安徽财经大学《自动控制原理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷院(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、在计算机控制的工业机器人焊接系统中，为了保证焊接质量和效率，需要对焊接电流、电压和焊接速度等参数进行精确控制。当焊接对象的材质和形状发生变化时，以下哪种控制策略能够快速调整焊接参数，适应不同的焊接需求？（）A.基于经验的控制B.基于模型的控制C.智能控制D.手动控制2、在计算机控制技术中，抗干扰技术是保证系统稳定运行的重要措施。干扰可能来自系统内部，也可能来自外部环境。例如，电磁干扰、电源波动、噪声等都可能影响系统的正常工作。以下关于抗干扰技术的说法，错误的是：（）A.硬件抗干扰措施如滤波、屏蔽、接地等可以有效减少干扰的影响B.软件抗干扰技术如数字滤波、指令冗余、软件陷阱等也能提高系统的稳定性C.只要系统的硬件设计合理，就不需要考虑软件抗干扰措施D.综合运用硬件和软件抗干扰技术可以更好地保障系统的可靠运行3、在计算机控制技术的系统集成方面，例如将多个不同类型的控制子系统整合为一个整体系统，以下哪个环节是容易出现问题且需要特别关注的？（）A.不进行系统集成规划，导致混乱B.接口设计和通信协议的统一，不同子系统之间的接口和通信协议需要协调一致，以确保数据的准确传输和系统的协同工作C.只关注单个子系统，忽略整体集成D.不进行测试和验证，直接投入使用4、在计算机控制系统的现场总线技术中，以下哪种现场总线在实时性要求较高的场合应用广泛？（）A.CAN总线，其具有较高的实时性和可靠性，短帧结构和优先级机制能够确保关键信息的及时传输，广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域对实时性要求较高的场合B.PROFIBUS总线，虽然功能强大，但实时性一般C.MODBUS总线，主要用于简单的控制场景，实时性较差D.所有现场总线的实时性都差不多，没有明显区别5、在计算机控制的太阳能发电系统中，需要对光伏阵列的输出功率进行最大化跟踪。当光照强度和温度变化时，以下哪种最大功率点跟踪（MPPT）算法能够更准确地找到最大功率点？（）A.扰动观察法B.电导增量法C.恒压跟踪法D.以上都是6、对于计算机控制系统的可靠性评估，假设要评估一个新设计的控制系统在长期运行中的可靠性，以下哪个方面是需要综合考虑的？（）A.不进行可靠性评估，系统存在风险B.硬件的可靠性、软件的稳定性、系统的容错能力、维护的便捷性以及环境适应性等方面，通过可靠性模型和指标计算，对系统的可靠性进行量化评估C.只关注某一方面的可靠性，评估不全面D.认为可靠性评估不重要，不进行相关工作7、关于计算机控制系统的多变量控制（MultivariableControl）问题，以下说法错误的是：（）A.多变量控制系统中存在多个输入和多个输出，变量之间相互关联B.解耦控制是解决多变量控制系统耦合问题的一种有效方法C.多变量控制比单变量控制更加复杂，需要更先进的控制算法和技术D.对于多变量控制系统，可以直接将单变量控制方法应用于每个变量，而不需要考虑变量之间的关系8、计算机控制系统的抗干扰技术对于保证系统的稳定运行至关重要。关于抗干扰技术，以下描述不正确的是（）A.干扰可以分为内部干扰和外部干扰，内部干扰主要来自系统内部的电路噪声和电磁辐射，外部干扰主要来自电源波动、空间电磁辐射和信号线引入的干扰等B.硬件抗干扰技术包括滤波、屏蔽、接地、隔离等方法，可以有效地抑制干扰信号的传播C.软件抗干扰技术包括数字滤波、指令冗余、软件陷阱等方法，可以提高系统的可靠性D.只要采用了先进的硬件设备和软件算法，就可以完全消除系统中的干扰，无需采取其他措施9、在计算机控制的污水处理系统中，需要对水质参数进行实时监测和控制。当水质参数出现异常波动时，以下哪种控制算法能够更快速地调整处理工艺，保证出水质量达标？（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.组合控制10、在计算机控制系统的软件设计中，以下关于实时操作系统的作用和特点，哪一项是不正确的？（）A.实时操作系统能够保证系统在规定的时间内完成对外部事件的响应和处理，满足系统的实时性要求B.它提供了任务调度、内存管理、中断处理等功能，为应用程序的开发提供了一个稳定、高效的运行环境C.实时操作系统通常具有较小的内核和较低的资源占用，以确保系统能够快速启动和运行D.实时操作系统不支持多任务处理，只能按照顺序依次执行任务，无法满足复杂系统的需求11、对于计算机控制系统中的工业以太网，以下关于其特点和与传统以太网区别的描述，哪一项是准确的？（）A.工业以太网具有高实时性、高可靠性、抗干扰能力强等特点，与传统以太网相比，在硬件、协议、应用环境等方面进行了优化和改进，以适应工业控制领域的特殊要求B.工业以太网与传统以太网完全相同，可以相互替代C.工业以太网性能不如传统以太网，在实际应用中逐渐被淘汰D.工业以太网只是名称上的区别，实际上与传统以太网没有本质差异12、在计算机控制技术的智能控制与传统控制结合方面，例如在一个复杂的工业过程控制中，以下哪种结合方式是具有潜力的？（）A.完全分开使用智能控制和传统控制，无法发挥优势B.将智能控制用于系统的优化和自适应调整，传统控制用于基础的稳定控制，实现优势互补，提高系统的整体性能和适应性C.不尝试结合，只依赖单一控制方式D.随意结合，不考虑系统需求13、在计算机控制的煤矿通风系统中，需要根据井下的瓦斯浓度、人员分布等情况自动调节通风量。当通风网络复杂且存在多个通风机联合工作时，以下哪种通风控制算法能够实现有效的风量分配和节能运行？（）A.遗传算法B.模拟退火算法C.粒子群优化算法D.以上都是14、在计算机控制系统的精度提高（PrecisionImprovement）方面，以下描述不准确的是：（）A.提高系统的精度可以通过选用高精度的传感器、执行机构和控制器来实现B.对系统进行误差分析和补偿可以有效地提高精度C.增加系统的采样频率可以显著提高系统的精度D.系统的精度只取决于硬件设备的性能，与软件算法无关15、对于计算机控制系统中的数字控制器实现方式，以下哪种描述是正确的？（）A.数字控制器只能通过硬件实现，软件无法实现B.数字控制器可以通过硬件（如专用集成电路）、软件（在微处理器或计算机上运行的控制算法）或软硬件结合的方式实现。软件实现具有灵活性高、易于修改和升级的优点，硬件实现则具有速度快、可靠性高的特点C.数字控制器的实现方式对系统性能没有影响，可以随意选择D.数字控制器只能通过软件实现，硬件实现成本太高16、对于计算机控制技术中的自适应控制，在系统参数发生变化或存在未知干扰的情况下，以下哪种说法是最能体现其优势的？（）A.自适应控制能够根据系统的运行状态和环境变化，自动调整控制器的参数，以保持良好的控制性能，无需人工干预B.自适应控制需要大量的先验知识和精确的系统模型，否则难以发挥作用C.自适应控制在应对系统参数缓慢变化时效果较好，但对于突发的、剧烈的变化可能无法及时响应D.相比于传统的固定参数控制，自适应控制的计算复杂度高，实现成本高，因此在实际应用中应谨慎选择17、在计算机控制系统的信号采样与保持过程中，关于采样定理的理解和应用，以下哪一种说法是最正确的？（）A.采样定理指出，为了能够从采样信号中无失真地恢复原始连续信号，采样频率必须大于或等于原始信号最高频率的两倍。在实际应用中，必须严格遵循采样定理，否则会导致信号失真和控制性能下降B.采样定理对于低速变化的信号不太重要，可以适当降低采样频率以减少数据量和计算负担C.只要采样频率足够高，就可以完全消除采样过程中的量化误差和噪声干扰，保证信号的准确性D.采样定理只适用于线性系统，对于非线性系统可以不考虑采样频率的限制18、计算机控制系统的人机交互界面设计对于操作人员的使用体验和工作效率有着重要影响。以下关于人机交互界面设计的描述，错误的是（）A.界面应该简洁明了，布局合理，操作方便，符合操作人员的工作习惯B.提供丰富的图形显示和实时数据监测功能，便于操作人员直观地了解系统的运行状态C.具有良好的错误提示和帮助信息，方便操作人员在遇到问题时能够及时解决D.人机交互界面的设计只需要考虑美观性，功能的实用性和易用性并不重要19、有关计算机控制系统中的智能控制算法，以下哪种说法是比较合理的？（）A.智能控制算法如遗传算法、蚁群算法、粒子群优化算法等在控制系统中展现出了强大的优化和自适应能力。它们能够处理复杂的优化问题和不确定的系统环境，为控制器的参数整定和系统的优化提供了新的思路和方法B.智能控制算法过于理论化，在实际的计算机控制系统中难以应用C.智能控制算法只适用于高端的计算机控制系统，对于一般的系统没有必要D.智能控制算法可以替代传统的控制算法，完全不需要传统控制的知识20、数字控制器的设计是计算机控制技术中的重要内容。对于数字控制器的设计，以下哪一项是错误的？（）A.可以通过连续控制系统的离散化方法，将成熟的连续控制算法转换为数字控制器B.直接数字设计方法直接根据离散系统的特点设计数字控制器，无需考虑连续系统的特性C.数字控制器的稳定性是设计时需要重点考虑的因素，关系到系统的正常运行D.数字控制器的设计只需要考虑系统的性能指标，无需考虑硬件实现的可行性21、在计算机控制系统的状态空间模型（StateSpaceModel）表示和分析中，以下叙述不准确的是（）A.状态空间模型能够全面描述系统的内部状态和外部输入输出关系B.通过状态空间模型，可以分析系统的稳定性、可控性和可观性等特性C.状态空间模型的求解需要一定的数学知识和计算方法，如矩阵运算和线性代数D.状态空间模型只适用于线性系统，对于非线性系统无法进行描述和分析22、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23、在计算机控制的工业过程中，需要对大量的实时数据进行采集和处理。当数据采集的频率很高，且数据量巨大时，以下哪种数据存储和管理方式能够有效地提高数据处理的效率和查询速度？（）A.关系型数据库B.分布式文件系统C.实时数据库D.传统的文本文件24、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25、在计算机控制系统的网络通信中，关于现场总线技术的特点和优势，以下哪种描述是全面的？（）A.现场总线技术具有开放性、数字化、全分布等特点，能够实现现场设备之间的高速通信和互操作性，降低系统成本，提高系统的可靠性和可维护性B.现场总线技术与传统通信方式相比没有明显优势，应用范围有限C.现场总线技术的主要优势在于通信速度快，其他方面表现一般D.现场总线技术复杂且成本高，不适合在大多数计算机控制系统中使用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）说明计算机控制系统中干扰的来源及抑制方法。2、（本题5分）简述智能交通系统控制的案例研究。3、（本题5分）说明计算机控制系统中的智能燃气表控制。4、（本题5分）阐述故障诊断算法的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）针对一个钢铁厂的高炉炼铁过程，设计其温度和风量的控制系统。2、（本题5分）设计一个计算机控制的湿度控制系统，使湿度保持在30%-70%RH范围内，精度为±3%RH。3、（本题5分）设计一个智能电表的用电量实时监测与分析控制系统。4、（本题5分）针对一个自动化立体仓库的堆垛机，设计其运动和定位控制系统。5、（本题5分）设计一个计算机控制的频率波动控制系统，使频率波动在±1Hz以内。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）全面剖析