3.2 系统分析与设计（分层作业）通用技术苏教版2019必修2

3.2 系统分析与设计（分层作业） 【基础达标】 1.装修公司根据电器功率的大小分别计算出每路电线的粗细规格，该方法遵循了系统分析的（   ） A．科学性原则 B．综合性原则 C．动态性原则 D．整体性原则 2.华罗庚的优选法是一种在数学、生产和科研等领域中广泛应用的科学方法，旨在通过较少的试验次数迅速找到最优方案。五粮液的改革者刘沛龙就是利用华罗庚的优选法解开酒阵之谜，在一个星期里选出了38和35两个最佳度数，成就了美味、醇香不变的低度白酒。华罗庚题诗回赠中写道：“名酒五粮液，优选味更醇；省粮五百担，产量增五成。”这充分说明系统分析应该遵循（   ） A．整体性原则 B．科学性原则 C．综合性原则 D．人性化设计原则 3.如图所示，这是小明搭建的智能浇水控制系统。下列关于该智能浇水控制系统的说法不正确的是（   ） A．该系统可分为定时浇水子系统、发声子系统等 B．该系统能根据预约时间实现自动浇水，体现了系统的目的性 C．该系统使用一段时间后，由电池电量不足造成水泵无法抽水，体现了系统的相关性 D．该系统需考虑浇水时长与水泵转速、水管大小等要素之间的匹配关系，体现了系统分析的综合性 原则 4．小马的班级要进行文化布置，他买了一个鱼缸养了几条孔雀鱼（一种热带鱼，适宜在温度为22～24℃、pH为7.2～7.4的水里生活）。同学们为孔雀鱼设计了一个鱼缸智能控制系统（图1为系统框图模型，图2为控制系统示意图），根据控制器指令，加热器、循环泵、增氧泵联合调节鱼缸中水的温度和氧气值，投食器可以定时投食，液晶显示屏显示当前鱼缸中水的温度、pH和氧气值。下列关于该系统设计与分析的说法不正确的是（   ） A．该系统设计的目的是为孔雀鱼提供最优的生存环境 B．该系统中pH、氧气值和温度之间相互影响，体现了系统的动态性 C．设计该系统时要考虑水温的均衡，因此设计了水循环子系统 D．图1反映了鱼缸智能控制系统的基本框架 5.如图所示，这是自动包装系统，包含纸板切割子系统和机械手包装子系统。其工作过程：3D自动扫描仪扫描待包装产品的三维尺寸，将信号传输至工控机，位置传感器将检测到的纸板实际出料长度传输到工控机与扫描尺寸进行比较，控制切割机进行切割，切割完毕输送至包装机械手进行包装。下列关于该自动包装系统的设计与分析不正确的是（   ） A．工控机的运行速度会影响产品包装效率 B．位置传感器的可靠性对机械手包装没有影响 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．选择包装机械手时需要考虑产品包装的大小 【能力提升】 6.如图所示的装箱系统包含产品输送子系统和机械手装箱子系统。其工作过程：当传送带Ⅰ上的位置检测传感器检测到纸板箱时，机械手I伸出并夹紧纸板箱，停止传送；待包装产品整齐排列在传送带Ⅱ上，当相机Ⅱ检测到产品到达A位置时，推杆、挡板等将产品推送到接盘上，待检测到接盘上产品数量合适时，机械手Ⅱ一次性抓取接盘上的产品。相机Ⅰ拍摄产品抓取状况、当前装箱的图像并传送到工控机，工控机将信息处理整合，控制机械手Ⅱ将产品逐层装入纸板箱，直至完成装箱。下列关于该装箱系统的设计与分析不正确的是（   ） A．机械手Ⅱ直接抓取传送带Ⅱ上的产品可提高装箱质量和效率 B．位置检测传感器的可靠性会影响装箱系统工作的稳定性 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待包装产品的质量大小 7.如图所示是小明构思的钢制滚柱自动分选控制系统示意图， 其工作过程：PLC控制气缸使推杆运动，推动滚柱至测量位置，传感器测量头下移压住滚柱进行直径测量；PLC根据测定的直径值控制相应容器的电磁翻板开启，并使限位挡板下移，电机轴驱动推杆推动滚柱落入容器中。请根据示意图和描述，完成以下任务： (1)小明构思出该系统的方案，为完成该装置的设计，根据设计的一般过程，小明接下来还需要完成_________→_________→_________； A．通过查阅图书资料、浏览互联网等方式收集有关信息 B．优化设计方案 C．询问调查是否需要设计该系统 D．进行设计分析 E.绘制图样并制作模型或原型 F.编写该系统的使用说明书 (2)设计该系统时，既要考虑钢制滚柱自动分选的准确度又要考虑所采用各种设备的成本，这体现了系统分析的（单选）_________ A．整体性原则； B．科学性原则； C．综合性原则 (3)为实现电机（单向转动一圈）驱动推杆推动滚柱落入容器后带动推杆返回，小明重新设计推杆机构，并构思下列几种电机驱动推杆的方案，其中合适的是（单选）_________ (4)要保证不同直径大小的滚柱能顺利落入相应的容器内，合理的措施是（多选）_________； A．先使相应容器电磁板开启，再同时进行电机驱动推杆推动滚柱和限位挡板下移 B．使相应容器电磁板开启后，先让限位挡板下移再启动电机驱动推杆推动滚柱 C．合理设计电机驱动推杆机构，使推杆最右侧可推到限位挡板处 D．合理设计电机驱动推杆机构，使推杆最右侧可推到示意图中的A处 【链接真题】 8．（2023·浙江·高考真题）如图所示是一种给布染色的卷染机系统示意图。将待染色的布装在右滚筒上，电机驱动左滚筒转动，带动布从右滚筒卷绕到左滚筒上，经过染色池完成染色。染色前将右滚筒上布的厚度输入工控机，染色时编码器实时测量电机和滚筒的转动信号，工控机根据转动信号计算出转速、卷绕圈数、布卷直径，并通过变频器来调节电机转速，使布保持稳定的线速度。右滚筒上的阻尼器使布保持一定的张力。下列关于该卷染机的分析中，不恰当的是（   ） A．要定时给染色池添加染液 B．电机功率的选择需要考虑阻尼器的阻尼大小 C．染色过程中右滚筒的转速随着左滚筒转速的减小而减小 D．可以对不同厚度的布进行染色 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2 系统分析与设计（分层作业） 【基础达标】 1.装修公司根据电器功率的大小分别计算出每路电线的粗细规格，该方法遵循了系统分析的（   ） A．科学性原则 B．综合性原则 C．动态性原则 D．整体性原则 答案：A 解析：通过科学计算，得出结论，符合系统的科学性原则。故选A。 2.华罗庚的优选法是一种在数学、生产和科研等领域中广泛应用的科学方法，旨在通过较少的试验次数迅速找到最优方案。五粮液的改革者刘沛龙就是利用华罗庚的优选法解开酒阵之谜，在一个星期里选出了38和35两个最佳度数，成就了美味、醇香不变的低度白酒。华罗庚题诗回赠中写道：“名酒五粮液，优选味更醇；省粮五百担，产量增五成。”这充分说明系统分析应该遵循（   ） A．整体性原则 B．科学性原则 C．综合性原则 D．人性化设计原则 答案：B 解析：利用优选法（科学方法 ）找到最优方案，体现系统分析遵循科学性原则；整体性强调系统整体，综合性是综合考虑多目标，人性化设计原则与本题无关，所以选B。 3.如图所示，这是小明搭建的智能浇水控制系统。下列关于该智能浇水控制系统的说法不正确的是（   ） A．该系统可分为定时浇水子系统、发声子系统等 B．该系统能根据预约时间实现自动浇水，体现了系统的目的性 C．该系统使用一段时间后，由电池电量不足造成水泵无法抽水，体现了系统的相关性 D．该系统需考虑浇水时长与水泵转速、水管大小等要素之间的匹配关系，体现了系统分析的综合性 原则 答案：D 解析：系统分析的综合性原则是在系统分析时，多个目标统筹兼顾，不能顾此失彼。选项D不能体现系统分析的综合性原则，选项D错误。 4．小马的班级要进行文化布置，他买了一个鱼缸养了几条孔雀鱼（一种热带鱼，适宜在温度为22～24℃、pH为7.2～7.4的水里生活）。同学们为孔雀鱼设计了一个鱼缸智能控制系统（图1为系统框图模型，图2为控制系统示意图），根据控制器指令，加热器、循环泵、增氧泵联合调节鱼缸中水的温度和氧气值，投食器可以定时投食，液晶显示屏显示当前鱼缸中水的温度、pH和氧气值。下列关于该系统设计与分析的说法不正确的是（   ） A．该系统设计的目的是为孔雀鱼提供最优的生存环境 B．该系统中pH、氧气值和温度之间相互影响，体现了系统的动态性 C．设计该系统时要考虑水温的均衡，因此设计了水循环子系统 D．图1反映了鱼缸智能控制系统的基本框架 答案：B 解析：pH、氧气值和温度之间相互影响，是部分对部分的影响，无法体现系统的动态性，选项B错误。 5.如图所示，这是自动包装系统，包含纸板切割子系统和机械手包装子系统。其工作过程：3D自动扫描仪扫描待包装产品的三维尺寸，将信号传输至工控机，位置传感器将检测到的纸板实际出料长度传输到工控机与扫描尺寸进行比较，控制切割机进行切割，切割完毕输送至包装机械手进行包装。下列关于该自动包装系统的设计与分析不正确的是（   ） A．工控机的运行速度会影响产品包装效率 B．位置传感器的可靠性对机械手包装没有影响 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．选择包装机械手时需要考虑产品包装的大小 答案：B 解析：选项B，位置传感器的可靠性会影响机械手包装，选项B错误，故选B。 【能力提升】 6.如图所示的装箱系统包含产品输送子系统和机械手装箱子系统。其工作过程：当传送带Ⅰ上的位置检测传感器检测到纸板箱时，机械手I伸出并夹紧纸板箱，停止传送；待包装产品整齐排列在传送带Ⅱ上，当相机Ⅱ检测到产品到达A位置时，推杆、挡板等将产品推送到接盘上，待检测到接盘上产品数量合适时，机械手Ⅱ一次性抓取接盘上的产品。相机Ⅰ拍摄产品抓取状况、当前装箱的图像并传送到工控机，工控机将信息处理整合，控制机械手Ⅱ将产品逐层装入纸板箱，直至完成装箱。下列关于该装箱系统的设计与分析不正确的是（   ） A．机械手Ⅱ直接抓取传送带Ⅱ上的产品可提高装箱质量和效率 B．位置检测传感器的可靠性会影响装箱系统工作的稳定性 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待包装产品的质量大小 答案：A 解析：选项A，机械手Ⅱ在接盘上可一次性抓取纸板箱一层所需的所有产品，直接抓取传送带Ⅱ上的产品则需要抓取数次才能将纸板箱一层放满，选项A错误。 7．如图所示是小明构思的钢制滚柱自动分选控制系统示意图， 其工作过程：PLC控制气缸使推杆运动，推动滚柱至测量位置，传感器测量头下移压住滚柱进行直径测量；PLC根据测定的直径值控制相应容器的电磁翻板开启，并使限位挡板下移，电机轴驱动推杆推动滚柱落入容器中。请根据示意图和描述，完成以下任务： (1)小明构思出该系统的方案，为完成该装置的设计，根据设计的一般过程，小明接下来还需要完成_________→_________→_________； A．通过查阅图书资料、浏览互联网等方式收集有关信息 B．优化设计方案 C．询问调查是否需要设计该系统 D．进行设计分析 E.绘制图样并制作模型或原型 F.编写该系统的使用说明书 (2)设计该系统时，既要考虑钢制滚柱自动分选的准确度又要考虑所采用各种设备的成本，这体现了系统分析的（单选）_________ A．整体性原则； B．科学性原则； C．综合性原则 (3)为实现电机（单向转动一圈）驱动推杆推动滚柱落入容器后带动推杆返回，小明重新设计推杆机构，并构思下列几种电机驱动推杆的方案，其中合适的是（单选）_________ (4)要保证不同直径大小的滚柱能顺利落入相应的容器内，合理的措施是（多选）_________； A．先使相应容器电磁板开启，再同时进行电机驱动推杆推动滚柱和限位挡板下移 B．使相应容器电磁板开启后，先让限位挡板下移再启动电机驱动推杆推动滚柱 C．合理设计电机驱动推杆机构，使推杆最右侧可推到限位挡板处 D．合理设计电机驱动推杆机构，使推杆最右侧可推到示意图中的A处 答案： (1) E B F (2)C (3)A (4)BD 解析：1.根据设计的一般过程，还需要完成：绘制图样并制作模型或原型，优化设计方案，编写该系统的使用说明书。故选EBF。 2.既考虑钢制滚柱自动分选的准确度，又考虑采用设备的成本，体现了设计分析的综合性原则。故选C。 3.选项A：该机构是一个曲柄滑块机构。电机轴通过铰连接带动推杆运动，当电机单向转动一圈时，推杆可以在固定导轨上做往复直线运动，能够实现推动滚柱落入容器后带动推杆返回的功能 。选项B：凸轮机构中，凸轮转动一周，从动件（推杆）的运动规律是由凸轮的轮廓曲线决定的。但一般情况下，很难简单地通过一个凸轮在电机单向转动一圈时，精确地实现推杆先推动滚柱落入容器，然后再返回的复杂运动，因为凸轮轮廓的设计较为复杂，且难以满足这种特定的往返运动要求。选项C：滑槽机构主要是限制推杆的运动方向，它本身不能在电机单向转动一圈的情况下，自发地实现推杆的往返运动。推杆在滑槽中只能沿着滑槽方向做单向的直线运动，无法满足题目中先推动滚柱后返回的要求。 故选A。   4.选项A：先使相应容器电磁板开启，再同时进行电机驱动推杆推动滚柱和限位挡板下移。如果同时进行，滚柱在推动过程中可能会受到限位挡板的阻碍，导致不能顺利落入容器，尤其是对于不同直径的滚柱，这种同步动作更难保证其顺利落入，所以A不合理。选项B：使相应容器电磁板开启后，先让限位挡板下移再启动电机驱动推杆推动滚柱。这样可以先为滚柱的滚动创造一个无障碍的空间，然后推杆推动滚柱时，滚柱可以顺利地沿着轨道滚动并落入相应的容器，对于不同直径的滚柱都能适用，B合理。选项C：合理设计电机驱动推杆机构，使推杆最右侧可推到限位挡板处。这样当推杆推动滚柱时，滚柱会被推到限位挡板处，无法顺利落入容器，C不合理。选项D：合理设计电机驱动推杆机构，使推杆最右侧可推到示意图中的A处。这样推杆可以将滚柱推到合适的位置，使其能够顺利落入相应的容器，并且对于不同直径的滚柱，只要推杆能将其推到合适位置，就可以实现顺利落入，D合理。 故选BD。 【链接真题】 8．（2023·浙江·高考真题）如图所示是一种给布染色的卷染机系统示意图。将待染色的布装在右滚筒上，电机驱动左滚筒转动，带动布从右滚筒卷绕到左滚筒上，经过染色池完成染色。染色前将右滚筒上布的厚度输入工控机，染色时编码器实时测量电机和滚筒的转动信号，工控机根据转动信号计算出转速、卷绕圈数、布卷直径，并通过变频器来调节电机转速，使布保持稳定的线速度。右滚筒上的阻尼器使布保持一定的张力。下列关于该卷染机的分析中，不恰当的是（   ） A．要定时给染色池添加染液 B．电机功率的选择需要考虑阻尼器的阻尼大小 C．染色过程中右滚筒的转速随着左滚筒转速的减小而减小 D．可以对不同厚度的布进行染色 答案：C 解析：本题考查系统设计目的的分析。考虑系统的动态性，需定时给染色池添加染液，A恰当。考虑系统的相关性，电机功率的选择需要考虑阻尼器的阻尼大小，B恰当。染色过程中左侧布卷直径变大，右侧布卷直径变小，但布的线速度保持稳定，则要求直径变大的布卷转速变小，直径变小的布卷转速变大，即左滚筒的转速变小而右滚筒的转速变大，C不恰当。根据对系统结构与功能的分析，可知该卷染机可以对不同厚度的布进行染色，D恰当。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $