安徽建筑大学《现代控制理论》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《现代控制理论》2023-2024学年第二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、在计算机控制技术中，关于开环控制系统（Open-loopControlSystem）的特点，以下描述不准确的是：（）A.开环控制系统中，输出量不影响控制作用，控制作用的输入信号是给定值B.开环控制系统结构简单、成本低，但控制精度通常较低C.开环控制系统不存在稳定性问题，因为没有反馈环节D.开环控制系统能够自动补偿外部干扰和系统参数变化对输出的影响2、关于计算机控制系统的软件架构（SoftwareArchitecture），以下说法不准确的是：（）A.软件架构包括操作系统、驱动程序、控制算法和应用程序等层次B.分层式的软件架构可以提高系统的可维护性和可扩展性C.实时操作系统在计算机控制系统中得到广泛应用，因为它能够满足实时性要求D.软件架构的设计只需要考虑功能的实现，不需要考虑资源的利用效率3、对于计算机控制系统中的实时操作系统选择，假设要为一个对时间要求严格的控制应用选择操作系统，以下哪个操作系统特性是关键的？（）A.不考虑操作系统特性，选择随意B.任务调度的实时性和确定性，能够保证关键任务在规定的时间内得到执行，避免任务的延迟和不确定性对控制性能产生影响C.只关注操作系统的功能丰富性，忽略实时性D.不使用实时操作系统，采用通用操作系统4、在计算机控制系统的鲁棒控制（RobustControl）方法中，以下叙述不准确的是（）A.鲁棒控制旨在设计控制器，使系统在存在模型不确定性和外部干扰的情况下仍能保持稳定和良好的性能B.可以通过H∞控制、μ综合等方法来实现鲁棒控制C.鲁棒控制能够完全消除不确定性和干扰对系统的影响，保证系统的绝对稳定性D.鲁棒控制的设计需要对系统的不确定性进行合理的描述和建模5、当设计一个计算机控制的智能交通系统时，需要考虑车辆流量的实时监测和控制。为了准确获取车辆信息并快速做出控制决策，以下哪种传感器和数据处理技术是至关重要的？（）A.激光传感器，测量车辆距离和速度B.图像识别技术，通过摄像头获取车辆图像并分析C.超声波传感器，检测车辆位置D.以上技术结合使用，多源数据融合6、在计算机控制的轨道交通系统中，列车的速度控制和安全防护是保障运行安全的关键。当列车在复杂的线路条件下行驶时，以下哪种速度控制算法更能确保列车在规定的限速范围内安全运行？（）A.模糊逻辑速度控制算法，适应不确定性B.比例积分速度控制算法，简单直接C.模型预测速度控制算法，考虑未来状态D.不进行速度控制，由司机凭经验驾驶7、在计算机控制技术中，控制系统的性能指标是衡量系统优劣的重要标准。关于控制系统的性能指标，以下描述错误的是（）A.稳定性是控制系统能够正常工作的首要条件，指系统在受到外界干扰后，能够恢复到原来的平衡状态或趋于一个新的平衡状态B.快速性要求系统能够在较短的时间内对输入信号做出响应，通常用上升时间、调节时间等指标来衡量C.准确性要求系统的输出能够准确地跟踪给定的输入信号，常用稳态误差来表示D.为了实现良好的控制性能，只需要关注快速性和准确性，稳定性并不重要8、当研究计算机控制系统的数字滤波（DigitalFiltering）技术时，以下哪种说法不准确？（）A.数字滤波是通过数字算法对输入信号进行滤波处理，去除噪声和干扰B.常见的数字滤波方法有中值滤波、均值滤波、卡尔曼滤波等C.数字滤波可以在硬件上实现，也可以在软件中通过编程实现D.数字滤波的效果完全取决于滤波算法的选择，与采样频率无关9、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10、对于一个计算机控制的物流配送系统，需要根据订单需求和车辆状况进行优化调度。以下哪种优化目标是最为关键的？（）A.最小化配送时间B.最小化配送成本C.最大化客户满意度D.以上目标综合考虑11、在计算机控制的港口装卸系统中，需要对起重机、输送带等设备进行协同控制。当设备之间的通信存在延迟和干扰时，以下哪种控制策略能够保证系统的协调运行和高效作业？（）A.分布式控制B.集中式控制C.混合式控制D.以上都不是12、在计算机控制的机器人视觉系统中，图像的采集、处理和分析对于机器人的任务执行至关重要。当需要快速准确地识别物体的形状、颜色和位置等特征时，以下哪种图像处理技术和算法更有效？（）A.卷积神经网络（CNN），深度学习方法B.边缘检测算法，提取物体轮廓C.灰度变换，调整图像亮度和对比度D.不进行图像处理，依靠机器人的触觉感知13、计算机控制系统中的数字信号处理技术用于对采集到的信号进行分析和处理。例如，通过滤波去除噪声、通过频谱分析提取有用信息等。在一个音频处理系统中，需要对声音信号进行降噪和增强。以下关于数字信号处理在计算机控制中的应用，错误的是：（）A.数字信号处理可以提高信号的质量和可靠性B.快速傅里叶变换（FFT）是数字信号处理中常用的算法之一C.数字信号处理的算法越复杂，效果就越好D.数字信号处理需要考虑硬件的计算能力和实时性要求14、对于计算机控制系统中的可编程控制器（PLC），以下哪个描述是准确的？（）A.PLC功能单一，只能用于简单的逻辑控制B.PLC具有可靠性高、编程简单、适应性强等特点，能够实现逻辑控制、顺序控制、定时计数、模拟量处理等多种功能，广泛应用于工业自动化的各个领域。比如，在数控机床的控制系统中，PLC负责机床的动作控制和逻辑判断C.PLC的编程语言复杂，学习和使用难度大D.PLC无法与其他计算机控制系统集成15、关于计算机控制系统的自适应控制（AdaptiveControl），以下说法不准确的是：（）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参数B.模型参考自适应控制和自校正控制是常见的自适应控制方法C.自适应控制适用于系统参数变化较大或存在不确定性的情况D.自适应控制不需要对系统进行建模，只依靠输入输出数据就能实现控制16、在计算机控制的仓储管理系统中，货物的自动分拣和存储位置的优化是提高工作效率的关键。当需要快速准确地将不同类型的货物分拣到指定位置时，以下哪种控制策略更适合？（）A.基于机器视觉的控制策略，识别货物特征B.基于规则的控制策略，按照预定规则分拣C.随机分拣策略，不考虑货物类型和位置D.人工分拣策略，依靠人力完成分拣任务17、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18、在计算机控制技术的分布式控制系统架构中，考虑到系统的扩展性和可靠性，以下哪个特点是其显著优势？（）A.不了解分布式控制系统的特点，无法发挥优势B.功能分散、危险分散、管理集中，各个控制节点相对独立，便于系统的扩展和维护，同时提高了系统的可靠性，单个节点的故障不会导致整个系统瘫痪C.认为分布式控制系统复杂，不采用D.只看到分布式控制系统的缺点，忽略其优势19、在计算机控制技术的多变量控制系统分析中，假设要研究多个输入和多个输出之间的复杂关系，以下哪种工具或方法是常用的？（）A.不使用任何分析工具，无法深入研究B.状态空间法，通过建立系统的状态方程和输出方程，能够全面地描述多变量系统的动态特性，进行系统的性能分析和控制器设计C.只采用简单的传递函数法，无法处理多变量系统D.不进行多变量系统分析，简化为单变量系统20、关于计算机控制系统中的实时数据库管理，以下对于其作用和特点的描述，哪一项是恰当的？（）A.实时数据库用于存储和管理系统运行过程中的实时数据，具有数据采集快速、存储高效、查询灵活等特点，能够为控制决策提供及时准确的数据支持，保证系统的实时性和可靠性B.实时数据库与普通数据库没有区别，不需要特殊的管理和处理C.实时数据库只适用于大型控制系统，小型系统不需要使用D.实时数据库管理复杂，维护成本高，不如使用文件存储数据21、对于计算机控制系统中的先进控制策略，以下关于其应用和优势的描述，哪一种是准确的？（）A.先进控制策略如模糊控制、神经网络控制、预测控制等在复杂工业过程中得到了广泛应用。它们能够处理非线性、时变、多变量等复杂系统，具有更好的控制性能和适应性。然而，先进控制策略的实现通常需要较高的计算资源和专业知识B.先进控制策略过于复杂，不适合在实际的计算机控制系统中应用C.传统的控制策略已经足够满足所有需求，不需要采用先进控制策略D.先进控制策略可以直接应用于任何计算机控制系统，无需进行调整和优化22、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23、在计算机控制系统中，数字控制器的设计是关键环节之一。关于数字控制器的设计方法，以下描述不正确的是（）A.模拟化设计方法是先将连续的被控对象模型离散化，然后按照离散系统的设计方法进行控制器设计B.数字化设计方法直接在离散域进行控制器的设计，无需进行模型的离散化处理C.无论是模拟化设计方法还是数字化设计方法，都需要考虑系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标D.数字控制器的设计方法非常简单，不需要掌握复杂的数学知识和控制理论24、在计算机控制的农业灌溉系统中，根据土壤湿度、气象条件等因素实现精准灌溉是提高水资源利用效率的关键。当需要根据不同区域的土壤湿度差异进行分区灌溉时，以下哪种传感器布局和控制策略更合理？（）A.在每个分区均匀布置多个湿度传感器，采用分区独立控制B.在整个区域布置少量传感器，采用统一控制C.随机布置传感器，不进行分区控制D.不安装传感器，按照固定时间进行灌溉25、计算机控制系统中的人机交互界面（HMI）为操作人员提供了与系统交互的途径。以下关于HMI的描述，哪一项是不准确的？（）A.HMI应该具有直观、简洁、易于操作的特点，方便操作人员进行监控和控制B.图形化显示能够直观地展示系统的运行状态和数据，帮助操作人员快速做出决策C.HMI可以支持多种输入方式，如触摸屏、键盘、鼠标等，满足不同用户的需求D.HMI的设计对系统性能没有影响，只需要关注界面的美观和易用性26、关于计算机控制系统中的A/D和D/A转换，以下对于其分辨率和转换速度的描述，哪一项是准确的？（）A.A/D和D/A转换的分辨率越高越好，转换速度则无关紧要B.分辨率决定了转换的精度，转换速度影响系统的实时性，在实际应用中需要根据系统要求平衡选择合适的分辨率和转换速度C.A/D和D/A转换的分辨率和转换速度对系统性能没有明显影响，可以忽略D.为了降低成本，应尽量选择分辨率低、转换速度慢的A/D和D/A转换器27、有关计算机控制系统中的A/D和D/A转换，以下说法准确的是：（）A.A/D和D/A转换的精度对系统性能影响不大，只要能完成转换即可B.A/D转换的分辨率决定了所能测量的最小信号变化量，D/A转换的分辨率决定了输出信号的平滑程度。转换速度、量化误差等也是重要的指标，需要根据系统要求进行合理选择C.A/D和D/A转换的速度越快越好，无需考虑成本和其他因素D.A/D和D/A转换与计算机控制系统的稳定性无关28、对于计算机控制系统的人机交互界面设计，假设要设计一个操作方便、直观的界面供操作人员使用，以下哪个方面是需要着重考虑的？（）A.界面布局混乱，操作复杂B.信息的清晰展示、操作的便捷性和反馈的及时性，界面应能够清晰地呈现系统状态和控制参数，操作按钮易于理解和操作，同时系统应能够及时响应操作人员的操作并给出反馈C.只注重界面美观，忽略功能D.不考虑操作人员的需求，自行设计29、在计算机控制的自动化仓储系统中，需要对货物的存储位置和出入库流程进行管理。当货物种类繁多，且存储量巨大时，以下哪种货物存储策略能够提高仓库的空间利用率和出入库效率？（）A.随机存储B.分类存储C.定位存储D.以上都不是30、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，凭经验判断稳定性二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）计算机控制系统的软件可靠性工程是确保软件质量和系统稳定性的重要方面。请全面论述软件可靠性工程的方法和技术，如软件测试、错误检测与恢复、软件容错设计等。分析影响软件可靠性的因素，如需求变更、代码复杂度、开发环境等。结合实际的计算机控制软件项目，说明如何实施软件可靠性工程，并讨论如何在软