湖北科技学院《计算机控制技术》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《计算机控制技术》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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，系统集成是将各个子系统和设备整合为一个完整的控制系统的过程。这需要解决硬件接口、软件通信、协议转换等一系列问题。例如，在一个智能工厂的建设中，需要将生产设备、自动化仓储系统、质量检测系统等进行集成。以下关于系统集成的说法，错误的是：（）A.系统集成可以提高整个控制系统的效率和性能B.系统集成过程中需要充分考虑各个子系统的兼容性和互操作性C.系统集成只需要关注技术层面的问题，不需要考虑管理和组织因素D.良好的系统集成方案能够降低系统的维护成本和复杂度2、在计算机控制系统的数字控制器设计中，关于PID控制器（比例-积分-微分控制器）的参数整定方法，以下哪种说法是恰当的？（）A.PID控制器的参数整定可以随意尝试，直到系统性能满足要求，不需要遵循特定的方法B.常用的参数整定方法有Ziegler-Nichols法、临界比例度法等，这些方法基于系统的阶跃响应或频率特性，通过一定的计算和试验来确定合适的参数值，以实现良好的控制效果C.PID控制器的参数整定非常简单，不需要考虑系统的特性和控制要求D.只要根据经验设置参数，就能够保证PID控制器在各种系统中都能达到最优控制3、计算机控制系统中的实时数据库技术用于存储和管理实时数据。以下关于实时数据库的描述，错误的是（）A.实时数据库能够快速地存储、检索和更新实时数据，满足系统对数据实时性的要求B.它具有数据压缩、数据缓存和事务处理等功能，提高数据管理的效率C.实时数据库与关系数据库在数据结构和存储方式上有很大的不同D.实时数据库的设计和实现非常简单，不需要考虑数据的一致性和可靠性4、在计算机控制系统的先进控制技术中，以下关于预测控制的特点和优势，哪种说法是不准确的？（）A.预测控制基于模型预测未来的输出，并通过优化算法计算最优的控制输入，能够有效地处理具有约束和时滞的系统B.它能够充分利用系统的过去、现在和未来的信息，对系统的动态性能进行预测和优化，提高控制品质C.预测控制算法复杂，计算量大，对模型的精度要求高，因此在实际应用中受到一定的限制D.预测控制适用于多变量、强耦合的复杂工业过程控制，在石油化工、电力等行业得到了广泛的应用5、在计算机控制系统的实时性要求方面，例如在一个高速自动化生产线上的控制应用，以下哪个因素对系统的实时性能影响最为显著？（）A.不考虑实时性要求，导致生产出错B.控制器的计算速度和算法复杂度，高效的算法和快速的硬件能够减少计算时间，确保系统在规定的时间内完成控制任务C.只关注系统的功能实现，忽略实时性D.不优化系统的软件和硬件，影响实时性能6、计算机控制系统中的数据采集是获取现场信息的重要环节。在数据采集过程中，需要使用传感器将物理量转换为电信号，然后经过调理电路进行放大、滤波等处理。例如，在一个环境监测系统中，需要采集温度、湿度、光照强度等数据。以下关于数据采集的描述，正确的是：（）A.数据采集的精度只取决于传感器的性能，与调理电路无关B.采样频率越高，采集到的数据就越准确，但也会增加系统的负担C.数据采集过程中不需要进行信号隔离，不会对系统造成干扰D.所有的传感器输出信号都可以直接被计算机系统处理，无需调理7、在计算机控制系统中，控制器的参数整定是优化系统性能的重要步骤。以下关于控制器参数整定的描述，哪一项是错误的？（）A.可以通过试凑法、临界比例度法等经验方法来整定控制器的参数B.基于模型的参数整定方法需要建立准确的系统模型，并通过优化算法求解最优参数C.参数整定的结果是唯一的，一旦整定完成，就不需要再进行调整D.控制器的参数整定需要在系统实际运行中进行，根据系统的响应不断优化8、在计算机控制技术的先进控制策略应用中，比如对于具有大滞后、非线性特性的被控对象，以下哪种先进控制方法可能更有效？（）A.坚持使用传统的控制方法，控制效果不佳B.采用模糊控制、神经网络控制或预测控制等先进控制策略，能够更好地处理复杂的被控对象特性，提高控制精度和适应性C.不了解先进控制方法，不进行应用D.认为先进控制方法复杂，不尝试使用9、在计算机控制的飞行器导航系统中，精确的姿态解算是保证飞行安全和稳定的关键。当飞行器处于复杂的动态环境中，以下哪种姿态解算算法更能提供准确的姿态信息？（）A.卡尔曼滤波算法，融合多种传感器数据B.互补滤波算法，结合低通和高通滤波C.梯度下降算法，迭代求解姿态D.不进行姿态解算，依靠飞行员的直觉判断10、计算机控制系统中的执行机构是实现控制动作的关键部件。常见的执行机构有电动执行器、气动执行器和液压执行器等。在一个自动化生产线的物料输送系统中，需要选择合适的执行机构来控制输送带的速度和位置。以下关于执行机构的描述，正确的是：（）A.执行机构的响应速度越快越好，不需要考虑其精度B.不同类型的执行机构在性能、成本和适用场景方面存在差异C.执行机构的选择只取决于控制信号的类型，与系统的要求无关D.一旦安装了执行机构，就不需要进行维护和校准11、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12、关于计算机控制系统中的A/D和D/A转换，以下哪种说法是不准确的？（）A.A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，D/A转换是将数字信号转换为模拟信号，它们是计算机控制系统与外部模拟世界进行交互的关键环节B.A/D转换器的主要性能指标包括分辨率、转换精度、转换速度和量程等，这些指标会影响系统的测量和控制精度C.D/A转换器的输出通常存在一定的误差和非线性，需要进行校准和补偿，以提高输出的准确性D.在选择A/D和D/A转换器时，只需要考虑其价格和接口形式，性能指标不是很重要13、在计算机控制的电梯运行系统中，为了实现平稳、快速和安全的运行，需要综合考虑乘客需求、楼层间距和载重等因素。当电梯内乘客数量较多且分布不均匀时，以下哪种调度算法更能提高电梯的运行效率和乘客满意度？（）A.最短路径优先算法，选择距离最近的楼层停靠B.分区服务算法，将楼层划分为不同区域进行服务C.随机停靠算法，不考虑乘客需求和楼层分布D.优先服务高层乘客算法，忽略低层乘客需求14、在计算机控制技术的系统集成与调试中，以下关于其步骤和挑战的描述，哪一项是正确的？（）A.系统集成与调试包括硬件连接、软件配置、参数设置、功能测试等步骤。在这个过程中，可能会遇到硬件兼容性问题、软件冲突、通信故障等挑战。需要逐步排查问题，优化系统性能，确保系统满足设计要求和稳定运行B.系统集成与调试是一个简单的过程，不会遇到任何问题C.系统集成与调试只需要关注系统的功能实现，不需要考虑性能和稳定性D.系统集成与调试可以一次性完成，不需要反复测试和优化15、对于计算机控制系统中的分布式控制系统（DCS），以下叙述不准确的是（）A.DCS是一种将控制功能分散、管理功能集中的控制系统，它由多个控制站、操作站和通信网络组成B.各个控制站可以独立完成局部的控制任务，通过通信网络与操作站进行数据交换和协调控制C.DCS具有可靠性高、扩展性好、组态灵活等优点，广泛应用于大型工业过程控制领域D.DCS是一种完全独立的控制系统，与其他控制系统无法进行集成和通信16、对于计算机控制系统中的数字控制器设计，当考虑采用PID控制算法时，以下关于其参数整定方法的描述，哪一项是最恰当的？（）A.PID参数的整定可以通过理论计算、实验试凑或基于模型的方法来实现。实验试凑法虽然简单直观，但需要反复调试，耗费时间；基于模型的方法则需要准确的系统模型，否则难以得到理想的参数B.PID控制算法的参数整定只需根据经验设定一组固定的值，无需根据系统的实际运行情况进行调整，因为其具有较强的适应性C.PID参数整定的关键在于使系统的响应速度最快，而不必考虑超调量和稳态误差，只要能快速达到设定值即可D.数字控制器设计中应尽量避免使用PID控制算法，因为其过于老旧，有许多更先进的控制算法可以替代，如模糊控制、神经网络控制等17、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18、当利用计算机控制技术实现一个温度控制系统时，如果系统受到频繁的外部干扰，导致温度波动较大，为了提高系统的抗干扰能力和稳定性，以下哪种改进措施是有效的？（）A.增加传感器的采样频率B.加大控制器的输出幅度C.引入前馈控制环节，对干扰进行预先补偿D.降低系统的响应速度19、当谈到闭环控制系统（Closed-loopControlSystem）的工作原理时，以下说法错误的是：（）A.闭环控制系统通过反馈回路将输出量与期望值进行比较，并根据偏差产生控制作用B.反馈信号可以是输出量的全部或部分，用于修正控制输入C.闭环控制系统能够克服各种扰动对系统输出的影响，实现精确控制D.闭环控制系统中，控制器的参数一旦设定就不能再调整，否则会导致系统不稳定20、在计算机控制系统的过程监控与报警功能设计中，以下哪种策略能够及时有效地发现异常情况？（）A.只设置少量的监控点和简单的报警阈值，不进行实时数据分析B.合理设置多个关键监控点，采用先进的数据分析算法和智能报警策略，如基于趋势分析、统计分析的报警，同时结合声光、短信、邮件等多种报警方式，确保在异常情况发生时能够及时、准确地通知相关人员C.监控和报警功能会影响系统性能，尽量少设置D.报警信息不需要记录和存储，只在当时提示即可二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明微分控制器的作用和优势。2、（本题5分）简述滑模控制在电机控制中的应用。3、（本题5分）简述控制系统的数学模型有哪些类型。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个工业机器人的视觉引导抓取控制系统。2、（本题5分）设计一个智能家居的门锁和门禁自动控制系统。3、（本题5分）设计一个计算机控制的电容充电控制系统，使电容充电电压达到设定值的±2%范围内。4、（本题5分）为一个自动化冲压生产线设计压力和行程的控制系统。5、（本题5分）针对一个工业自动化生