北京理工大学《计算机控制系统》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《计算机控制系统》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在计算机控制技术中，关于控制系统的性能指标，以下描述错误的是：（）A.常用的性能指标包括稳态误差、超调量、调节时间、上升时间等，用于衡量系统的控制效果B.稳态误差反映了系统在稳态时输出与期望值之间的偏差，超调量表示系统输出超过稳态值的最大幅度C.调节时间是指系统从受到干扰到重新恢复稳定所需的时间，上升时间则是指系统输出从0上升到稳态值所需的时间D.这些性能指标是相互独立的，优化一个指标不会对其他指标产生影响2、在计算机控制的飞行器姿态控制系统中，由于飞行器的动态特性复杂且对控制的实时性要求苛刻，以下哪种控制器结构和算法能够满足要求？（）A.串级控制结构，提高系统的快速性和稳定性B.状态反馈控制，基于系统状态进行精确控制C.智能PID控制，结合智能算法优化PID参数D.以上控制结构和算法结合使用3、在计算机控制的纺织生产线上，需要对纱线的张力、速度等参数进行实时控制。当生产过程中出现断纱等突发情况时，以下哪种应急处理机制能够快速响应并减少损失？（）A.自动停机并报警B.快速切换备用设备C.自动调整工艺参数D.以上都是4、在计算机控制系统的数字滤波算法（DigitalFilteringAlgorithm）选择中，以下描述错误的是（）A.数字滤波算法用于去除输入信号中的噪声和干扰，提高数据的准确性B.常见的数字滤波算法有均值滤波、中值滤波、卡尔曼滤波等C.不同的数字滤波算法具有不同的特点和适用范围，应根据信号特性和要求进行选择D.数字滤波算法越复杂，滤波效果越好，应优先选择复杂的算法5、关于计算机控制系统中的故障诊断与容错技术，以下描述不准确的是：（）A.故障诊断是及时发现系统中的故障并确定其位置和类型的过程，容错技术则是在系统出现故障时采取措施保证系统继续正常运行B.故障诊断方法包括基于模型的诊断、基于信号处理的诊断、基于知识的诊断等，不同方法各有优缺点C.容错技术包括硬件容错、软件容错和信息容错等，通过冗余和备份机制提高系统的可靠性D.故障诊断和容错技术只在关键的计算机控制系统中需要应用，对于一般的控制系统来说，没有必要考虑6、在计算机控制系统的可靠性设计中，以下关于冗余技术的描述，不正确的是哪一项？（）A.冗余技术是通过增加备份设备或部件，提高系统在故障情况下的生存能力和可靠性B.常见的冗余方式有硬件冗余、软件冗余和信息冗余等，它们可以单独使用，也可以组合使用C.硬件冗余包括并联冗余、备用冗余和表决冗余等，能够在硬件故障时实现快速切换和恢复D.冗余技术会增加系统的成本和复杂性，因此在任何情况下都应尽量避免使用，而采用其他可靠性措施7、在计算机控制技术的电力系统自动化中，关于电网调度和继电保护的作用，以下哪一种解释是最准确的？（）A.电网调度通过实时监测电网的运行状态，合理分配电力资源，确保电网的安全、稳定、经济运行；继电保护则在电网发生故障时迅速动作，隔离故障区域，保护设备和电网的安全B.电力系统自动化中，电网调度的重要性高于继电保护，因为调度直接影响电力的供应和分配C.继电保护主要用于保护发电设备，对于电网的整体运行影响较小；电网调度则主要关注输电和配电环节D.电网调度和继电保护的功能可以由人工操作来替代，计算机控制技术在这方面的作用不大8、在计算机控制的医疗设备中，例如输液泵，精确控制药液的流速和流量是保障治疗效果和患者安全的重要因素。当需要根据患者的病情实时调整输液速度时，以下哪种控制算法更能满足要求？（）A.比例积分微分（PID）控制算法，综合调节B.模糊逻辑控制算法，模拟人类思维C.开环控制算法，不考虑反馈D.固定速度输液，不进行调整9、对于一个计算机控制的机器人系统，要实现精确的轨迹跟踪控制，需要准确的模型和高性能的算法。在模型不确定或存在较大误差的情况下，以下哪种控制方法能够较好地适应并实现准确跟踪？（）A.自适应控制，根据系统运行情况自动调整控制器参数B.鲁棒控制，在模型存在不确定性时仍能保证系统稳定C.最优控制，寻求最优的控制策略D.智能控制，结合多种智能算法进行控制10、关于计算机控制系统中的系统集成技术，以下对于其概念和实现方法的描述，哪一项是准确的？（）A.系统集成技术是将不同的硬件、软件和网络资源整合为一个协调工作的整体，实现方法包括硬件集成、软件集成和通信集成等，通过标准化接口和协议，确保各部分之间的无缝连接和高效协同工作B.系统集成技术就是将各种设备简单地连接在一起，不需要考虑兼容性和协同性C.系统集成技术难度大，成本高，不适合在一般计算机控制系统中应用D.系统集成技术只关注硬件设备的连接，不涉及软件和通信方面11、对于计算机控制技术中的自适应控制，在系统参数发生变化或存在未知干扰的情况下，以下哪种说法是最能体现其优势的？（）A.自适应控制能够根据系统的运行状态和环境变化，自动调整控制器的参数，以保持良好的控制性能，无需人工干预B.自适应控制需要大量的先验知识和精确的系统模型，否则难以发挥作用C.自适应控制在应对系统参数缓慢变化时效果较好，但对于突发的、剧烈的变化可能无法及时响应D.相比于传统的固定参数控制，自适应控制的计算复杂度高，实现成本高，因此在实际应用中应谨慎选择12、关于计算机控制系统的能源管理（EnergyManagement），以下说法不准确的是：（）A.计算机控制系统可以通过优化控制策略来降低能源消耗B.可以监测和分析系统的能源使用情况，为节能提供依据C.能源管理只适用于大型工业控制系统，对于小型系统意义不大D.采用节能型的硬件设备和软件算法可以提高系统的能源效率13、在计算机控制系统的人机交互界面设计中，如果需要操作人员能够直观、方便地监控和操作控制系统，以下哪个方面是需要重点关注的？（）A.界面的布局和颜色搭配B.操作的便捷性和响应速度C.数据的可视化展示方式D.以上都是14、有关计算机控制系统中的智能控制算法，以下哪种说法是比较合理的？（）A.智能控制算法如遗传算法、蚁群算法、粒子群优化算法等在控制系统中展现出了强大的优化和自适应能力。它们能够处理复杂的优化问题和不确定的系统环境，为控制器的参数整定和系统的优化提供了新的思路和方法B.智能控制算法过于理论化，在实际的计算机控制系统中难以应用C.智能控制算法只适用于高端的计算机控制系统，对于一般的系统没有必要D.智能控制算法可以替代传统的控制算法，完全不需要传统控制的知识15、对于计算机控制系统中的工业控制计算机（IPC），以下关于其特点和应用的描述，不正确的是哪一项？（）A.IPC具有较高的可靠性、实时性和抗干扰能力，能够适应工业现场恶劣的环境条件B.它通常采用模块化结构，便于系统的扩展和维护，可以根据不同的控制需求灵活配置硬件和软件C.IPC可以运行通用的操作系统和控制软件，具有丰富的接口和通信能力，能够与各种现场设备进行连接和通信D.IPC只适用于小型工业控制系统，对于大型、复杂的工业生产过程，需要使用专用的控制器16、对于计算机控制系统中的滞后补偿（Dead-timeCompensation）技术，以下说法不准确的是（）A.滞后现象会降低系统的控制性能，需要进行补偿B.可以采用史密斯预估器（SmithPredictor）等方法来补偿滞后C.滞后补偿能够完全消除滞后对系统的影响，使系统性能恢复到无滞后时的水平D.滞后补偿的效果受到模型精度和参数变化的影响，需要进行适当的调整和优化17、在计算机控制系统的嵌入式系统（EmbeddedSystem）应用中，以下描述不准确的是（）A.嵌入式系统是将计算机技术嵌入到设备中，实现特定功能的专用计算机系统B.具有体积小、功耗低、实时性强等特点C.嵌入式系统在消费电子、汽车电子、工业控制等领域得到广泛应用D.嵌入式系统的开发难度较低，不需要专业的知识和技能18、在计算机控制系统的性能指标（PerformanceIndex）方面，以下描述不正确的是：（）A.常见的性能指标包括稳态误差、超调量、调节时间等B.稳态误差反映了系统在稳态时输出与期望值之间的偏差C.超调量越大，系统的响应速度越快，性能越好D.调节时间是指系统从受到扰动到重新稳定所需的时间19、在计算机控制系统的故障诊断与容错技术中，以下哪个选项是正确的？（）A.故障诊断和容错技术只是在系统出现故障后进行修复，不能预防故障B.故障诊断技术通过监测系统的运行状态、分析数据，及时发现潜在的故障并定位故障源。容错技术则通过冗余设计、备份机制等手段，使系统在部分故障情况下仍能正常工作或快速恢复。例如，在航空航天领域，容错计算机系统能够保证飞行器在关键部件故障时仍能安全飞行C.故障诊断和容错技术会增加系统的复杂性和成本，应尽量避免使用D.计算机控制系统的故障都是硬件故障，与软件无关20、在计算机控制系统的人机交互界面（Human-ComputerInteractionInterface）设计中，以下叙述不正确的是（）A.人机交互界面应该具有友好的操作方式、清晰的信息显示和及时的反馈B.考虑用户的使用习惯和需求，提高界面的易用性和可操作性C.美观的界面设计比功能的实用性更重要，能够吸引用户的注意力D.可以采用触摸屏、键盘、鼠标等多种输入方式，满足不同用户的需求二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明计算机控制在智能电网中的应用。2、（本题5分）说明采样周期的选择原则。3、（本题5分）解释计算机控制系统中的模糊滑模控制。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个航空发动机的燃油喷射控制系统。2、（本题5分）设计一个计算机控制的颜色变化速度控制系统，精确控制颜色变化速度。3、（本题5分）设计一个机器人的平衡行走控制系统。4、（本题5分）设计一个基于计算机的湿度变化率控制系统，控制湿度变化率在给定范围内。5、（本题5分）