D
5年高考
A组 2019—2023年真题 基础题组
1.(2022浙江1月学考,9,3分)如图所示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
答案 A
2.(2021浙江7月学考,9,2分)如图是某小区电梯监管系统示意图。该系统通过电梯轿厢内电瓶车检测智能摄像机,能准确区分电瓶车与其他车辆,当检测到电瓶车进电梯后,发出声光报警,并将信息关联至楼控系统,使得电梯门无法关闭。管理员看到可视化报警弹窗后,通过客户端远程喊话教育,并手动解除报警,恢复电梯运行,系统安全可靠。从系统角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.电梯监管系统由监控报警系统、楼梯系统、客户端系统等子系统组成
B.摄像机出现故障,会导致电梯监管系统无法正常工作,体现了系统的整体性
C.监控报警系统能准确区分电瓶车与其他车辆,体现了系统的目的性
D.客户端系统既可远程喊话教育,又可手动解除报警,体现了系统分析的综合性原则
答案 D
3.(2021浙江1月学考,9,2分)如图所示经改进的某储油罐清洗系统,其控制部分可分为喷水控制子系统和抽水控制子系统。喷水控制子系统工作过程:PLC根据检测装置检测到的污水中的含污量,控制增压泵产生高压水,通过喷头冲洗油罐。抽水控制子系统中,PLC控制真空泵将油罐中的污水抽到污水箱。下列关于油罐清洗系统的分析中不正确的是( )
A.检测装置的精度影响着增压泵的工作,体现了系统的相关性
B.能清洗大小不同的油罐,体现了系统的动态性
C.增压泵的性能是影响该系统优化的因素
D.油罐清洗的洁净程度是该系统的优化目标
答案 B
4.(2020浙江7月学考,9,2分)如图所示为我国首座“超级镜子电站”。在控制系统中植入了太阳运动轨迹程序,当系统运行时,根据太阳的位置信息,由减速机自动调整反射镜角度,使太阳光时时反射到集热器上,对熔盐进行加热,其中一部分热熔盐通过蒸汽发生器产生蒸气进行发电,另一部分热量存储在熔盐罐中供日落后发电使用。从系统的角度分析,下列说法中不正确的是 ( )
A.能经受风沙、冰雹等极端天气,有较好的环境适应性
B.部分反射镜损坏,集热器吸收到的能量减少,体现了系统的整体性
C.太阳的位置改变,反射镜角度跟随改变,体现了系统的相关性
D.工程师经过大量数据测定和科学计算,将太阳运动轨迹程序植入控制系统,体现了系统分析的科学性原则
答案 C
5.(2019浙江6月学考,8,2分)下列说法中正确的是 ( )
A.孝襄高速公路建设过程中,综合考虑建设成本、生态保护等目标,体现了系统分析的整体性原则
B.丁谓修复皇宫所采用的解决方案,使烧砖、运输建材和处理废墟任务协调起来,一举三得,体现了系统分析的科学性原则
C.高铁技术是多种学科、多方面知识共同作用的结果,体现了系统分析的综合性原则
D.农业间作套种的技术水平、田间管理等是农作物种植增产增收的影响因素
答案 D
6.(2022浙江7月学考,9,3分)在校园农业劳动实践中,同学们为植物栽培设计了一个营养液循环控制系统(如图a所示为系统框图模型,如图b所示为控制系统示意图),该系统包括微控制器、环境感知部分、调节部分等。温度传感器、液位传感器、pH值传感器和流速计均安装在栽培槽中。根据微控制器指令,加热器与制冷器、蠕动泵、水泵联合调节栽培槽中营养液的温度、pH值、液位和流速。下列关于该系统设计与分析的说法中不合理的是 ( )
图a
图b
A.系统设计要从整体出发,以创建植物生长的最优营养液环境为目标
B.系统设计要考虑液位控制与pH值控制之间的相互影响
C.不能将该系统分解为温度、液位等子系统进行设计
D.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
答案 C
7.(2020浙江1月学考,9,2分)如图所示是浇铸机结晶器钢水液位控制系统示意图。浇铸时,中间包连续向结晶器浇注钢水,钢水在结晶器内冷却结晶后被拉坯装置拉出形成钢坯。结晶器内钢水液位的稳定和高低,直接影响钢坯的质量和产量。钢水液位波动引起电涡流传感器与液面之间的间隙产生变化,从而引起电涡流信号变化,液位仪根据信号的大小计算出实际液位,送给PLC与液位设定值比较,PLC根据比较差值通过驱动器控制电动缸运动,带动塞棒升高或降低,改变中间包浇注口的大小,调节流入结晶器内钢水的流量,从而使液位稳定在一定范围内。下列关于该系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.该系统的主要目的是提高钢坯的质量和产量
B.该系统可分为液位检测子系统和浇注流量控制子系统
C.液位仪将电涡流信号的处理功能从PLC中分离出来,减轻了PLC的负担,提高了系统的工作效率
D.设计该系统时,可首先分别独立设计子系统,安装后再整机调试
答案 D
B组 2019—2023年真题 发展题组
1.(2023浙江1月选考,8,2分)如图所示的装配系统,包含工件输送子系统和机械手装配子系统,其工作过程:工件A整齐排列在传送带Ⅰ上,当位置检测传感器检测到工件A时,传送带Ⅰ暂停;工件B放置在传送带Ⅱ上,当工件B进入相机的拍摄范围时,传送带Ⅱ暂停;相机拍摄工件B的图像并传送到工控机,工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标,控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于该装配系统的设计与分析中不恰当的是 ( )
A.工控机的运行速度会影响工件装配效率
B.位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性没有影响
C.设计系统时需要根据产能要求计算传送带和机械手的运行速度
D.选择机械手时需要考虑工件A的质量大小
答案 B
2.(2022浙江6月选考,8,2分)如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱动输送带将纸箱送到输送辊道,纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器检测光线是否被遮挡,当光线被遮挡时间超过设定值时,表明纸箱在输送辊道上拥堵,控制器控制电机停止转动;当光电传感器重新检测到光线时,控制器控制电机重新启动。下列关于该纸箱输送系统的说法中,不正确的是 ( )
A.电机输出的功率应能驱动输送带运动,体现了系统的相关性
B.光电传感器的目的是检测光线是否被遮挡,体现了系统的目的性
C.该系统在不同地域均可正常使用,体现了系统的环境适应性
D.通过计算摩擦力确定辊道角度确保纸箱能自由下滑,体现了系统分析的科学性原则
答案 B
3.(2022浙江1月选考,8,2分)如图所示是物料连续进料切断系统示意图,包括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统。控制器、电机、切断装置和跟随传感器组成跟随切断控制子系统。工作时,物料连续进料,当进料长度达到要求时,控制器控制电机驱动切断装置跟随物料一起运动,切刀向上切割物料。控制器将跟随传感器测得的跟随速度与进料传感器测得的进料速度进行比较,根据偏差不断调节切断装置的移动速度,保证切断装置与物料同步运动。切断后,切刀向下离开物料,控制器控制电机反转,切断装置返回。下列关于物料连续进料切断系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.采用跟随控制,使连续切断过程更稳定,体现了系统的目的性
B.切刀需要定期更换,体现了系统的动态性
C.没有跟随切断控制子系统,就不能实现连续进料切断,体现了系统的整体性
D.切断不同材质的物料要选用不同的切刀,体现了系统的环境适应性
答案 D
4.(2020浙江7月选考,8,2分)如图(a)所示是印刷机中纸筒放卷张力控制系统示意图。该系统采用机械方式检测与控制纸的张力,控制精度不高,导致印刷时套印不准。企业为了提高印刷质量,采用库存的力传感器、伺服电机等将控制系统改装成如图(b)所示的系统。从系统的角度分析,下列说法中不正确的是 ( )
图a
图b
A.库存的力传感器的灵敏度是该系统优化的约束条件
B.优化前后的两种控制系统都可分为检测、控制和执行子系统
C.系统的优化手段是改变张力检测和放卷速度控制形式
D.优化时先考虑力传感器的灵敏度,再考虑印刷质量,体现了系统分析的整体性原则
答案 D
5.(2019浙江4月选考,9,2分)如图所示是石材切割机工作原理图。通过人机界面将石材的切割参数输入控制器,控制器通过继电器控制各个电机工作,工作台将石材移至设定位置,横梁下降,刀盘旋转并沿着横梁进给,完成切割。电机上的旋转编码器将电机的旋转量转换为计数脉冲信号,送入控制器中进行运算,控制器获得各个方向的间接位移量,并与设定值比较,当达到设定值时控制器控制相应的电机停止转动。从系统角度分析,下列分析中不正确的是 ( )
A.切割机由驱动控制子系统、传动子系统、支撑子系统等组成
B.任何一个电机损坏,都会影响切割机的工作,体现了系统的动态性
C.设计时建立数学模型,将切割参数转化为控制参数,体现了系统分析的科学性原则
D.在移动部件上安装位移传感器获得实际位移量,有利于提高控制精度
答案 B
6.(2020浙江1月选考,8,2分)如图所示是浇铸机结晶器钢水液位控制系统示意图。浇铸时,中间包连续向结晶器浇注钢水,钢水在结晶器内冷却结晶后被拉坯装置拉出形成钢坯。结晶器内钢水液位的稳定和高低,直接影响钢坯的质量和产量。钢水液位波动引起电涡流传感器与液面之间的间隙产生变化,从而引起电涡流信号变化,液位仪根据信号的大小计算出实际液位,送给PLC与液位设定值比较,PLC根据比较差值通过驱动器控制电动缸运动,带动塞棒升高或降低,改变中间包浇注口的大小,调节流入结晶器内钢水的流量,从而使液位稳定在一定范围内。从系统的角度分析,下列说法中不恰当的是 ( )
A.该系统可分为液位检测子系统和浇注流量控制子系统
B.各子系统单独工作,都不能实现液位控制的功能,体现了系统的整体性
C.设计该系统时,要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的
D.选择液位仪时,既要考虑电涡流传感器,又要考虑液位显示器等,体现了系统分析的综合性原则
答案 D
3年模拟
限时:15分钟/满分:22分
选择题(每小题2分,共22分)
1.(2023届七彩阳光联盟期初,8)如图所示是某智能鱼缸控制系统原理示意图和实物图。利用Cortex-M3单片机提供的DS18B20温度传感器来控制鱼缸内的水温,当温度到达设定上限时停止加热。若温度超过上限,开启报警系统。系统中的杀菌灯可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启、关闭时间;系统还设计了鱼缸水位监测的功能,当超过警戒水位鱼缸都会自动报警。系统的供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制,在不需要观赏的时间供氧,其余时间停止供氧。下列对智能鱼缸控制系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.该系统由供氧、杀菌灯、水位检测、水温监控等子系统构成
B.鱼缸水位过高或过低都会对鱼的饲养产生影响,体现了系统的环境适应性
C.当超过警戒水位时,鱼缸中的报警器会发出报警信号,体现了系统的目的性
D.设计杀菌灯开启和关闭时间,需要考虑鱼的种类、习性等,体现了系统分析的科学性原则
答案 B
2.(2023届名校协作体期初,8)如图所示是颗粒类粮食定量自动打包系统示意图,包括粮食输送子系统、计量控制子系统、打包子系统。其工作过程是:当落料仓中的粮食达到设定的打包重量时,控制器打开落料仓底部仓门,粮食落入包装袋内,封口机进行封口打包。控制器根据计量传感器测得的落入落料仓中的粮食重量与输送带速度之间的对应关系,来调节输送带的速度,使落料仓里的粮食重量与设定的打包重量一致。下列关于颗粒类粮食自动打包系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.任何一个部件出现故障,都将影响打包功能的完成,体现了系统的整体性
B.系统运行需要定期检查保养,体现了系统的动态性
C.该系统适用于颗粒类粮食的自动打包,体现了系统的环境适应性
D.设计该系统时,需要分析计算输送带速度与落料仓中粮食重量之间的对应关系,体现了系统分析的科学性原则
答案 C
3.(2022温州二模,8)如图所示为学校的智能温开水控制系统,可为学生提供100 ℃的开水和35 ℃的温开水。20 ℃自来水经热交换器吸收热能后,温度升至85 ℃,进入电开水器加热并保持在85~100 ℃。打开开水联动阀时,开水龙头迅速出水;打开温开水联动阀时,在热交换器的作用,使电开水器里的水降到35 ℃。另外该系统还具有防干烧保护功能,当水量低于设定值时电开水器停止工作,只有加水后才开始加热。从系统角度分析,关于该设备说法不正确的是 ( )
A.该系统可分为出水控制子系统、水温控制子系统和防干烧保护控制子系统
B.通过水温调节器可设定饮水机的出水温度,体现了系统的目的性
C.为保证水质,净水器需要定期更换,体现了系统的动态性
D.设计该系统时,需要用到微电脑编程、机械制造、电路检测等多项技术,体现了系统分析的综合性原则
答案 D
4.(2022宁波十校联考,8)如图所示为某水位控制系统,通过浮球检测到水池水位下降时,放大器接收到电位器产生的电信号,电动机带动减速器控制阀门的开启程度。当浮球达到设定位置时,阀门关闭。从系统的角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.从系统相关性考虑,减速器的传动比需要和电机的转速、阀门的结构匹配
B.从环境适应性考虑,设计补偿电路,以抵消外部干扰信号的影响
C.选择放大器时,既要考虑电位器,又要考虑电动机等,体现了系统分析的综合性原则
D.设计时根据电机转速与阀门的转动量,通过定量计算来确定减速器传动比,体现了系统分析的科学性原则
答案 C
5.(2021杭州二中开学检测,8)如图所示为名为“Saw stop”的电锯,它是目前世界上最安全的木工台锯。其工作原理是在锯片承载少量电量,利用人体的导电性,当皮肤与锯片接触时,立马检测到电量骤减,控制电路启动安全刹车系统,铝制刹车片高速弹入正在旋转的锯片,从而阻止锯片旋转;随后,锯片的角动量驱使锯片回到桌面以下,减少进一步接触造成伤害的风险;同时,瞬间关闭电机电源。所有这些动作可在百分之一秒内完成。从系统角度分析,下列分析中不正确的是 ( )
A.该系统可分为锯片转动控制子系统、安全刹车控制子系统、电源控制子系统
B.木头接触锯片时可正常锯割,人手接触锯片时可立刻停止,体现了系统的相关性
C.该电锯需要定期更换锯片,体现了系统的动态性
D.设计时既要考虑电锯的锯割效率,又要考虑电锯的安全性,体现了系统分析的综合性原则
答案 B
6.(2023届浙江Z20联盟期初,8)如图所示为机械臂运动限位系统示意图。位置传感器设置在机械臂的左右需要限位的位置,当机械臂左右运动靠近位置传感器时,位置传感器感知到机械臂接近并在达到规定的检测距离时给PLC发送信号,经伺服电机使机械臂停止运行,从而使机械臂在一定位置范围内运转。下列关于该机械臂运动限位系统的说法中不正确的是 ( )
A.伺服电机输出的功率应能驱动机械臂运动,体现了系统的相关性
B.设计该系统时,既要考虑功能的实现,又要考虑成本,体现了系统分析的综合性原则
C.位置传感器的目的是检测机械臂的位置,体现了系统的目的性
D.设计团队的人员分工及设计水平是系统优化的影响因素
答案 C
7.(2023届百校联盟期初,8)汽车运行过程中,发动机怠速运转的时间约占30%,怠速转速过高,会使燃油消耗增加;怠速转速过低,当运行条件较差或负载增加(如空调打开等)时,容易导致发动机运转不稳甚至熄火,同时会增加排放污染。如图为汽车怠速控制系统,主要由传感器、ECU和执行元件组成。ECU根据各传感器的检测信号判断发动机是否处于怠速工况及发动机负荷的变化情况,然后根据存储在ECU的怠速控制程序确定一个怠速运转的目标转速,并与实际怠速转速进行比较,根据比较结果控制执行元件工作,以调节进气量,使发动机的怠速转速达到所确定的目标值。从系统的角度分析汽车怠速控制系统,下列说法中正确的是 ( )
A.系统主要由传感器、ECU和执行元件组成,体现了系统的整体性
B.只有车速为零时,才会进行怠速控制,体现了系统的环境适应性
C.发动机性能属于汽车怠速控制系统优化的影响因素
D.ECU的怠速控制程序能根据检测信号确定怠速运转的目标转速,体现了系统分析的科学性原则
答案 A
8.(2023届山水联盟期初,8)如图所示为内燃机的阀门行程控制系统,通过转动调节柄调整可调节支点C的位置,可以改变内燃机阀门的行程,其中Q点位于弧AB的圆心处,安装于底座上。内燃机部分省略未画。从系统的角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.系统需要定期添加润滑油,体现了系统的动态性
B.能适配不同型号的内燃机,体现了系统的整体性
C.凸轮的尺寸精度是影响该系统优化的因素
D.设计该系统时,需要建模分析各杆件的受力情况,体现了系统分析的科学性原则
答案 B
9.(2021名校协作体联考,8)水肥一体化灌溉系统是通过可控管道系统供水、供肥、使水肥相融后,均匀、定时、定量喷洒在作物发育生长区域,同时根据不同的作物的需肥特点、土壤环境和养分含量状况、需肥规律情况进行不同生育期的需求设计,把水分、养分定时、定量、按比例直接提供给作物。从系统的角度分析,下列说法中不正确的是 ( )
A.若长时间未施肥,液肥出现沉淀堵塞管道,导致施肥不匀,体现了系统的相关性
B.该系统可以根据作物需水需肥规律随时供给,同时也能促进养分的吸收,体现了系统的目的性
C.该系统由水源工程、首部枢纽、田间输配水管网系统灌水器等部分组成,体现了系统的整体性
D.工程师经大量数据测定和科学计算,使需肥投放更加精准,体现了系统分析的科学性原则
答案 A
10.(2021五校联盟联考,8)感应水龙头的原理是通过红外感应开关接通电磁阀控制感应水龙头自动开关。当人的手进入感应范围时,传感器探测到人手信号,开关自动接通电磁阀,水龙头出水;在感应区域内无动作,开关延时(时间可调,5~120 s)自动关闭电磁阀。关于该感应水龙头控制系统,下列分析中正确的是 ( )
A.传感器出现故障,感应水龙头无法自动出水,体现了系统的整体性
B.随着人体信号的变化,改变电磁阀的接通情况,体现了系统的环境适应性
C.设计该系统时,既要考虑传感器,又要考虑电磁阀,体现了系统分析的综合性原则
D.传感器的灵敏度是该系统控制精度优化的约束条件
答案 A
11.(2021湖丽衢4月联考,8)如图所示为某番茄采摘智能机器人系统。其控制部分可分为番茄采摘控制子系统和行进驱动子系统。番茄采摘控制子系统工作过程是:工控机根据摄像机获得的数据,判定番茄是否成熟并确定其位置,然后控制机械臂和末端采摘装置,实现对成熟番茄的采摘。下列关于番茄采摘智能机器人系统的分析中不正确的是 ( )
A.行进驱动子系统影响采摘控制子系统的工作,体现了系统的相关性
B.果实筐长期使用会变形,需要更换,体现了系统的动态性
C.提高对成熟番茄的识别率是该系统优化的目标
D.工控机显示器的分辨率是该系统优化的约束条件
答案 D
(
第
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页 共
26
页
)(共22张PPT)
考向基础
一、系统
1.含义: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有机整体,称为系统。
2.构成系统的三个条件:
1)至少要有两个或两个以上的要素(部分)才能组成系统。
2)要素(部分)之间相互联系、相互作用,按照一定方式形成一个整体。
3)整体具有各个要素(部分)所没有的功能。
3.子系统:对于较大型的系统和比较复杂的系统,按照一定的标准可划分
为若干子系统。
考点一 系统及其特性
二、系统的基本特性
1.整体性:
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。
2)具有相对独立功能的系统要素以及各要素之间的相互关联,根据系统
功能依存性和逻辑统一性的要求,协调存在于系统整体之中。
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。
5)系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
主要表现:整体性主要反映要素对整体的影响,最终落脚在整体功能的实
现上。
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作用、
相互联系。
主要表现:相关性主要反映要素对要素的影响,最终落脚在某一要素的表
现上。
3.目的性:任何系统都服务于某种目的,都要实现一定的功能。
主要表现:对应系统能够实现的功能。
4.动态性:任何系统都是动态的,处在运动变化和发展之中。
主要表现:主要反映系统持续运行一段时间后的表现变化,常见的关键词
有“一段时间后,系统……”、零件“老化”“磨损”等。
5.环境适应性:
1)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,外
界环境的变化会引起系统特性的改变,并相应地引起系统功能和系统内
各部分相互关系的变化。
2)系统必须适应外部环境的变化。只有能够适应外部环境的变化并保持
最优适应状态的系统,才能发挥自身作用,实现可持续的发展,否则系统是
没有生命力的。
主要表现:主要反映系统受外部环境的影响作出相应的变化,如温度、光
线的改变,产品对使用环境的适应等。
例1 体温筛检是新冠肺炎疫情中对可疑病例进行筛查的一个重要手段,
红外热成像体温仪和传统的体温计或者耳温枪等测量设备相比,能够实
现较远距离、非接触的情况下对目标进行体温检测。红外热像仪通过
将人体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像,热图像
上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外热像仪作为一个系统,
对该系统分析错误的是 ( )
A.该系统由10个按键、显示屏、USB线、TF卡等部分组成了一个有机
整体
B.显示屏损坏,导致温度不能显示,热像仪无法正常工作,体现了系统的整
体性
C.选用大容量电池,工作时间不低于6小时,体现了系统的动态性
D.电脑数据库能存储检测到的温度数据信息,体现了系统的目的性
解析 系统一般由两个及以上部分组成,是一个有机整体,A正确。系统
的一个部分出现故障,影响到整体功能的发挥,体现了系统的整体性,B正
确。选用大容量电池,工作时间不低于6小时,是系统的设计要求,没有体
现动态性,C错误。电脑数据库能存储检测到的温度数据信息,方便疫情
防控管理,体现了系统的目的性,D正确。
答案 C
例2 (节选)如图所示是某污水厂污泥碳化处理系统的工艺流程。干化
炉把含水率较高的污泥烘干后送入碳化炉,燃料在燃烧室内燃烧产生高
温烟气对碳化炉中的污泥加热,污泥在高温高压的作用下被分解成碳化
气和无害的生物炭。在烘干和碳化过程中产生的臭气和碳化气被送入
燃烧室燃烧分解。余热锅炉利用碳化炉的余热产生水蒸气加热干化
炉。请根据流程图及其描述回答以下问题:
(4)该系统可分为多个子系统,以下划分合理的是 (在下列选项中选
择合适的选项,将序号填入“ ”处);
A.污泥碳化、生物炭处理、加热等子系统
B.污泥碳化、有害气体处理、加热等子系统
C.污泥碳化、有害气体处理、废水处理等子系统
(5)余热锅炉发生故障时,干化炉就不能正常工作,这体现了系统的
(在A.目的性;B.动态性;C.相关性;D.环境适应性中选择合适的选项,将
序号填入“ ”处)。
解析 (4)根据图示可知,该系统可以划分为污泥碳化、有害气体处理和
加热等子系统,B正确;生物炭处理、废水处理不属于该系统的子系
统,A、C错误。
(5)余热锅炉和干化炉都属于该污泥碳化处理系统的一部分,部分影响部
分,体现了系统的相关性,C正确。
答案 (4)B (5)C
考向基础
一、系统分析
1.常见决策方法:经验决策和科学决策。
2.系统分析的含义:为了发挥系统的功能,实现系统的目标,运用科学的方
法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验,并在此基础上拟订一套
有效的处理步骤和程序,或对原有的系统提出改进方案的过程。
3.系统分析的一般过程
考点二 系统分析与设计
二、系统分析方法——建模
1.数学模型:用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。
特点:突出事物的主要因素,舍弃事物的次要因素,便于抓住事物的本质进
行分析研究。
2.框图模型:用一个个封闭的小框图代表系统的各个要素或子系统,用无
向线段或有向线段将其相互连接以及连接环境要素,从而表示系统的基
本结构框架。
特点:能反映系统内部情况,也能反映系统与环境之间的刺激与响应关
系。
三、系统分析的主要原则
1.整体性原则:系统分析首先要着眼于系统整体,要先分析整体,再分析部
分;先看全局,后看局部;先看全过程,再看某一阶段;先看长远,再看当前。
2.科学性原则:系统分析一方面要有严格的工作步骤,另一方面应尽可能
地运用科学方法和数学工具进行定量分析,使决策的过程和结果更具说
服力。
3.综合性原则:当系统存在若干个目标时,需要综合分析,统筹兼顾,不可顾
此失彼,因小失大。
四、系统设计
1.系统设计的含义:系统设计是在系统分析的基础上,设计出满足预定目
标的系统的过程。它既包含了对某个系统进行技术设计本身的内容,同
时又需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析和设计。
2.系统设计的一般步骤:将系统分解为若干子系统→确定各子系统的目
标、功能及其相互关系→对子系统进行技术设计和评价→对系统进行
总体技术设计和评价等。
例3 如图所示为一款智能垃圾桶,能够实现桶盖自动开合的功能。当人
靠近智能垃圾桶时,红外传感器会将检测到的人体信号传递给单片机,单
片机控制电机转动,使桶盖打开。从系统的角度分析,下列对智能垃圾桶
的分析不正确的是 ( )
A.单片机损坏,会导致智能垃圾桶无法自动开合,
体现系统的整体性
B.在设计该智能垃圾桶时,先考虑自动开合功能的
实现,再考虑制造成本,体现系统分析的整体性原则
C.设计该系统时,通过定量计算确定垃圾桶所需的电池容量,体现了系统
分析的科学性原则
D.智能垃圾桶需要定期更换电池,体现系统的动态性
解析 系统的部分故障影响整体功能,体现系统的整体性,A正确。系统
分析的整体性原则要求分析时先看整体后看部分,B错误。设计系统时运
用科学方法和数学工具进行定量分析,体现了系统分析的科学性原则,C
正确。需要定期更换电池体现了系统随时间发展的特性,体现了系统的
动态性,D正确。
答案 B
考向基础
1.系统优化的含义:在给定的条件(或约束条件)下,根据系统的优化目标,
采取一定的手段和方法,使系统的目标值达到最大化(或最小化)。
2.目标函数:抽象系统优化目标值与变量之间的函数关系。
3.影响系统优化的因素:对系统的目标函数产生显著影响,并且可以人为
调节的因素。
4.约束条件:对系统优化起着限制作用,并且不能人为调节的因素。
考点三 系统设计的优化与实现
5.系统优化的方法:
例4 如图所示是铝型材末端淬火实验装置图,将铝型材试样A、B、C加
热到520℃后快速安放在支架上,打开控制阀,水泵抽取水池中的水,其流
速可根据流量计来调节,喷嘴对铝型材试样末端进行喷水冷却,温度采集
仪通过热电偶将3个特征点的温度变化曲线在计算机中记录下来,利用反
热传导程序计算型材与介质表面的换热系数。从系统角度分析,以下分
析合理的是 ( )
A.实验装置由喷水控制子系统、水温控制子系统、温度采集子系统和计
算处理子系统组成
B.冷却水可循环利用,体现了系统的环境适应性
C.系统分析时需兼顾实验效果及安全性,体现了系统分析的科学性原则
D.喷嘴与试样的距离属于系统优化的影响因素
解析 实验装置不包括水温控制子系统,A错误。冷却水可循环利用符合
设计的可持续发展原则,但不是系统环境适应性的体现,B错误。系统分
析时,统筹兼顾多个目标,体现了系统分析的综合性原则,C错误。喷嘴与
试样的距离能够影响被控量,并且可以人为调节,属于系统优化的影响因
素,D正确。
答案 D
例5 如图所示是风力发电系统的示意图。风力发电的原理是利用风带
动风车叶片旋转,再通过增速器来提高旋转的速度,带动发电机发电。其
中发电机功率控制子系统的工作过程:风向标和风速仪分别检测风向和
风速,风向和风速信号送入控制柜中进行数据处理,若风速低于一定值时,
控制柜发出指令,偏航电机转动,改变风轮朝向和叶片桨距角,使风力发电
机组输出最大的功率。从系统的角度分析,下列说法中不恰当的是 (
)
A.该系统主要由塔架、发电机、齿轮增速箱、叶片、电控系统等组成,
体现了系统的整体性
B.既要考虑发电机能输出足够功率,又要考虑风力发电系统能正常安装
等,体现了系统分析的综合性原则
C.该系统优化时,要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的
D.设计团队的人员分工及设计计划等是系统优化的约束条件
解析 整体由部分组成,体现了系统的整体性,A正确。系统分析时,统筹
兼顾多个目标,体现了系统分析的综合性原则,B正确。系统优化的目的
是提升系统整体的功能,C正确。设计团队的人员分工及设计计划等是可
以人为调节的,不属于系统优化的约束条件,D错误。
答案 D(共71张PPT)
考点一 系统及其特性
考点集训
1.(2022杭州二模,8)如图所示是自动点胶机系统示意图,包括物料混合子
系统、注胶嘴位置控制子系统等。A、B料罐液体混合料分别通过传输
管与一台计量泵连接,通过计量泵传输到直流电机搅拌器内,将两种液体
进行充分混合,当涂胶时,打开注胶口,密封胶从注胶嘴流出。同步带上的
传感器实时检测注胶嘴位置,经过PLC信号处理,驱动电机转动,带动带轮
和同步带运动,使注胶嘴达到设定的位置。下列关于自动点胶机系统的
分析中,不恰当的是 ( )
A.计量泵出现故障会导致物料停止混合,体现了系统的相关性
B.搅拌器内的加热器能根据物料的温度进行加热,使物料混合时处于恒
温状态,体现了系统的环境适应性
C.注胶嘴可以控制点胶的流量,体现了系统的目的性
D.注胶嘴要定期清洗防止堵塞,体现了系统的动态性
答案 B
2.(2022湖丽衢三地联考,8)如图所示为某光电门实验系统,由气垫导轨子
系统和运动时间测量子系统构成。当气垫导轨上的滑块经过光电门1时,
遮光条遮挡光线,数字计时器开始计时。当滑块到达光电门2时,数字计
时器停止计时,从而获得滑块在两个光电门之间的运动时间。下列关于
光电门实验系统的分析中不合理的是 ( )
A.为保证实验可靠,要经常清理光电门上的灰尘,体现了系统的动态性
B.光电门需与数字计时器匹配才能正常工作,体现了系统的相关性
C.使用气垫导轨可减小摩擦阻力,消除干扰因素
D.该系统能准确测量时间间隔,体现了系统的目的性
答案 C
3.(2022金华十校联考,8)如图所示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,体现系统的相关性
答案 C
考点二 系统分析与设计
1.(2022台州二模,8)如图所示是蒸汽机转速控制系统示意图。该系统由
蒸汽机、重球锥摆、皮带传动轮、蒸汽阀、连杆机构组成。蒸汽机运
行后,因向心力会使两颗重球锥摆绕中心杆做离心旋转,当蒸汽机负载增
大时,皮带传动轮转速下降,两颗重球锥摆的摆角减小,带动连杆机构调节
蒸汽阀的开启程度,提高蒸汽机的转速,从而将蒸汽机的转速控制在一定
范围内。下列关于蒸汽机转速控制系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.能使蒸汽机的转速控制在一定范围内,体现了系统的目的性
B.该系统由蒸汽机、重球锥摆、皮带传动轮、蒸汽阀、连杆机构组成,
体现了系统的整体性
C.蒸汽阀的开启程度会影响进入发动机的蒸汽量,体现了系统的相关性
D.连杆结构根据重球锥摆的摆角,调节蒸汽阀的开启程度,体现了系统分
析的科学性原则
答案 D
2.(2022精诚联盟联考,9)如图所示为智能养殖环境监控系统,可通过台式
机、笔记本或智能手机等终端设备,实时监控养殖场信息并实现远程控
制。关于智能养殖环境监控系统,以下说法不正确的是 ( )
A.该系统可分为检测子系统、控制子系统和网络通讯子系统
B.该系统能实现对温度、湿度、光照强度和气体浓度的监控,体现了系
统的目的性
C.若某个传感器出现故障,系统将会报警提示,体现了系统的相关性
D.设计系统时,分析养殖场周边有害气体的成分并选择相应的传感器,体
现系统分析的科学性原则
答案 C
3.(2021七彩阳光联盟联考,8)汽车超载自动检
测系统的工作原理是:在公路收费站前方每一
条车道上安装称重传感器,用于监测每辆通过
的汽车重量,同时高清摄像头将车辆的车型、
牌照等数据信息都传入监察电脑,电脑辨认出
各种车型,并查明该车型的规定载重量,经过与实测数据比对,以判断该车是否超载。对于超载的车辆,系统将发出警报。通知执法人员进行相应处理。下列关于汽车超载自动检测系统的分析中不正确的是 ( )
A.称重传感器检测的精度影响着系统对车辆是否超载的判断,体现了系
统的整体性
B.使用一段时间后,摄像头的清晰度变差,体现了系统的动态性
C.系统能精确地计算出经过车辆是否超载,体现了系统分析的科学性原
则
D.设计该系统时,既要考虑传感器的灵敏度,又要考虑摄像头的清晰度,体
现了系统分析的综合性原则
答案 C
4.(2021温州3月适应考,8)如图所示是气雾栽培控制系统,各传感器采集营养液的温度、盐分值、pH值及液位信息并传送到主控中心,主控中心按照控制策略通过运算、判别后输出控制信号,通过继电器驱动自吸泵、电热丝、紫外线消毒灯等设备,对营养液因子及雾化喷头进行控制,当营养液各项指数达标时,自吸泵工作,当任何一项不达标时,自吸泵停止工作。关于该气雾栽培控制系统的分析,下列说法不合理的是 ( )
A.该控制系统可划分为营养液控制子系统和喷头喷雾控制子系统
B.主控中心通过运算、判别后,向继电器传递驱动信号,体现了系统的相
关性
C.当液温传感器检测营养液温度过低时,主控中心驱动电热丝进行加热,
体现了系统的环境适应性
D.可增加pH值、盐分异常的报警控制
答案 C
1.(2023届浙江A9协作体期初,8)如图所示是一种离心式蒸汽机调速控制系统示意图。蒸汽机通过圆锥齿轮带动竖轴转动,当转速过快超过某一限定值时,重球带动套筒升高,调节杠杆将蒸汽阀门关小,从而使蒸汽机的转速降低。反之,若蒸汽机的转速过慢,重球位置下降,调节杠杆便将阀门开大,使蒸汽机转速加快。其中重球、套筒、弹簧、调节杠杆等组成离心调速子系统。下列关于离心调速子系统的说法中,正确的是 ( )
考点三 系统设计的优化与实现
A.该系统不能再分解为更小的子系统
B.使用一段时间后,弹簧弹性变差,体现了系统的动态性
C.该系统设计需要用到物理学、数学等学科知识,体现了系统分析的综
合性原则
D.进入阀门的蒸汽流量是影响该系统优化的因素
答案 B
2.(2022绍兴柯桥二模,8)手机在拍摄视频时,稳定非常重要。很多摄影师
在拍摄的时候,会使用手机稳定器。稳定器主要由稳定控制器、陀螺仪
模块和三个伺服电机构成,这三个电机各保持一个轴向的稳定,分别是航
向(左右)方向、横滚方向、俯仰方向。工作原理是:在稳定器系统里提前
设定平衡初始值,通过陀螺仪模块检测稳定器三个维度的姿态变化,当姿
态发生变化时,稳定控制器输出补偿偏差信号,控制伺服电机的方向、转
速,从而纠正画面的倾斜,实现稳定拍摄。下列关于该稳定器系统的分析
中正确的是 ( )
A.陀螺仪模块的灵敏度会影响稳定器使用效果,体现了系统的整体性
B.内部的电机长时间使用会损坏,体现了系统的环境适应性
C.路面的起伏是影响该系统优化的因素
D.设计系统时先要考虑稳定效果,再要考虑制作成本,体现了系统分析的
整体性原则
答案 A
3.(2021十校联盟开学考,8)自动驾驶控制技术包括车道保持辅助系统
(LKA)、自适应巡航控制系统(ACC)、自动泊车系统(AP)、自动制动系
统(AEB)和卫星导航系统等。车道保持辅助系统(LKA):使汽车遵循道路
标志和声音警告并在车辆开始偏移车道时调整方向,保证汽车沿着目标
车道线行驶。自适应巡航控制系统(ACC):使汽车和前面的车辆始终保
持一个安全的距离,确保无人驾驶汽车的安全性。自动泊车系统(AP):使
无人驾驶汽车能够顺利地实现在停车位的倒入和离开。自动制动系统
(AEB):使汽车在遇到紧急情况时能够充分有效制动,同时使无人驾驶汽
车处于人类的监视和控制范围之内。从系统的角度分析,下列关于该自
动驾驶系统说法不正确的是 ( )
A.检测到外面环境发生变化,会实时更改线路以确保安全驾驶,体现了系
统的目的性
B.道路的车流量是该系统优化的约束条件
C.车道保持辅助系统(LKA)在运行时会不断计算出与车道的距离,体现了
系统分析的科学性原则
D.自动驾驶系统中在选取激光雷达时,需要考虑其他部件的参数,体现了
系统的相关性
答案 C
4.(2021金华十校联考,8)地铁、地下车站或桥梁隧道由于渗水或降雨,汇
集了大量的积水,严重影响人们的正常出行,需要设计集水池进行集水和
排水。由两台污水泵实现集水池积水的排放处理,当集水池达到中水位
时一台水泵运行,达到高水位时两台水泵同时运行。下列关于集水池排
水系统的分析中不正确的是 ( )
A.集水池达到中水位时一台水泵运行,达到高水位时两台水泵同时运行,
体现了系统的环境适应性
B.排水管的粗细要根据污水泵的功率来确定,体现了系统的相关性
C.集水池设计的大小,要通过平时进水量的大小和排水量的大小分析确
定,体现了系统分析的科学性原则
D.污水泵的性能是影响该系统优化的因素
答案 A
5.(2021嘉兴二模,8)如图所示为某造
纸厂纸张卷绕系统示意图,在卷绕过
程中,要求纸张卷绕后的侧面整齐一
致。卷绕系统由卷筒驱动子系统和
纠偏控制子系统组成。驱动系统由
伺服电机和传动装置等组成;纠偏控
制子系统的工作过程为:光电传感器检测纸张的边缘位置信息,并将信息
输入PLC控制单元与设定值比较,经分析处理后输出误差信号,控制油泵
输出高压油进入油缸,推动活塞带动支架移动,从而将纸张整齐卷绕在卷
轴上。从系统的角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.两个子系统的设计要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的
B.卷轴上纸张的多少影响着活塞的推力大小,体现了系统的相关性
C.设计时既要考虑纸张卷绕整齐,又要兼顾生产效率,体现系统分析的综
合性原则
D.油泵和油缸的性能是优化纠偏控制子系统的约束条件
答案 D
1.(2022浙江1月学考,9,3分)如图所示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组 2019—2023年真题 基础题组
5年高考
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
答案 A
2.(2021浙江7月学考,9,2分)如图是某小
区电梯监管系统示意图。该系统通过
电梯轿厢内电瓶车检测智能摄像机,能
准确区分电瓶车与其他车辆,当检测到
电瓶车进电梯后,发出声光报警,并将信
息关联至楼控系统,使得电梯门无法关
闭。管理员看到可视化报警弹窗后,通
过客户端远程喊话教育,并手动解除报
警,恢复电梯运行,系统安全可靠。从系
统角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.电梯监管系统由监控报警系统、楼梯系统、客户端系统等子系统组成
B.摄像机出现故障,会导致电梯监管系统无法正常工作,体现了系统的整
体性
C.监控报警系统能准确区分电瓶车与其他车辆,体现了系统的目的性
D.客户端系统既可远程喊话教育,又可手动解除报警,体现了系统分析的
综合性原则
答案 D
3.(2021浙江1月学考,9,2分)如图所示经改进的某储油罐清洗系统,其控制
部分可分为喷水控制子系统和抽水控制子系统。喷水控制子系统工作
过程:PLC根据检测装置检测到的污水中的含污量,控制增压泵产生高压
水,通过喷头冲洗油罐。抽水控制子系统中,PLC控制真空泵将油罐中的
污水抽到污水箱。下列关于油罐清洗系统的分析中不正确的是( )
A.检测装置的精度影响着增压泵的工作,体现了系统的相关性
B.能清洗大小不同的油罐,体现了系统的动态性
C.增压泵的性能是影响该系统优化的因素
D.油罐清洗的洁净程度是该系统的优化目标
答案 B
4.(2020浙江7月学考,9,2分)如图所示为我国首座“超级镜子电站”。在
控制系统中植入了太阳运动轨迹程序,当系统运行时,根据太阳的位置信
息,由减速机自动调整反射镜角度,使太阳光时时反射到集热器上,对熔盐
进行加热,其中一部分热熔盐通过蒸汽发生器产生蒸气进行发电,另一部
分热量存储在熔盐罐中供日落后发电使用。从系统的角度分析,下列说法中不正确的是 ( )
A.能经受风沙、冰雹等极端天气,有较好的环境适应性
B.部分反射镜损坏,集热器吸收到的能量减少,体现了系统的整体性
C.太阳的位置改变,反射镜角度跟随改变,体现了系统的相关性
D.工程师经过大量数据测定和科学计算,将太阳运动轨迹程序植入控制
系统,体现了系统分析的科学性原则
答案 C
5.(2019浙江6月学考,8,2分)下列说法中正确的是 ( )
A.孝襄高速公路建设过程中,综合考虑建设成本、生态保护等目标,体现
了系统分析的整体性原则
B.丁谓修复皇宫所采用的解决方案,使烧砖、运输建材和处理废墟任务
协调起来,一举三得,体现了系统分析的科学性原则
C.高铁技术是多种学科、多方面知识共同作用的结果,体现了系统分析
的综合性原则
D.农业间作套种的技术水平、田间管理等是农作物种植增产增收的影响
因素
答案 D
6.(2022浙江7月学考,9,3分)在校园农业劳动实践中,同学们为植物栽培设
计了一个营养液循环控制系统(如图a所示为系统框图模型,如图b所示为
控制系统示意图),该系统包括微控制器、环境感知部分、调节部分等。
温度传感器、液位传感器、pH值传感器和流速计均安装在栽培槽中。
根据微控制器指令,加热器与制冷器、蠕动泵、水泵联合调节栽培槽中
营养液的温度、pH值、液位和流速。下列关于该系统设计与分析的说
法中不合理的是 ( )
图a
A.系统设计要从整体出发,以创建植物生长的最优营养液环境为目标
B.系统设计要考虑液位控制与pH值控制之间的相互影响
C.不能将该系统分解为温度、液位等子系统进行设计
D.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
答案 C
图b
7.(2020浙江1月学考,9,2分)如图所示是浇铸机结晶器钢水液位控制系统
示意图。浇铸时,中间包连续向结晶器浇注钢水,钢水在结晶器内冷却结
晶后被拉坯装置拉出形成钢坯。结晶器内钢水液位的稳定和高低,直接
影响钢坯的质量和产量。钢水液位波动引起电涡流传感器与液面之间
的间隙产生变化,从而引起电涡流信号变化,液位仪根据信号的大小计算
出实际液位,送给PLC与液位设定值比较,PLC根据比较差值通过驱动器
控制电动缸运动,带动塞棒升高或降低,改变中间包浇注口的大小,调节流
入结晶器内钢水的流量,从而使液位稳定在一定范围内。下列关于该系
统的分析中,不恰当的是 ( )
A.该系统的主要目的是提高钢坯的质量和产量
B.该系统可分为液位检测子系统和浇注流量控制子系统
C.液位仪将电涡流信号的处理功能从PLC中分离出来,减轻了PLC的负
担,提高了系统的工作效率
D.设计该系统时,可首先分别独立设计子系统,安装后再整机调试
答案 D
1.(2023浙江1月选考,8,2分)如图所示的装配系统,包含工件输送子系统和
机械手装配子系统,其工作过程:工件A整齐排列在传送带Ⅰ上,当位置检
测传感器检测到工件A时,传送带Ⅰ暂停;工件B放置在传送带Ⅱ上,当工
件B进入相机的拍摄范围时,传送带Ⅱ暂停;相机拍摄工件B的图像并传送
到工控机,工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标,控
制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于该装配系统的设计与
分析中不恰当的是 ( )
B组 2019—2023年真题 发展题组
A.工控机的运行速度会影响工件装配效率
B.位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性没有影响
C.设计系统时需要根据产能要求计算传送带和机械手的运行速度
D.选择机械手时需要考虑工件A的质量大小
答案 B
2.(2022浙江6月选考,8,2分)如图所示是纸箱输送系统的示意图。电机驱
动输送带将纸箱送到输送辊道,纸箱自由下滑至装载平台。光电传感器
检测光线是否被遮挡,当光线被遮挡时间超过设定值时,表明纸箱在输送
辊道上拥堵,控制器控制电机停止转动;当光电传感器重新检测到光线时,
控制器控制电机重新启动。下列关于该纸箱输送系统的说法中,不正确
的是 ( )
A.电机输出的功率应能驱动输送带运动,体现了系统的相关性
B.光电传感器的目的是检测光线是否被遮挡,体现了系统的目的性
C.该系统在不同地域均可正常使用,体现了系统的环境适应性
D.通过计算摩擦力确定辊道角度确保纸箱能自由下滑,体现了系统分析
的科学性原则
答案 B
3.(2022浙江1月选考,8,2分)如图所示是物料连续进料切断系统示意图,包
括物料及其进料子系统、跟随切断控制子系统。控制器、电机、切断
装置和跟随传感器组成跟随切断控制子系统。工作时,物料连续进料,当
进料长度达到要求时,控制器控制电机驱动切断装置跟随物料一起运动,
切刀向上切割物料。控制器将跟随传感器测得的跟随速度与进料传感
器测得的进料速度进行比较,根据偏差不断调节切断装置的移动速度,保
证切断装置与物料同步运动。切断后,切刀向下离开物料,控制器控制电
机反转,切断装置返回。下列关于物料连续进料切断系统的分析中,不恰
当的是 ( )
A.采用跟随控制,使连续切断过程更稳定,体现了系统的目的性
B.切刀需要定期更换,体现了系统的动态性
C.没有跟随切断控制子系统,就不能实现连续进料切断,体现了系统的整
体性
D.切断不同材质的物料要选用不同的切刀,体现了系统的环境适应性
答案 D
4.(2020浙江7月选考,8,2分)如图(a)所示是印刷机中纸筒放卷张力控制系
统示意图。该系统采用机械方式检测与控制纸的张力,控制精度不高,导
致印刷时套印不准。企业为了提高印刷质量,采用库存的力传感器、伺
服电机等将控制系统改装成如图(b)所示的系统。从系统的角度分析,下
列说法中不正确的是 ( )
图a 图b
A.库存的力传感器的灵敏度是该系统优化的约束条件
B.优化前后的两种控制系统都可分为检测、控制和执行子系统
C.系统的优化手段是改变张力检测和放卷速度控制形式
D.优化时先考虑力传感器的灵敏度,再考虑印刷质量,体现了系统分析的
整体性原则
答案 D
5.(2019浙江4月选考,9,2分)如图所示是石材切割机工作原理图。通过人
机界面将石材的切割参数输入控制器,控制器通过继电器控制各个电机
工作,工作台将石材移至设定位置,横梁下降,刀盘旋转并沿着横梁进给,
完成切割。电机上的旋转编码器将电机的旋转量转换为计数脉冲信号,
送入控制器中进行运算,控制
器获得各个方向的间接位移
量,并与设定值比较,当达到设
定值时控制器控制相应的电
机停止转动。从系统角度分
析,下列分析中不正确的是
( )
A.切割机由驱动控制子系统、传动子系统、支撑子系统等组成
B.任何一个电机损坏,都会影响切割机的工作,体现了系统的动态性
C.设计时建立数学模型,将切割参数转化为控制参数,体现了系统分析的
科学性原则
D.在移动部件上安装位移传感器获得实际位移量,有利于提高控制精度
答案 B
6.(2020浙江1月选考,8,2分)如图所示是浇铸机结晶器钢水液位控制系统
示意图。浇铸时,中间包连续向结晶器浇注钢水,钢水在结晶器内冷却结
晶后被拉坯装置拉出形成钢坯。结晶器内钢水液位的稳定和高低,直接
影响钢坯的质量和产量。钢水液位波动引起电涡流传感器与液面之间
的间隙产生变化,从而引起电涡流信号变化,液位仪根据信号的大小计算
出实际液位,送给PLC与液位设定值比较,PLC根据比较差值通过驱动器
控制电动缸运动,带动塞棒升高或降低,改变中间包浇注口的大小,调节流
入结晶器内钢水的流量,从而使液位稳定在一定范围内。从系统的角度
分析,下列说法中不恰当的是 ( )
A.该系统可分为液位检测子系统和
浇注流量控制子系统
B.各子系统单独工作,都不能实现液
位控制的功能,体现了系统的整体性
C.设计该系统时,要从整体出发,以系
统整体功能的最优为目的
D.选择液位仪时,既要考虑电涡流传
感器,又要考虑液位显示器等,体现了系统分析的综合性原则
答案 D
限时:15分钟/满分:22分
选择题(每小题2分,共22分)
3年模拟
1.(2023届七彩阳光联盟期初,8)如图所示是某智能鱼缸控制系统原理示
意图和实物图。利用Cortex-M3单片机提供的DS18B20温度传感器来控
制鱼缸内的水温,当温度到达设定上限时停止加热。若温度超过上限,开
启报警系统。系统中的杀菌灯可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启、关
闭时间;系统还设计了鱼缸水位监测的功能,当超过警戒水位鱼缸都会自
动报警。系统的供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制,在不需
要观赏的时间供氧,其余时间停止供氧。下列对智能鱼缸控制系统的分
析中,不恰当的是 ( )
A.该系统由供氧、杀菌灯、水位检测、水温监控等子系统构成
B.鱼缸水位过高或过低都会对鱼的饲养产生影响,体现了系统的环境适
应性
C.当超过警戒水位时,鱼缸中的报警器会发出报警信号,体现了系统的目
的性
D.设计杀菌灯开启和关闭时间,需要考虑鱼的种类、习性等,体现了系统
分析的科学性原则
答案 B
2.(2023届名校协作体期初,8)如图所示是颗粒类粮食定量自动打包系统
示意图,包括粮食输送子系统、计量控制子系统、打包子系统。其工作
过程是:当落料仓中的粮食达到设定的打包重量时,控制器打开落料仓底
部仓门,粮食落入包装袋内,封口机进行封口打包。控制器根据计量传感
器测得的落入落料仓中的粮食重量与输送带速度之间的对应关系,来调
节输送带的速度,使落料仓里的粮食重量与设定的打包重量一致。下列
关于颗粒类粮食自动打包系统的分析中,不恰当的是 ( )
A.任何一个部件出现故障,都将影响打包功能的完成,体现了系统的整体
性
B.系统运行需要定期检查保养,体现了系统的动态性
C.该系统适用于颗粒类粮食的自动打包,体现了系统的环境适应性
D.设计该系统时,需要分析计算输送带速度与落料仓中粮食重量之间的
对应关系,体现了系统分析的科学性原则
答案 C
3.(2022温州二模,8)如图所示为学校的智能温开水控制系统,可为学生提
供100 ℃的开水和35 ℃的温开水。20 ℃自来水经热交换器吸收热能后,
温度升至85 ℃,进入电开水器加热并保持在85~100 ℃。打开开水联动阀
时,开水龙头迅速出水;打开温开水联动阀时,在热交换器的作用,使电开
水器里的水降到35 ℃。另外该系统还具有防干烧保护功能,当水量低于
设定值时电开水器停止工作,只有加水后才开始加热。从系统角度分析,
关于该设备说法不正确的是 ( )
A.该系统可分为出水控制子系统、水温控制子系统和防干烧保护控制子
系统
B.通过水温调节器可设定饮水机的出水温度,体现了系统的目的性
C.为保证水质,净水器需要定期更换,体现了系统的动态性
D.设计该系统时,需要用到微电脑编程、机械制造、电路检测等多项技
术,体现了系统分析的综合性原则
答案 D
4.(2022宁波十校联考,8)如图所示为某水位控制系统,通过浮球检测到水
池水位下降时,放大器接收到电位器产生的电信号,电动机带动减速器控
制阀门的开启程度。当浮球达到设定位置时,阀门关闭。从系统的角度
分析,下列说法不正确的是 ( )
A.从系统相关性考虑,减速器的传动比需要和电机的转速、阀门的结构
匹配
B.从环境适应性考虑,设计补偿电路,以抵消外部干扰信号的影响
C.选择放大器时,既要考虑电位器,又要考虑电动机等,体现了系统分析的
综合性原则
D.设计时根据电机转速与阀门的转动量,通过定量计算来确定减速器传
动比,体现了系统分析的科学性原则
答案 C
5.(2021杭州二中开学检测,8)如图所示为名
为“Saw stop”的电锯,它是目前世界上最
安全的木工台锯。其工作原理是在锯片承
载少量电量,利用人体的导电性,当皮肤与锯
片接触时,立马检测到电量骤减,控制电路启
动安全刹车系统,铝制刹车片高速弹入正在旋转的锯片,从而阻止锯片旋
转;随后,锯片的角动量驱使锯片回到桌面以下,减少进一步接触造成伤害
的风险;同时,瞬间关闭电机电源。所有这些动作可在百分之一秒内完
成。从系统角度分析,下列分析中不正确的是 ( )
A.该系统可分为锯片转动控制子系统、安全刹车控制子系统、电源控制
子系统
B.木头接触锯片时可正常锯割,人手接触锯片时可立刻停止,体现了系统
的相关性
C.该电锯需要定期更换锯片,体现了系统的动态性
D.设计时既要考虑电锯的锯割效率,又要考虑电锯的安全性,体现了系统
分析的综合性原则
答案 B
6.(2023届浙江Z20联盟期初,8)如图所示为机械臂运动限位系统示意图。
位置传感器设置在机械臂的左右需要限位的位置,当机械臂左右运动靠
近位置传感器时,位置传感器感知到机械臂接近并在达到规定的检测距
离时给PLC发送信号,经伺服电机使机械臂停止运行,从而使机械臂在一
定位置范围内运转。下列关于该机械臂运动限位系统的说法中不正确
的是 ( )
A.伺服电机输出的功率应能驱动机械臂运动,体现了系统的相关性
B.设计该系统时,既要考虑功能的实现,又要考虑成本,体现了系统分析的
综合性原则
C.位置传感器的目的是检测机械臂的位置,体现了系统的目的性
D.设计团队的人员分工及设计水平是系统优化的影响因素
答案 C
7.(2023届百校联盟期初,8)汽车运行过程中,发动机怠速运转的时间约占3
0%,怠速转速过高,会使燃油消耗增加;怠速转速过低,当运行条件较差或
负载增加(如空调打开等)时,容易导致发动机运转不稳甚至熄火,同时会
增加排放污染。如图为汽车怠速控制系统,主要由传感器、ECU和执行
元件组成。ECU根据各传感器的检测信号判断发动机是否处于怠速工
况及发动机负荷的变化情况,然后根据存储在ECU的怠速控制程序确定
一个怠速运转的目标转速,并与实际怠速转速进行比较,根据比较结果控
制执行元件工作,以调节进气量,使发动机的怠速转速达到所确定的目标
值。从系统的角度分析汽车怠速控制系统,下列说法中正确的是 ( )
A.系统主要由传感器、ECU和执行元件组成,体现了系统的整体性
B.只有车速为零时,才会进行怠速控制,体现了系统的环境适应性
C.发动机性能属于汽车怠速控制系统优化的影响因素
D.ECU的怠速控制程序能根据检测信号确定怠速运转的目标转速,体现了系统分析的科学性原则
答案 A
8.(2023届山水联盟期初,8)如图所示为内燃机的阀门行程控制系统,通过
转动调节柄调整可调节支点C的位置,可以改变内燃机阀门的行程,其中Q
点位于弧AB的圆心处,安装于底座上。内燃机部分省略未画。从系统的
角度分析,下列说法不正确的是 ( )
A.系统需要定期添加润滑油,体现了系统的动态性
B.能适配不同型号的内燃机,体现了系统的整体性
C.凸轮的尺寸精度是影响该系统优化的因素
D.设计该系统时,需要建模分析各杆件的受力情况,体现了系统分析的科
学性原则
答案 B
9.(2021名校协作体联考,8)水肥一体化灌溉系统是通过可控管道系统供
水、供肥、使水肥相融后,均匀、定时、定量喷洒在作物发育生长区域,
同时根据不同的作物的需肥特点、土壤环境和养分含量状况、需肥规
律情况进行不同生育期的需求设计,把水分、养分定时、定量、按比例
直接提供给作物。从系统的角度分析,下列说法中不正确的是 ( )
A.若长时间未施肥,液肥出现沉淀堵塞管道,导致施肥不匀,体现了系统的
相关性
B.该系统可以根据作物需水需肥规律随时供给,同时也能促进养分的吸
收,体现了系统的目的性
C.该系统由水源工程、首部枢纽、田间输配水管网系统灌水器等部分组
成,体现了系统的整体性
D.工程师经大量数据测定和科学计算,使需肥投放更加精准,体现了系统
分析的科学性原则
答案 A
10.(2021五校联盟联考,8)感应水龙头的原理是通过红外感应开关接通电
磁阀控制感应水龙头自动开关。当人的手进入感应范围时,传感器探测
到人手信号,开关自动接通电磁阀,水龙头出水;在感应区域内无动作,开
关延时(时间可调,5~120 s)自动关闭电磁阀。关于该感应水龙头控制系
统,下列分析中正确的是 ( )
A.传感器出现故障,感应水龙头无法自动出水,体现了系统的整体性
B.随着人体信号的变化,改变电磁阀的接通情况,体现了系统的环境适应
性
C.设计该系统时,既要考虑传感器,又要考虑电磁阀,体现了系统分析的综
合性原则
D.传感器的灵敏度是该系统控制精度优化的约束条件
答案 A
11.(2021湖丽衢4月联考,8)如图所示为某番茄采摘智能机器人系统。其
控制部分可分为番茄采摘控制子系统和行进驱动子系统。番茄采摘控
制子系统工作过程是:工控机根据摄像机获得的数据,判定番茄是否成熟
并确定其位置,然后控制机械臂和末端采摘装置,实现对成熟番茄的采
摘。下列关于番茄采摘智能机器人系统的分析中不正确的是 ( )
A.行进驱动子系统影响采摘控制子系统的工作,体现了系统的相关性
B.果实筐长期使用会变形,需要更换,体现了系统的动态性
C.提高对成熟番茄的识别率是该系统优化的目标
D.工控机显示器的分辨率是该系统优化的约束条件
答案 D
