中南大学《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院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、关于计算机控制系统中的实时操作系统选择，在评估其是否适用于特定的控制任务时，以下哪一个因素是最为重要的？（）A.实时操作系统的任务调度算法、中断响应时间、内存管理机制等性能指标，以及对硬件的支持和可扩展性，决定了其能否满足控制任务对实时性和可靠性的要求B.实时操作系统的用户界面友好程度和开发工具的易用性，对于开发人员的工作效率有很大影响C.实时操作系统的价格和许可证费用，对于项目的成本控制至关重要D.实时操作系统的市场占有率和流行程度，反映了其可靠性和稳定性2、在计算机控制技术的最优控制问题中，例如要使一个控制系统在满足约束条件下达到某种性能指标最优，以下哪种方法是可行的？（）A.不考虑最优控制，无法达到最佳性能B.动态规划法或线性二次型调节器（LQR）方法，通过建立性能指标函数和约束条件，求解最优控制策略，使系统性能达到最优C.不了解最优控制方法，无法实现优化D.随机选择控制策略，不追求最优3、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4、在计算机控制技术的先进控制策略中，关于模糊控制的原理和特点，以下哪种说法是准确的？（）A.模糊控制基于模糊逻辑和模糊推理，不依赖精确的数学模型，对非线性、时变系统具有较好的控制效果，具有适应性强、鲁棒性好等特点B.模糊控制原理复杂，难以理解和应用，控制效果不稳定C.模糊控制只适用于简单的控制系统，对于复杂系统无法发挥作用D.模糊控制需要精确的数学模型才能实现有效控制5、在计算机控制的智能仓储系统中，货物的出入库管理和库存盘点需要高效准确的控制策略。当货物种类繁多、出入库频繁时，以下哪种库存管理方法更能有效避免缺货和积压现象？（）A.ABC分类管理法，根据货物价值和重要性分类管理B.定量订货法，设定固定的订货数量C.定期订货法，固定订货周期D.随意管理库存，不进行分类和规划6、在计算机控制技术的数字滤波算法应用中，比如要去除测量信号中的噪声干扰，以下哪种数字滤波算法是适用于高频噪声的？（）A.不使用数字滤波，信号质量差B.低通滤波算法，能够有效地滤除高频噪声，保留低频有用信号，但可能会导致信号的一定延迟C.高通滤波算法，适用于去除低频噪声，保留高频信号D.不了解数字滤波算法，无法选择合适的方法7、在计算机控制技术的智能家居系统中，关于环境监测和设备控制的实现方式，以下哪一种描述是最符合实际的？（）A.通过部署各种传感器（如温度、湿度、光照、烟雾等传感器）采集环境数据，利用微控制器或嵌入式系统进行数据处理和分析，然后根据设定的规则或用户的指令，通过智能插座、继电器等控制设备实现对家电、照明等的自动控制B.智能家居系统的环境监测和设备控制主要依赖于云服务器的计算和决策能力，本地设备只负责数据采集和传输C.智能家居系统中的设备控制通常采用集中式控制架构，所有设备的控制信号都由一个中央控制器统一发送D.为了降低成本和复杂性，智能家居系统可以忽略环境监测功能，只实现基本的设备控制8、对于计算机控制系统中的传感器选择，以下关于其考虑因素和重要性的说法，哪一项是恰当的？（）A.传感器的选择只需要考虑测量范围，其他因素如精度、响应时间、可靠性等都不重要B.选择传感器时，需要综合考虑测量范围、精度、响应时间、线性度、稳定性、可靠性、抗干扰能力等多个因素。合适的传感器能够准确地获取被控对象的状态信息，为控制系统提供可靠的输入，直接影响控制系统的性能和精度C.传感器的价格是选择的唯一关键因素，越便宜越好D.传感器的安装和维护难度不需要在选择时考虑9、在计算机控制系统的运动控制（MotionControl）领域，以下叙述不正确的是（）A.运动控制用于实现对机械运动的精确控制，如数控机床、机器人等B.包括位置控制、速度控制、加速度控制等方面C.运动控制系统通常采用闭环控制结构，以提高控制精度和稳定性D.运动控制只关注机械部件的运动，不考虑电气和电子方面的因素10、在计算机控制系统的软件开发过程中，需要选择合适的编程语言和开发工具。当系统对实时性和可靠性要求极高时，以下哪种编程语言通常是首选？（）A.C/C++B.JavaC.PythonD.VisualBasic11、在计算机控制技术的网络控制系统中，关于网络延迟对控制性能的影响，以下哪种分析是最深入和全面的？（）A.网络延迟会导致控制信号的传输滞后，影响系统的实时性和稳定性。延迟的不确定性还可能导致系统的振荡和失稳。为了减小网络延迟的影响，可以采用预测控制、事件触发控制等方法，同时优化网络协议和硬件设施B.网络延迟对控制性能的影响较小，可以通过增加缓冲区来解决，无需对控制算法进行特殊设计C.网络控制系统中，只要网络带宽足够大，就可以忽略网络延迟的影响D.网络延迟只影响数据的传输速度，不影响控制效果，因此在设计控制系统时无需考虑12、有关计算机控制系统中的传感器和变送器，以下哪种说法是比较全面的？（）A.传感器用于检测物理量并将其转换为电信号，变送器则将传感器输出的信号进行调理和转换，以满足计算机输入的要求。选择合适的传感器和变送器需要考虑测量范围、精度、响应时间、线性度、稳定性等因素。它们的性能直接影响系统的测量准确性和控制效果B.传感器和变送器的选择只需要考虑价格，越便宜越好C.传感器和变送器的性能对计算机控制系统的影响不大，可以随意选择D.一旦安装了传感器和变送器，就不需要再对其进行校准和维护13、在计算机控制的机器人系统中，轨迹规划是实现精确运动控制的关键。当要求机器人在有限的时间内从起始点以最短路径到达目标点，并避开障碍物时，以下哪种轨迹规划算法更适用？（）A.直线插补算法，简单直接B.圆弧插补算法，适用于曲线运动C.多项式插补算法，可灵活设定运动曲线D.随机生成轨迹，不考虑路径优化14、在计算机控制的石油化工生产过程中，需要对多个反应釜的温度、压力等进行集中监控和控制。当控制点数众多且分布广泛时，以下哪种控制系统架构能够更好地满足需求？（）A.DCS系统B.PLC系统C.FCS系统D.以上都是15、在计算机控制的电梯系统中，需要实现平稳的运行和准确的楼层停靠。当电梯负载变化较大时，以下哪种控制方式能够有效地调整电机的输出转矩，保证电梯的运行性能？（）A.矢量控制B.直接转矩控制C.变频调速控制D.以上都是16、关于计算机控制系统中的过程监控（ProcessMonitoring）系统，以下说法错误的是（）A.过程监控系统用于实时监测生产过程中的参数和状态，及时发现异常情况B.可以采用数据采集与监控（SCADA）系统或分布式控制系统（DCS）来实现过程监控C.过程监控系统只提供数据显示和报警功能，不能对生产过程进行控制和调整D.有效的过程监控可以提高生产效率、保证产品质量和减少事故发生17、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18、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19、在计算机控制系统中，传感器起着至关重要的作用，将物理世界的信息转换为电信号供计算机处理。以下关于传感器的描述，哪一项是不准确的？（）A.传感器的精度和分辨率决定了所采集数据的准确性和细腻程度B.不同类型的传感器适用于不同的物理量测量，如温度、压力、位移等C.传感器的输出信号通常可以直接被计算机接收和处理，无需任何转换和调理D.传感器的稳定性和可靠性对于长期准确测量至关重要，可能会受到环境因素的影响20、对于计算机控制技术中的数字滤波技术，在去除信号中的噪声和干扰时，以下哪种滤波方法的效果通常最为显著？（）A.中值滤波能够有效地去除脉冲噪声，对于突变的干扰信号有很好的抑制作用；均值滤波则可以平滑信号，但可能会使信号的细节丢失；卡尔曼滤波结合了预测和测量，能够在动态环境中提供较为准确的滤波效果B.数字滤波技术的效果取决于滤波器的阶数，阶数越高，滤波效果越好C.只要增加采样频率，就可以提高数字滤波的效果，无需选择特定的滤波方法D.数字滤波技术对于高频噪声的去除效果较好，但对于低频噪声往往无能为力21、对于计算机控制系统中的数字控制器设计，以下关于其方法和考虑因素的描述，哪一个是恰当的？（）A.数字控制器的设计方法包括直接数字设计法、模拟化设计法等。在设计过程中，需要考虑系统的性能指标，如稳态误差、调节时间、超调量等，以及系统的抗干扰能力、鲁棒性。同时，还需考虑数字控制器的实现复杂度、计算量和对系统硬件的要求B.数字控制器的设计只需要满足基本的控制功能，性能指标和其他因素可以忽略C.数字控制器的设计可以完全依赖现成的通用算法，不需要根据具体系统进行调整D.数字控制器的设计不需要考虑系统的动态特性，只关注稳态性能即可22、在计算机控制技术中，关于控制系统的稳定性分析，假设要判断一个复杂的闭环控制系统在不同输入条件下是否稳定，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.仅通过观察系统的输出响应，主观判断其稳定性B.利用劳斯判据，通过计算系统特征方程的系数来确定系统的稳定性，该方法适用于线性定常系统，能准确判断系统是否具有右半平面的极点，从而确定其稳定性C.采用根轨迹法，绘制系统的根轨迹图，通过观察根轨迹是否穿越虚轴来判断系统的稳定性，但对于高阶系统计算较为复杂D.完全依赖模拟实验，不进行理论分析23、在计算机控制系统的软件设计中，如果要求系统具有良好的可扩展性和可维护性，以下哪种编程架构和方法是应该优先采用的？（）A.面向过程编程，按功能模块划分程序B.面向对象编程，封装数据和操作C.结构化编程，使用顺序、选择和循环结构D.函数式编程，强调函数的组合和纯函数24、在计算机控制技术中，关于开环控制系统和闭环控制系统的特点，以下哪种说法是不准确的？（）A.开环控制系统中，控制作用的产生不依赖于输出量的反馈，系统结构相对简单，但控制精度往往较低，容易受到外部干扰的影响B.闭环控制系统通过将输出量与期望值进行比较，产生偏差信号，进而调整控制作用，能够实现较高的控制精度和稳定性，但系统结构较为复杂，成本也相对较高C.开环控制系统适用于对控制精度要求不高、外部干扰较小的场合，如一些简单的自动化生产线；而闭环控制系统则更适用于对控制精度要求严格、外部干扰较大的场合，如精密机床的控制D.闭环控制系统总是比开环控制系统更优越，在任何情况下都应优先选择闭环控制系统，而无需考虑成本和系统复杂性等因素25、当设计一个计算机控制的煤矿安全生产监控系统时，需要实时监测瓦斯浓度、通风状况等参数，并及时发出警报和采取控制措施。为了确保系统的可靠性和稳定性，以下哪种系统架构和技术是合适的？（）A.分布式架构，多传感器冗余监测B.工业以太网通信，高速传输数据C.智能预警算法，提前预测危险情况D.以上技术和架构结合使用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述控制技术的定义和作用。2、（本题5分）解释性能指标在优化设计中的作用。3、（本题5分）阐述自校正控制的实现方法。4、（本题5分）解释动态规划在最优控制中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个智能电表的阶梯电价计费和控制管理系统。2、（本题5分）设计一个智能电网的电能质量监测与控制系统。3、（本题5分）设计一个机器人的投篮动作控制系统。4、（本题5分）设计一个基于计算机的速度偏差调节系统，使速度偏差在±1%以内。5、（本题5分）设计一个机器人的舞蹈动作编排与控制系统。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）详细探讨计算机控制系统中的5G通信技术的影响，阐述5G的高速率、低延迟和大容