3.3 系统设计的优化与实现（分层作业）通用技术苏教版2019必修2

3.3 系统设计的优化与实现（分层作业） 【基础达标】 1.普者黑喀斯特湿地是由湖泊、河流、孤峰、峰丛等构成的复合生态系统。该生态系统具有典型性，其孕育了丰富的生物多样性，以及独具特色的普者黑少数民族文化。现要对该湿地生态保护系统进行优化，不需要考虑的因素是（   ） A．湿地建筑 B．生活污水 C．景区票价 D．游客数量 答案：C 解析：湿地建筑、生活污水、游客数量会影响湿地生态保护，景区票价与生态保护系统优化无直接关联，所以选 C。 2.如图所示的皮带舒张控制系统部分结构。当旋转丝杠向左运动时，皮带处于张紧状态，如图a所示；当旋转丝杠向右运动时，皮带松开，如图b所示。以下有关皮带舒张控制系统的分析中不合理的是（   ） A．改变杆2杆3的长度，可以实现皮带的不同舒张程度，体现系统的目的性 B．丝杠螺纹长度的确定要考虑到杆2和杆3的长度，体现了系统的相关性 C．底座的稳定性不属于系统优化的影响因素 D．皮带的弹性属于系统优化的约束条件 答案：C 解析：底座的稳定性是可以改进优化的因素，选项C错误。 3.如图所示是汽车发动机废气再循环系统示意图。下列关于该系统的分析中，不合理的是（   ） A．温度传感器的目的是检测冷却液温度，体现了系统的目的性 B．冷却器需要定期进行检查和保养，体现了系统的动态性 C．系统设计要从整体出发，以获得最佳废气循环率为目标 D．压力传感器的精度是废气再循环系统优化的影响因素 答案：D 解析：D项压力传感器的精度是废气再循环系统优化的影响因素，说法是不合理的，错误，其他选项说法都是合理的，故选D。 4.手摇豆浆机如图所示。摇动摇柄，齿轮组带动发电机发电，使豆浆机工作。下列关于该系统设计的分析不正确的是（   ） A．可将手摇豆浆机分为供电子系统和豆浆机子系统 B．子系统内元器件的选择要相互匹配 C．供电子系统中应设置储能元件，减少发电机对豆浆机子系统的影响 D．豆浆机与发电机属于两个不同子系统，发电机的参数可以不考虑豆浆机的功率等参数 答案：D 解析：D项说是因为属于两个不同子系统，发电机的参数可以不考虑豆浆机的功率等参数，这种说法是错误的，而其他选项说法都是合理的，故选D。 5.如图所示是一种注塑机系统示意图。把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热器加热，使物料熔融。料筒内装有螺杆（由外动力马达驱动），物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，与此同时，螺杆在物料的反作用下向右退，使螺杆头部形成一定的储料空间，液压系统根据注塑工艺要求的压力值，给活塞合适的压力，螺杆在活塞推力的作用下，将熔融的物料注射到注塑区。下列关于该系统的分析中，不恰当的是（   ） A．要定期清洁料筒和螺杆 B．螺杆转速设定需要考虑加热器的功率 C．螺杆向右退的距离越大，活塞对螺杆的推力越大 D．注塑工艺要求是该系统优化的约束条件 答案：C 解析：选项A，要定期清洁料筒和螺杆是因为系统的动态性，选项正确；选项B，螺杆转速设定需要考虑加热器的功率是因为系统的相关性，选项正确；选项C，活塞对螺杆的推力越大，螺杆向左推进的距离越大，选项错误；选项D，注塑工艺要求是由产品质量决定的，只能遵循，是该系统优化的约束条件，选项D正确。其他选项说法不符合题意，故选C。 【能力提升】 6．如图所示是波音737Max客机的机动特性增强系统（MCAS）的工作原理。旨在防止在起飞爬升、陡峭转弯、俯冲飞行时引发的飞机失速。客机头部的左右两侧装有迎角传感器，当系统检测到迎角过大超过阈值飞机即将进入到失速状态时，系统会自动调整飞机尾部的水平稳定舵，抬升机尾并强制使机头下压，避免飞机失速。当迎角充分降低后，系统又会重新调整水平稳定舵，保证飞机正常飞行。如果迎角传感器出现故障并给MCAS系统提供了错误的数据，那么MCAS就会在飞机正常飞行时强行把飞机机头往下压，引发事故。为防止出现上述情形，现需要对该系统进行优化。下列措施中不合理的是（   ） A．增加控制开关，当机组人员发现MCAS系统执行错误动作时，可手动关闭该系统 B．对两个迎角传感器提供的数据进行交叉检验，确保数据的真实性 C．将原有的迎角传感器换成高检测精度的传感器 D．对MCAS系统进行改进设计，系统执行抬升机尾，下压机头动作时，除了考虑迎角数据，还需要考虑飞行速度、飞行高度、姿态角等其他参数 答案：C 解析：本题考查系统安全设计中避免“单点失效”的基本思路。提高迎角传感器的检测精度（选项C）并不能从根本上避免传感器失效时向MCAS系统提供错误数据，故仍然存在失效后导致飞机被错误压头的风险，因而不合理。其余选项均通过增加冗余（B）、引入人工干预开关（A）或综合多种飞行参数（D）来降低单一数据出错的影响，属于合理优化措施。故选C。 7.某门禁控制系统示意图如图所示。该控制系统主要由单门控制器、电子阀门、进门刷卡器、出门按钮、电锁等部分组成。其工作原理是：出门按钮被按下或者进门刷卡器读取正确卡片信息后，单门控制器发出信号通过电子阀门使电锁断电，从而使电锁失去吸力。当门禁控制系统出现故障时，可通过管理终端来分析出现故障的原因。下列关于该门禁控制系统的分析不正确的是（   ） A．该系统可在各种高温、潮湿、日晒等环境下正常使用，体现了系统的环境适应性 B．电子阀门损坏时门禁控制系统无法控制电锁的通断，体现了系统的整体性 C．电子阀门的性能属于该系统优化的约束条件 D．该系统在门内不需要刷卡只需按出门按钮就可打开电锁，体现了系统的目的性 答案：C 解析：考查系统的特性和系统的优化。A选项，系统在某种环境下正常使用，即能够在这种环境下实现功能，体现了系统的环境适应性。B选项，当系统的一个要素发生故障的时候，系统无法正常工作，体现系统的整体性。C选项，某个电子阀门的性能是固定的，但是对设计者来说，电子阀门的型号是可以选择的，所以对于这个系统的优化，电子阀门的性能属于影响因素，而不是约束条件。D选项，这是系统的一个功能，体现系统的目的性。故选C。 8.飞机仰俯角自动控制系统原理图如图所示，它通过控制飞机升降舵的偏转，改变飞机的仰俯角，其工作过程是：当垂直陀螺仪检测到飞机的仰俯角与设定角度不同时，陀螺仪电位器就会输出电压信号，放大器放大电压信号驱动舵机，舵机推动升降舵偏转，稳定飞机的仰俯角。下列关于飞机仰俯角自动控制系统的设计与分析不恰当的是（   ） A．在系统分析的基础上，完成该系统的设计 B．飞机仰俯角的变化会影响升降舵的偏转 C．陀螺仪电位器的参数与飞机仰俯角的设定有关 D．阵风和气流属于该系统优化的影响因素 答案：D 解析：综合考查系统的相关知识。A选项，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。B选项，体现了系统的相关性，目的性。C选项，体现了系统的相关性。D选项，影响系统优化的因素是指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。阵风和气流会影响飞机的俯仰角，但不能人为调节，是系统优化的约束条件而不是影响因素。故选D。 9.如图所示的快递分拣系统，包含快递输送子系统和快递抓取子系统，其工作过程：快递整齐排列在传送带上，输送到扫描区，扫描仪扫描快递上的条形码后将相关信息输送到工控机，工控机根据相关信息控制机械手，将快递分拣到不同分拣框内。下列关于该快递分拣系统的设计与分析不恰当的是（   ） A．扫描仪的扫描速度会影响分拣效率 B．机械手设计时不需要考虑快递的重量 C．扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性 D．设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度 答案：B 解析：考查系统分析和系统的特性。结合系统的特性对系统进行分析：扫描仪的扫描速度会影响分拣效率，要素与整体相关联，符合相关性。A正确；机械手的功能是分拣快递，设计时需要考虑快递的重量，选项中的说法违反目的性，B错误；扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性，当系统一个要素发生故障，整体功能发挥受到影响，符合整体性，C正确；设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度，要素和要素相关联，符合相关性，D正确。故选B。 【链接真题】 10．（2022高二·浙江·学业考试）现要对该轻木制作承重结构模型设计提出最优方案，那么，①总重量不超过15g，内径d不小于5.1mm，高度不小于20.3mm，②支柱﹑斜撑杆﹑正三角形结构拉杆木料各使用量比例，③制作工艺水平，④结构承重能力最大化。从系统角度，该四点分析合理的是（   ） A．①为约束条件，②、③为影响因素，④为目标函数 B．①、②为约束条件，③为影响因素，④为目标函数 C．①为目标函数，②为影响因素，③、④为约束条件 D．①为影响因素，②、③为约束条件，④为目标函数 答案：A 解析：本题考查目标函数、影响因素、约束条件的概念。目标函数是系统目标与影响目标的相关因素之间的关系，约束条件是对目标函数有影响且不能人为调节的因素，影响因素是是指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。综合考虑可知①为约束条件，②、③为影响因素，④为目标函数。故选A。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 系统设计的优化与实现（分层作业） 【基础达标】 1.普者黑喀斯特湿地是由湖泊、河流、孤峰、峰丛等构成的复合生态系统。该生态系统具有典型性，其孕育了丰富的生物多样性，以及独具特色的普者黑少数民族文化。现要对该湿地生态保护系统进行优化，不需要考虑的因素是（   ） A．湿地建筑 B．生活污水 C．景区票价 D．游客数量 2.如图所示的皮带舒张控制系统部分结构。当旋转丝杠向左运动时，皮带处于张紧状态，如图a所示；当旋转丝杠向右运动时，皮带松开，如图b所示。以下有关皮带舒张控制系统的分析中不合理的是（   ） A．改变杆2杆3的长度，可以实现皮带的不同舒张程度，体现系统的目的性 B．丝杠螺纹长度的确定要考虑到杆2和杆3的长度，体现了系统的相关性 C．底座的稳定性不属于系统优化的影响因素 D．皮带的弹性属于系统优化的约束条件 3.如图所示是汽车发动机废气再循环系统示意图。下列关于该系统的分析中，不合理的是（   ） A．温度传感器的目的是检测冷却液温度，体现了系统的目的性 B．冷却器需要定期进行检查和保养，体现了系统的动态性 C．系统设计要从整体出发，以获得最佳废气循环率为目标 D．压力传感器的精度是废气再循环系统优化的影响因素 4.手摇豆浆机如图所示。摇动摇柄，齿轮组带动发电机发电，使豆浆机工作。下列关于该系统设计的分析不正确的是（   ） A．可将手摇豆浆机分为供电子系统和豆浆机子系统 B．子系统内元器件的选择要相互匹配 C．供电子系统中应设置储能元件，减少发电机对豆浆机子系统的影响 D．豆浆机与发电机属于两个不同子系统，发电机的参数可以不考虑豆浆机的功率等参数 5.如图所示是一种注塑机系统示意图。把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热器加热，使物料熔融。料筒内装有螺杆（由外动力马达驱动），物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，与此同时，螺杆在物料的反作用下向右退，使螺杆头部形成一定的储料空间，液压系统根据注塑工艺要求的压力值，给活塞合适的压力，螺杆在活塞推力的作用下，将熔融的物料注射到注塑区。下列关于该系统的分析中，不恰当的是（   ） A．要定期清洁料筒和螺杆 B．螺杆转速设定需要考虑加热器的功率 C．螺杆向右退的距离越大，活塞对螺杆的推力越大 D．注塑工艺要求是该系统优化的约束条件 【能力提升】 6.如图所示是波音737Max客机的机动特性增强系统（MCAS）的工作原理。旨在防止在起飞爬升、陡峭转弯、俯冲飞行时引发的飞机失速。客机头部的左右两侧装有迎角传感器，当系统检测到迎角过大超过阈值飞机即将进入到失速状态时，系统会自动调整飞机尾部的水平稳定舵，抬升机尾并强制使机头下压，避免飞机失速。当迎角充分降低后，系统又会重新调整水平稳定舵，保证飞机正常飞行。如果迎角传感器出现故障并给MCAS系统提供了错误的数据，那么MCAS就会在飞机正常飞行时强行把飞机机头往下压，引发事故。为防止出现上述情形，现需要对该系统进行优化。下列措施中不合理的是（   ） A．增加控制开关，当机组人员发现MCAS系统执行错误动作时，可手动关闭该系统 B．对两个迎角传感器提供的数据进行交叉检验，确保数据的真实性 C．将原有的迎角传感器换成高检测精度的传感器 D．对MCAS系统进行改进设计，系统执行抬升机尾，下压机头动作时，除了考虑迎角数据，还需要考虑飞行速度、飞行高度、姿态角等其他参数 7.某门禁控制系统示意图如图所示。该控制系统主要由单门控制器、电子阀门、进门刷卡器、出门按钮、电锁等部分组成。其工作原理是：出门按钮被按下或者进门刷卡器读取正确卡片信息后，单门控制器发出信号通过电子阀门使电锁断电，从而使电锁失去吸力。当门禁控制系统出现故障时，可通过管理终端来分析出现故障的原因。下列关于该门禁控制系统的分析不正确的是（   ） A．该系统可在各种高温、潮湿、日晒等环境下正常使用，体现了系统的环境适应性 B．电子阀门损坏时门禁控制系统无法控制电锁的通断，体现了系统的整体性 C．电子阀门的性能属于该系统优化的约束条件 D．该系统在门内不需要刷卡只需按出门按钮就可打开电锁，体现了系统的目的性 8.飞机仰俯角自动控制系统原理图如图所示，它通过控制飞机升降舵的偏转，改变飞机的仰俯角，其工作过程是：当垂直陀螺仪检测到飞机的仰俯角与设定角度不同时，陀螺仪电位器就会输出电压信号，放大器放大电压信号驱动舵机，舵机推动升降舵偏转，稳定飞机的仰俯角。下列关于飞机仰俯角自动控制系统的设计与分析不恰当的是（   ） A．在系统分析的基础上，完成该系统的设计 B．飞机仰俯角的变化会影响升降舵的偏转 C．陀螺仪电位器的参数与飞机仰俯角的设定有关 D．阵风和气流属于该系统优化的影响因素 9.如图所示的快递分拣系统，包含快递输送子系统和快递抓取子系统，其工作过程：快递整齐排列在传送带上，输送到扫描区，扫描仪扫描快递上的条形码后将相关信息输送到工控机，工控机根据相关信息控制机械手，将快递分拣到不同分拣框内。下列关于该快递分拣系统的设计与分析不恰当的是（   ） A．扫描仪的扫描速度会影响分拣效率 B．机械手设计时不需要考虑快递的重量 C．扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性 D．设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度 【链接真题】 10.（2022高二·浙江·学业考试）现要对该轻木制作承重结构模型设计提出最优方案，那么，①总重量不超过15g，内径d不小于5.1mm，高度不小于20.3mm，②支柱﹑斜撑杆﹑正三角形结构拉杆木料各使用量比例，③制作工艺水平，④结构承重能力最大化。从系统角度，该四点分析合理的是（   ） A．①为约束条件，②、③为影响因素，④为目标函数 B．①、②为约束条件，③为影响因素，④为目标函数 C．①为目标函数，②为影响因素，③、④为约束条件 D．①为影响因素，②、③为约束条件，④为目标函数 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $