天津医科大学《数控技术及装备》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页天津医科大学

《数控技术及装备》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30个小题，每小题1分，共30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、对于计算机控制系统中的离散控制系统稳定性分析，以下哪种方法是最常用和有效的？（）A.利用Z变换将离散系统的差分方程转换为Z域的传递函数，通过分析传递函数的极点分布来判断系统的稳定性B.直接对离散系统的差分方程进行数值求解，观察系统的输出响应是否收敛来判断稳定性C.将离散系统近似为连续系统，然后使用连续系统的稳定性分析方法进行判断D.离散控制系统的稳定性难以分析，通常通过实际运行来检验系统是否稳定2、关于计算机控制系统中的传感器选择，假设要测量一个快速变化的物理量，以下哪个传感器特性是最为关键的？（）A.不考虑传感器特性，随意选择B.响应速度，传感器应能够快速准确地响应被测物理量的变化，以保证控制系统能够及时获取准确的信息C.只关注传感器的精度，忽略响应速度D.不根据测量要求选择传感器3、在控制系统中，开环幅相频率特性曲线与负实轴的交点对应的频率称为（）A.截止频率B.穿越频率C.带宽D.谐振频率4、在计算机控制技术的PID控制器参数整定中，以下关于其重要性和常用方法的描述，哪一个是恰当的？（）A.PID控制器参数的整定直接影响控制系统的性能。通过试凑法、临界比例度法、衰减曲线法等，可以确定合适的比例系数、积分时间和微分时间。整定过程需要结合系统的实际运行情况，不断调整参数，以达到期望的控制效果，如快速响应、小超调、无稳态误差等B.PID控制器的参数可以随意设置，不需要进行整定C.PID控制器参数整定是一次性的工作，设置好后不需要再调整D.PID控制器已经过时，不应该在现代计算机控制系统中使用5、在计算机控制系统的软件设计中，选择合适的编程语言和开发工具对于提高开发效率和系统性能至关重要。当开发一个复杂的实时控制软件，要求高效执行和良好的可维护性时，以下哪种编程语言更合适？（）A.C语言，执行效率高B.Python语言，开发效率高但执行速度相对较慢C.Java语言，跨平台性好D.汇编语言，直接控制硬件但开发难度大6、在计算机控制系统的鲁棒控制（RobustControl）方面，以下描述错误的是：（）A.鲁棒控制是使系统在存在模型不确定性和外部扰动的情况下仍能保持稳定和性能要求B.鲁棒控制方法通常基于H∞控制理论和μ综合方法C.鲁棒控制器的设计需要考虑系统的最坏情况，因此可能会导致保守性D.鲁棒控制只适用于线性系统，对于非线性系统无法应用7、在计算机控制系统中，实时操作系统（RTOS）为系统的实时性提供了保障。以下关于RTOS的描述，哪一项是不正确的？（）A.RTOS能够保证任务在规定的时间内完成，满足系统的实时性要求B.它具有任务调度、中断管理、内存管理等功能，提高系统的资源利用率和响应速度C.RTOS通常适用于对实时性要求较高的应用场景，如航空航天、工业控制等D.任何一种操作系统都可以作为RTOS使用，只要进行适当的配置和优化8、当设计一个计算机控制的电梯系统时，需要考虑乘客的舒适性、安全性和运行效率。为了实现平稳的启停和准确的楼层定位，以下哪种控制方法是常用的？（）A.变频调速控制，调整电机的转速B.闭环位置控制，精确控制电梯的位置C.智能群控算法，优化多部电梯的运行调度D.以上方法结合使用9、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10、对于计算机控制系统中的采样定理，以下关于其重要性和应用的描述，哪一项是恰当的？（）A.采样定理规定了采样频率必须大于信号最高频率的两倍，否则会导致信号失真，在设计采样系统时必须严格遵循，以保证系统能够准确地还原原始信号B.采样定理不太重要，实际系统中可以忽略，对控制效果影响不大C.只要采样频率足够高，就可以不考虑采样定理的限制D.采样定理只适用于理论研究，在实际工程中难以应用11、对于计算机控制系统中的运动控制，假设要精确控制一个机械臂的运动轨迹，以下哪个控制参数的精度要求最高？（）A.不考虑控制参数精度，运动控制不准确B.位置控制精度，直接影响机械臂到达目标位置的准确性，对于高精度的运动控制任务至关重要C.速度控制精度，影响运动的平稳性D.加速度控制精度，对机械冲击有影响12、在计算机控制的汽车电子系统中，如发动机管理系统、制动系统等，需要保证系统在各种恶劣环境下的稳定工作。以下哪种可靠性设计方法是常用的？（）A.降额设计，降低元器件的工作应力B.冗余设计，增加备份部件C.故障树分析（FTA），预测和预防故障D.以上方法都是13、在计算机局域网组建中，关于网络拓扑结构的选择，以下描述不准确的是：（）A.总线型拓扑结构中，所有节点都连接在一条总线上，易于扩展，但故障诊断和隔离较困难B.星型拓扑结构以中心节点为核心，连接其他节点，具有易于管理和故障隔离的优点，但中心节点故障可能导致整个网络瘫痪C.环型拓扑结构中，节点依次连接形成环形，数据沿一个方向传输，传输效率高，但某个节点故障会影响整个网络D.树型拓扑结构是星型拓扑的扩展，层次清晰，适用于大型网络，但结构复杂，成本较高，且对根节点的依赖性强，根节点一旦出现故障，整个网络将无法正常工作14、有关计算机控制系统的故障诊断与容错技术，以下哪种说法是比较全面的？（）A.故障诊断与容错技术用于检测和识别系统中的故障，并采取相应的措施保证系统的正常运行。故障诊断方法包括基于模型的诊断、基于信号处理的诊断等。容错技术包括冗余设计、故障屏蔽、故障恢复等。这些技术提高了系统的可靠性和可用性B.计算机控制系统很少出现故障，不需要故障诊断与容错技术C.故障诊断与容错技术会增加系统的成本和复杂性，不应该采用D.故障诊断与容错技术只能在系统出现故障后发挥作用，无法预防故障的发生15、计算机控制系统的性能指标包括准确性、快速性和稳定性等多个方面。以下关于性能指标的描述，哪一项是不准确的？（）A.准确性要求系统的输出能够精确地跟踪给定的输入信号，误差尽可能小B.快速性要求系统能够快速响应输入信号的变化，过渡过程时间短C.稳定性是系统正常工作的前提，而准确性和快速性则是在稳定的基础上进一步追求的目标D.性能指标之间是相互独立的，优化一个指标不会对其他指标产生影响16、在计算机控制系统的实时操作系统选择中，以下关于其特点和考虑因素的描述，哪一项是正确的？（）A.实时操作系统具有任务调度的及时性、确定性和可靠性等特点。在选择实时操作系统时，需要考虑系统的硬实时或软实时要求、任务数量和优先级、内存管理、中断响应时间等因素。合适的实时操作系统能够保障计算机控制系统的实时性能B.实时操作系统的选择对计算机控制系统的性能影响不大，可以随意选择C.任何通用操作系统都可以作为计算机控制系统的实时操作系统，不需要专门的实时操作系统D.一旦选择了实时操作系统，就不能再更换或升级17、在计算机控制系统的性能评估中，如果要全面评价系统的控制效果，以下哪些指标是需要考虑的？（）A.稳态误差、超调量和调节时间B.抗干扰能力、鲁棒性和适应性C.控制精度、响应速度和稳定性D.以上指标都是18、关于计算机控制系统中的最优控制（OptimalControl）理论，以下说法不正确的是（）A.最优控制的目标是在满足一定约束条件下，使系统的性能指标达到最优B.可以通过求解最优控制问题的数学模型，得到最优的控制策略C.最优控制在实际应用中往往难以实现，因为需要精确的系统模型和大量的计算资源D.最优控制理论只适用于理论研究，对实际的控制系统没有任何指导意义19、在计算机控制的工业生产过程中，如果需要对生产线上的产品质量进行实时监测和控制，以下哪种质量控制方法与计算机控制技术结合最为紧密？（）A.统计过程控制（SPC），基于统计分析进行质量监控B.六西格玛管理，追求高质量和低缺陷C.全面质量管理（TQM），全员参与质量管理D.质量功能展开（QFD），将客户需求转化为技术要求20、计算机控制系统中的信号调理环节用于对传感器输出的信号进行处理和优化。对于信号调理，以下哪一项描述是错误的？（）A.信号调理可以包括放大、滤波、线性化等操作，以改善信号质量B.它能够将传感器的微弱输出信号放大到适合计算机处理的范围C.滤波可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号的纯度和可信度D.信号调理环节的功能是单一的，只能进行一种操作，如放大或滤波21、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22、在计算机控制系统的工业控制计算机选型中，以下哪种考虑因素对系统性能影响最大？（）A.工业控制计算机的外观和尺寸，越美观越好B.处理器性能、内存容量、存储设备速度、扩展接口数量和类型等硬件指标，以及操作系统的稳定性和兼容性，这些因素直接决定了系统的计算能力、数据处理速度和可扩展性，对系统性能产生重要影响C.工业控制计算机的价格，越便宜越好D.工业控制计算机的品牌，知名品牌就一定好23、在计算机控制系统的通信网络中，如果需要在长距离、高噪声环境下保证数据传输的准确性和实时性，以下哪种通信协议和技术是较为理想的选择？（）A.CAN（控制器局域网络）总线，具有高可靠性和实时性B.Ethernet（以太网），广泛应用且成本低C.RS-232串行通信，简单易用D.Wi-Fi无线通信，方便灵活24、计算机控制系统中的控制器参数整定是一项重要的工作。关于控制器参数整定，以下描述错误的是（）A.可以采用经验法、试凑法、临界比例度法等方法进行参数整定B.参数整定需要根据系统的性能指标和实际运行情况进行不断调整和优化C.一旦参数整定完成，就不需要再进行修改，即使系统的工作条件发生变化D.现代控制理论中的一些方法，如极点配置法和最优控制法，也可以用于控制器参数整定25、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26、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27、在计算机控制的化工生产过程中，温度、压力等参数的精确控制对于产品质量和生产安全至关重要。当被控对象具有非线性特性时，以下哪种控制方法更能适应这种特性并实现良好的控制效果？（）A.非线性PID控制，对常规PID进行改进B.变结构控制，根据系统状态切换控制结构C.自适应模糊控制，结合模糊逻辑和自适应机制D.使用线性控制方法，忽略非线性特性28、计算机控制系统中的数据存储和管理也是重要的环节。大量的历史数据和实时数据需要进行有效的存储和查询。例如，在一个城市交通管理系统中，需要存储车辆的行驶轨迹、流量等数据。以下关于数据存储和管理的描述，正确的是：（）A.关系型数据库是唯一适合计算机控制系统的数据存储方式B.数据备份和恢复策略对于保障数据的安全性和完整性至关重要C.不需要对数据进行压缩和加密处理，不会影响系统性能D.数据的存储和管理与系统的控制功能无关，可以独立设计29、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30、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.以上都是二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细分析计算机控制系统中的云计算在控制领域的应用，解