新疆师范高等专科学校《自动化控制》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《自动化控制》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、有关计算机控制系统中的分布式控制系统（DCS），以下哪种描述是合理的？（）A.DCS系统结构复杂，成本高，不如集中式控制系统实用B.DCS采用分散控制、集中管理的架构，将控制功能分散到多个控制器中，通过网络实现信息共享和协调控制。它具有可靠性高、扩展性强、便于维护等优点，适用于大规模、复杂的工业过程控制。比如，在大型化工厂中，DCS可以对各个生产环节进行精确控制和集中监控C.DCS系统中的各个节点独立性差，一个节点故障会影响整个系统D.DCS系统已经过时，被新的控制系统完全取代2、对于计算机控制系统中的工业4.0与智能制造，以下说法不准确的是：（）A.工业4.0强调通过信息技术实现制造业的智能化、数字化和网络化转型B.计算机控制技术在智能制造中发挥着关键作用，实现生产过程的自动化和优化控制C.智能制造能够提高生产效率、产品质量和企业的竞争力，但实施成本高昂，只有大型企业才能承担D.工业4.0和智能制造的发展需要跨学科的知识和技术融合，以及企业的战略规划和创新思维3、在计算机控制技术的运动控制领域，关于步进电机和伺服电机的控制特点和适用范围，以下哪种描述是恰当的？（）A.步进电机控制简单、成本低，适用于对精度要求不高的开环控制系统；伺服电机精度高、响应快，适用于对性能要求较高的闭环控制系统B.步进电机和伺服电机控制方式相同，适用范围也没有明显区别C.伺服电机成本低、维护方便，因此在大多数运动控制场景中优先选择D.步进电机精度高、速度快，比伺服电机更适合复杂的运动控制任务4、关于计算机控制系统的稳定性（Stability）分析，以下说法错误的是：（）A.系统的稳定性是指系统在受到扰动后，能够恢复到平衡状态或保持在一定范围内的能力B.可以通过劳斯判据、根轨迹法等方法判断系统的稳定性C.系统稳定的充要条件是所有特征根都位于复平面的左半平面D.只要系统的开环增益足够大，系统就一定是稳定的5、当探讨计算机控制系统的智能化控制（IntelligentControl）方法时，以下哪种观点是不准确的？（）A.智能化控制方法利用人工智能技术，如模糊逻辑、神经网络等，实现对复杂系统的控制B.智能化控制能够自适应地调整控制策略，以应对系统的不确定性和变化C.智能化控制方法虽然先进，但在实际应用中还存在一些技术难题和限制D.传统的控制方法已经完全被智能化控制方法所取代，不再具有应用价值6、在计算机控制系统的软件开发过程中，如果要提高代码的可重用性和可移植性，以下哪种编程规范和技术是应该遵循的？（）A.遵循统一的代码风格和命名规范B.使用模块化编程，将功能封装成独立的模块C.采用跨平台的开发框架和编程语言D.以上都是7、在计算机控制技术的自适应控制中，以下关于其原理和应用范围的描述，哪一个是恰当的？（）A.自适应控制能够根据系统的运行情况和环境变化自动调整控制器的参数。其原理包括模型参考自适应控制、自校正控制等。自适应控制适用于具有时变特性、不确定性的系统，如航空航天、工业过程控制等领域，能够提高系统的鲁棒性和适应性B.自适应控制效果不稳定，不应该在重要的控制系统中应用C.自适应控制只适用于简单的线性系统，对复杂系统无效D.自适应控制的原理复杂，难以理解和实现，不具有实际应用价值8、对于计算机控制系统中的数字信号处理技术应用，假设要对采集的信号进行频谱分析，以下哪种数字信号处理方法是常用的？（）A.不进行数字信号处理，无法分析频谱B.快速傅里叶变换（FFT），能够快速有效地将时域信号转换为频域信号，进行频谱分析和特征提取C.离散余弦变换（DCT），主要用于图像压缩D.不熟悉数字信号处理方法，无法应用9、在计算机控制技术的应用中，传感器的精度和响应速度对系统的准确性和实时性有着重要影响。当需要测量一个快速变化的物理量，且要求测量精度达到很高的水平时，以下哪种类型的传感器更适合？（）A.光电式传感器，具有高响应速度和高精度B.电容式传感器，适用于测量微小变化C.电感式传感器，稳定性较好但响应速度一般D.热电偶传感器，常用于温度测量但精度有限10、在计算机控制技术中，虚拟仪器技术将计算机与测量仪器相结合，实现了测量和控制的自动化。例如，通过软件定义的虚拟示波器可以完成各种信号的测量和分析。以下关于虚拟仪器技术的说法，不准确的是：（）A.虚拟仪器技术具有灵活性高、成本低、功能强大等优点B.虚拟仪器技术完全取代了传统的物理仪器，不再需要使用C.虚拟仪器的开发需要掌握相关的编程语言和测量原理D.虚拟仪器技术可以提高测量和控制的效率和精度11、在计算机控制的光伏电站系统中，为了实现最大功率点跟踪（MPPT），提高发电效率，以下哪种控制算法是常用的？（）A.扰动观察法，通过不断扰动工作点寻找最大功率点B.电导增量法，根据电导变化判断最大功率点C.模糊控制算法，根据经验规则调整工作点D.以上算法结合使用12、在计算机控制系统的软件设计中，以下哪种架构模式更适合大型复杂系统？（）A.单层架构，所有功能都在一个模块中实现，简单但难以维护B.分层架构，将系统分为多层，如表示层、业务逻辑层、数据访问层等，每层负责不同的功能，具有良好的可扩展性、可维护性和代码复用性，适合大型复杂系统的开发和维护C.面向对象架构，完全基于对象的概念进行设计，不考虑系统的层次结构D.分布式架构，将系统分布在多个节点上，增加了系统的复杂性，不适合大型系统13、在计算机控制技术中，对于控制系统的稳定性分析是至关重要的。当一个计算机控制系统存在多个反馈回路，且系统参数随时间变化时，以下哪种方法更适合用于判断系统的稳定性？（）A.劳斯判据，通过计算特征方程的系数来判断B.奈奎斯特稳定判据，基于系统的开环频率特性C.根轨迹法，绘制系统特征根随参数变化的轨迹D.直接观察系统的输出响应，凭经验判断稳定性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、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16、在计算机控制的航空航天领域中，需要对飞行器的姿态、速度等进行精确控制。当飞行器处于复杂的飞行环境和高动态条件下，以下哪种控制方法能够更好地保证飞行的稳定性和安全性？（）A.最优控制B.鲁棒控制C.自适应控制D.模型预测控制17、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18、在计算机控制的数控机床刀具磨损监测系统中，需要通过分析加工过程中的力、振动等信号来判断刀具的磨损状态。当信号噪声较大且特征不明显时，以下哪种信号处理方法能够更有效地提取刀具磨损的特征信息？（）A.小波变换B.傅里叶变换C.经验模态分解D.以上都是19、在计算机控制技术中，故障诊断与容错控制是提高系统可靠性的重要手段。通过对系统运行状态的监测和分析，能够及时发现故障并采取相应的措施。例如，在一个电力系统中，对变压器、断路器等设备进行实时监测和故障诊断。以下关于故障诊断与容错控制的说法，准确的是：（）A.故障诊断只能基于硬件检测，软件分析无法实现B.容错控制可以在系统出现故障时，自动切换到备用设备或采取降级运行模式C.故障诊断和容错控制技术对于提高系统的可用性没有帮助D.只要系统设计合理，就不会出现故障，不需要进行故障诊断和容错控制20、关于计算机控制系统中的数据采集与处理，在保证数据准确性和可靠性方面，以下哪一种措施是最为重要的？（）A.选择合适的传感器和变送器，确保其精度和稳定性满足要求；采用有效的信号调理电路，去除噪声和干扰；采用合适的数据采集卡和采集算法，保证数据的完整性和准确性B.增加数据采集的频率，即使采集到大量冗余数据，也能通过后期处理得到准确的结果C.忽略数据中的异常值和错误数据，认为它们对系统的影响不大D.数据采集与处理过程中，应尽量简化硬件和软件设计，以降低成本和提高效率，准确性和可靠性可以在一定程度上牺牲二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述如何提高控制系统的抗干扰能力。2、（本题5分）解释计算机控制系统中的故障诊断技术。3、（本题5分）简述最少拍控制器的设计原则。4、（本题5分）说明计算机控制在智能电网中的应用。5、（本题5分）简述模糊控制器的工作原理。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于计算机控制，设计一个港口起重机的重物起吊速度和位置精准控制系统。2、（本题5分）设计一个计算机控制的电感分布调节系统，调节电感在系统中的分布。3、（本题5分）设计一个智能家居的安防监控与入侵报警联动控制系统。4、（本题5分）针对一个钢铁厂的转炉炼钢过程，设计其吹氧量和温度的控制系统。5、（本题5分）针对一个石油化工厂的精馏塔，设计其温度和液位的控制系统。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、低延迟和大容量特点对控制系统的改进，分析5G在远程控制和实时数据传输中的