酒泉职业技术学院《控制工程基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《控制工程基础》2023-2024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1分，共20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2、计算机控制系统的人机界面设计对于操作人员与系统的交互至关重要。一个友好、直观的人机界面能够提高操作效率和准确性。例如，在一个工业自动化监控系统中，操作人员需要通过界面实时了解生产过程的参数和状态。以下关于人机界面设计的描述，错误的是：（）A.人机界面的布局应该合理，重要信息突出显示B.操作流程应该简单明了，减少操作人员的误操作C.人机界面的颜色和图标选择对系统性能没有影响，可以随意设计D.应该提供实时的反馈和提示信息，帮助操作人员做出正确的决策3、在计算机控制的冶金过程中，如炼钢、炼铁等，需要对炉温、化学成分等进行严格控制。当生产过程存在较大的时滞和惯性时，以下哪种控制策略能够更好地克服这些不利因素，保证产品质量？（）A.大林算法B.Smith预估补偿控制C.内模控制D.以上都是4、在计算机控制系统的节能控制策略中，以下哪种方法能够显著降低系统能耗？（）A.不采取任何节能措施，让系统一直处于全速运行状态B.采用智能调速技术（如变频调速）、优化控制算法（如根据负载调整输出）、合理安排设备运行时间等方法，根据实际需求动态调整系统的运行状态，在满足控制要求的前提下，显著降低系统的能耗C.节能控制会影响系统的性能，不应该采用D.只要降低设备的运行功率，就能实现节能5、关于计算机控制系统的无线通信在控制中的应用，以下叙述错误的是：（）A.无线通信技术为计算机控制系统提供了更灵活的通信方式，摆脱了线缆的束缚B.常见的无线通信技术如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等在工业控制中都有应用C.无线通信在控制中的应用存在信号干扰、传输距离有限、安全性等问题D.无线通信技术不稳定，不适合在对可靠性要求高的计算机控制系统中使用6、当设计一个计算机控制的医疗设备系统时，对系统的安全性和可靠性要求极高。为了确保患者的安全和治疗效果，以下哪种措施是必不可少的？（）A.采用多重备份和冗余设计B.进行严格的软件和硬件测试C.遵循相关的医疗设备标准和规范D.以上都是7、计算机控制技术在医疗设备中的应用越来越广泛，如手术机器人、医疗影像设备、生命支持系统等。这些设备对控制的精度和可靠性要求极高。例如，在心脏起搏器中，需要精确控制起搏频率和输出能量。以下关于计算机控制技术在医疗设备中的描述，不正确的是：（）A.医疗设备的计算机控制系统需要经过严格的安全性和有效性认证B.采用无线通信技术可以方便地实现医疗设备与外部系统的数据传输C.医疗设备中的计算机控制技术发展已经非常成熟，不会存在任何风险D.为了保障患者的安全，医疗设备的软件需要定期更新和维护8、对于计算机控制系统中的集散控制系统（DCS），以下说法错误的是：（）A.DCS是一种分布式控制系统，将控制功能分散到多个控制单元，通过网络实现集中监控和管理B.DCS具有可靠性高、组态灵活、易于扩展等优点，广泛应用于大型工业过程控制领域C.DCS的硬件和软件结构复杂，需要专业的技术人员进行安装、调试和维护D.DCS已经逐渐被淘汰，被更先进的计算机控制系统所取代，在现代工业控制中不再具有应用价值9、在计算机控制技术中，嵌入式系统在很多应用场景中得到了广泛应用。以下关于嵌入式系统的描述，哪一项是不准确的？（）A.嵌入式系统通常具有体积小、功耗低、实时性强等特点B.它可以将计算机控制功能集成到一个芯片或一个小型设备中，实现特定的控制任务C.嵌入式系统的开发需要考虑硬件和软件的协同设计，以及资源的有限性D.嵌入式系统的性能和功能不如通用计算机系统强大，应用范围有限10、在计算机控制系统的最优控制（OptimalControl）中，以下描述不正确的是：（）A.最优控制是在一定的约束条件下，使系统的性能指标达到最优B.可以通过求解动态规划方程或使用线性二次型调节器等方法实现最优控制C.最优控制需要精确的系统模型和完整的系统信息，在实际应用中往往难以实现D.一旦实现了最优控制，系统就不需要再进行调整和优化11、关于计算机控制系统中的嵌入式系统应用，以下对于其特点和优势的描述，哪一项是正确的？（）A.嵌入式系统具有体积小、功耗低、专用性强等特点，能够将控制功能集成在一个芯片或电路板上，实现实时控制和智能化处理，在智能家居、汽车电子、医疗设备等领域得到广泛应用B.嵌入式系统性能有限，只能用于简单的控制任务C.嵌入式系统开发难度大，成本高，不适合大规模推广D.嵌入式系统不如通用计算机系统灵活，应用范围较窄12、计算机控制系统在工业自动化领域的应用非常广泛。以下关于工业自动化中的计算机控制，说法不正确的是（）A.可以实现生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量B.能够对生产设备进行实时监测和故障诊断，减少停机时间和维修成本C.计算机控制系统在工业自动化中的应用已经非常成熟，没有进一步发展和创新的空间D.随着智能制造的发展，计算机控制技术将与人工智能、大数据等技术深度融合13、关于计算机控制系统中的A/D和D/A转换，当考虑转换精度和速度的权衡时，以下哪一个观点是最合理的？（）A.在选择A/D和D/A转换器时，需要根据具体的应用需求来平衡转换精度和速度。对于精度要求高而速度要求相对较低的场合，应优先选择高精度的转换器；对于实时性要求高而对精度要求可以适当放宽的系统，则应注重转换器的速度B.A/D和D/A转换的精度和速度是相互独立的，不存在权衡的问题，应根据系统预算尽可能选择高精度和高速度的转换器C.为了保证系统性能，应始终选择具有最高精度和最快速度的A/D和D/A转换器，而不考虑成本和其他因素D.转换精度比速度更重要，因为精度直接影响系统的控制效果，而速度的影响相对较小，可以通过其他方式来弥补14、在计算机控制系统的通信协议方面，以下关于Modbus协议和CANopen协议的特点，哪种说法是不准确的？（）A.Modbus协议是一种应用广泛的串行通信协议，具有简单、开放、易于实现等优点，适用于主从式通信结构B.CANopen协议是基于CAN总线的高层协议，具有实时性强、可靠性高、网络管理功能完善等特点，适用于多主式通信结构C.Modbus协议和CANopen协议在数据格式、传输速率、错误处理等方面存在差异，应根据具体的应用需求选择合适的协议D.Modbus协议和CANopen协议可以相互兼容和转换，在一个系统中可以同时使用这两种协议，无需进行特殊的处理15、关于计算机控制系统中的最优控制问题，在考虑性能指标的选择时，以下哪一个因素是最需要重点考虑的？（）A.性能指标应综合反映系统的控制精度、响应速度、能量消耗等方面的要求，同时要考虑实际系统的约束条件和可实现性B.性能指标的选择主要取决于控制算法的复杂度，应选择能够用简单算法实现的性能指标C.性能指标应尽量选择易于测量和计算的参数，以便于在实际控制中进行实时评估D.性能指标的选择可以随意，只要能够通过优化算法得到最优解即可16、在计算机控制系统的工业网络安全方面，以下关于其面临的威胁和防护措施的描述，不正确的是哪一项？（）A.工业网络面临着来自外部的黑客攻击、病毒感染、恶意软件等威胁，以及内部的误操作、设备故障等风险B.为了保障工业网络的安全，可以采取网络隔离、访问控制、加密传输、漏洞扫描、安全监测等防护措施C.工业网络安全只需要关注网络层面的防护，不需要考虑终端设备和应用程序的安全D.建立完善的安全管理制度和应急预案，加强员工的安全意识培训，也是保障工业网络安全的重要手段17、在计算机控制系统的软件设计（SoftwareDesign）过程中，以下描述不准确的是（）A.软件设计包括控制算法的实现、界面设计、数据管理等方面B.采用结构化、模块化的编程方法可以提高软件的可读性、可维护性和可扩展性C.实时操作系统（RTOS）可以为软件提供良好的任务调度和资源管理功能D.软件设计完成后无需进行测试和优化，只要能实现基本的控制功能即可18、在计算机控制技术中，关于控制系统的性能指标，以下哪种描述最为全面且准确？（）A.控制系统的性能指标仅仅包括稳定性，只要系统稳定，性能就良好B.性能指标主要涵盖了稳定性、快速性和准确性，其中稳定性是指系统在受到干扰后能够恢复到平衡状态，快速性反映系统的响应速度，准确性则体现系统输出与期望值的接近程度C.控制系统的性能指标只有快速性重要，因为快速响应能满足大多数实际需求D.准确性是唯一关键的性能指标，其他指标相对次要19、计算机控制系统的可靠性设计是确保系统长期稳定运行的关键。以下关于可靠性设计的描述，错误的是（）A.可以采用冗余技术，如硬件冗余、软件冗余和信息冗余，提高系统的可靠性B.对关键部件进行故障诊断和预测，及时发现潜在的故障并采取相应的措施C.合理选择元器件和设备，进行严格的质量控制和可靠性测试D.为了降低成本，可以适当降低系统的可靠性要求20、对于计算机控制系统中的无线控制技术（WirelessControlTechnology），以下观点不正确的是（）A.无线控制技术可以摆脱线缆的束缚，实现灵活的远程控制B.常见的无线控制技术有蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等C.无线控制技术存在信号不稳定、易受干扰、安全性差等问题D.无线控制技术在所有控制场景中都优于有线控制技术，应优先选择二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述计算机控制在石油化工中的应用。2、（本题5分）阐述车辆自适应巡航控制的技术原理。3、（本题5分）说明系统的时滞对控制性能的影响。4、（本题5分）简述机器人控制系统的组成和功能。5、（本题5分）说明计算机控制在智能家居中的应用场景。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个智能家居的智能门铃人脸识别与通话系统。2、（本题5分）设计一个智能电表的电量计量和控制管理系统。3、（本题5分）基于计算机控制，设计一个健身器材的运动阻力和运动模式智能调节系统。4、（本题5分）设计一个计算机控制的扭矩控制系统，确保扭矩在0-500N·m范围内精确控制，误差在±5N·m以内。5、（本题5分）设计一个计算机控制的颜色分布控制系统，实现颜色在物体表面的均匀分布控制。四、论述题（本大