北京舞蹈学院《智能控制》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《智能控制》2023-2024学年第二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、计算机控制系统的性能评估是衡量系统优劣的重要手段。常用的性能指标包括稳态误差、超调量、调节时间等。对于一个温度控制系统，需要对其在不同工况下的性能进行评估。以下关于计算机控制系统性能评估的描述，准确的是：（）A.性能评估只需要在系统设计完成后进行一次，不需要在运行过程中持续监测B.可以通过建立数学模型进行仿真分析，来预测系统的性能C.性能评估只关注系统的控制精度，其他指标不重要D.不同类型的控制系统可以使用相同的性能评估指标和方法2、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3、在计算机控制的食品加工生产线中，需要对温度、压力、湿度等多个参数进行协同控制。当不同参数之间存在相互影响和耦合关系时，以下哪种解耦控制方法能够有效地实现各个参数的独立控制？（）A.前馈补偿解耦B.反馈补偿解耦C.对角矩阵解耦D.以上都是4、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5、在计算机控制系统的过程监控与报警功能设计中，以下哪种策略能够及时有效地发现异常情况？（）A.只设置少量的监控点和简单的报警阈值，不进行实时数据分析B.合理设置多个关键监控点，采用先进的数据分析算法和智能报警策略，如基于趋势分析、统计分析的报警，同时结合声光、短信、邮件等多种报警方式，确保在异常情况发生时能够及时、准确地通知相关人员C.监控和报警功能会影响系统性能，尽量少设置D.报警信息不需要记录和存储，只在当时提示即可6、在计算机控制的生物发酵过程中，控制温度、pH值和溶氧等参数对于发酵产物的产量和质量有着重要影响。当发酵过程具有时变和非线性特性时，以下哪种控制方法更能实现有效的过程控制？（）A.神经网络控制，模拟生物神经系统B.专家控制，依据专家经验C.传统PID控制，经典控制方法D.放弃控制，让发酵过程自然进行7、计算机控制系统中的实时数据库技术用于存储和管理实时数据。以下关于实时数据库的描述，错误的是（）A.实时数据库能够快速地存储、检索和更新实时数据，满足系统对数据实时性的要求B.它具有数据压缩、数据缓存和事务处理等功能，提高数据管理的效率C.实时数据库与关系数据库在数据结构和存储方式上有很大的不同D.实时数据库的设计和实现非常简单，不需要考虑数据的一致性和可靠性8、对于计算机控制系统中的传感器选择，以下关于其考虑因素和重要性的说法，哪一项是恰当的？（）A.传感器的选择只需要考虑测量范围，其他因素如精度、响应时间、可靠性等都不重要B.选择传感器时，需要综合考虑测量范围、精度、响应时间、线性度、稳定性、可靠性、抗干扰能力等多个因素。合适的传感器能够准确地获取被控对象的状态信息，为控制系统提供可靠的输入，直接影响控制系统的性能和精度C.传感器的价格是选择的唯一关键因素，越便宜越好D.传感器的安装和维护难度不需要在选择时考虑9、在计算机控制技术中，关于控制系统的仿真与调试，以下选项错误的是：（）A.仿真可以在实际系统搭建之前，对控制系统的性能进行评估和预测B.通过调试，可以发现系统设计中的问题，并对控制器参数进行优化C.仿真和调试只需要在系统开发的初期进行，一旦系统投入运行，就不再需要D.有效的仿真和调试工具能够提高系统开发的效率和质量10、在计算机控制技术中，关于控制系统的稳定性分析，以下哪种描述较为准确？（）A.控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰后，能够恢复到平衡状态或在允许的误差范围内运行的能力。通过判断系统的特征方程根在复平面的位置、绘制根轨迹、使用频率响应分析等方法，可以评估系统的稳定性。稳定性对于系统的正常运行至关重要，不稳定的系统可能导致输出失控，影响系统性能和可靠性B.控制系统的稳定性只取决于控制器的参数设置，与系统的结构和外部干扰无关C.只要系统能够正常运行一段时间，就可以认为它是稳定的，不需要进行专门的稳定性分析D.稳定性分析是一项复杂且不必要的工作，对实际控制系统的设计和运行没有帮助11、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12、关于计算机控制系统的网络通信（NetworkCommunication），以下说法不正确的是：（）A.网络通信可以实现计算机控制系统中各个节点之间的数据交换和信息共享B.常见的网络通信协议有TCP/IP、CAN总线、Modbus等C.网络通信的实时性和可靠性对于控制系统的性能至关重要D.计算机控制系统中的网络通信不需要考虑安全性问题13、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14、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15、在计算机控制系统的可靠性设计中，以下关于冗余技术和故障诊断与容错技术的描述，哪一项是恰当的？（）A.冗余技术通过增加备份设备或部件来提高系统的可靠性，故障诊断与容错技术则能够及时发现和处理故障，使系统在部分故障情况下仍能正常工作，综合应用这些技术可以显著提高计算机控制系统的可靠性和可用性B.冗余技术和故障诊断与容错技术成本高、效果不明显，不值得采用C.只要系统设计合理，就不需要考虑冗余技术和故障诊断与容错技术D.冗余技术会增加系统的复杂性，应尽量避免使用；故障诊断与容错技术则难以实现，实际应用价值不大16、在计算机控制的半导体制造工艺中，需要对温度、气体流量、压力等多个工艺参数进行高精度控制。当工艺要求不断提高，对控制精度的要求达到亚微米级别时，以下哪种先进控制技术能够满足需求？（）A.预测控制B.滑模控制C.自抗扰控制D.以上都是17、在计算机控制系统的故障诊断与容错技术中，以下哪个选项是正确的？（）A.故障诊断和容错技术只是在系统出现故障后进行修复，不能预防故障B.故障诊断技术通过监测系统的运行状态、分析数据，及时发现潜在的故障并定位故障源。容错技术则通过冗余设计、备份机制等手段，使系统在部分故障情况下仍能正常工作或快速恢复。例如，在航空航天领域，容错计算机系统能够保证飞行器在关键部件故障时仍能安全飞行C.故障诊断和容错技术会增加系统的复杂性和成本，应尽量避免使用D.计算机控制系统的故障都是硬件故障，与软件无关18、关于计算机控制系统中的智能传感器（IntelligentSensor），以下描述错误的是（）A.智能传感器具有自诊断、自校准、数字通信等功能B.它能够提高测量的精度和可靠性，减少系统的误差C.智能传感器的使用会增加系统的成本和复杂性，因此应尽量避免使用D.智能传感器可以与计算机控制系统无缝集成，实现智能化的数据采集和处理19、在计算机控制的物流分拣系统中，需要对包裹进行快速准确的分类和输送。当包裹的形状、大小和重量差异较大时，以下哪种识别和分拣技术能够提高系统的工作效率和准确性？（）A.条码识别B.图像识别C.射频识别D.以上都是20、有关计算机控制系统中的大数据分析在控制中的应用，下列说法不正确的是：（）A.大数据分析可以从海量的控制数据中挖掘出有价值的信息，为控制决策提供支持B.通过对历史数据的分析，可以预测系统的行为和故障，提前采取措施C.大数据分析需要强大的计算和存储能力，以及有效的数据处理和挖掘算法D.大数据分析在计算机控制中的应用还处于初级阶段，对控制性能的提升作用有限21、在计算机控制的工业机器人轨迹规划中，如果要求机器人在运动过程中避免与障碍物碰撞，同时优化运动路径，以下哪种方法是有效的？（）A.人工势场法，构建虚拟的势场引导机器人运动B.快速搜索随机树（RRT）算法，随机探索可行路径C.A*算法，寻找最优路径D.以上方法结合使用22、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23、对于计算机控制系统中的自整定控制器（Self-tuningController），以下观点错误的是（）A.自整定控制器能够根据系统的运行情况自动调整控制器的参数B.它可以提高系统的适应性和鲁棒性，减少人工调试的工作量C.自整定控制器在任何情况下都能迅速找到最优的参数设置，无需人工干预D.自整定控制器的性能受到系统特性和噪声的影响，可能存在一定的局限性24、在计算机控制技术的嵌入式系统应用中，比如要在一个小型的智能设备中实现控制功能，以下哪个方面是需要重点关注的？（）A.不关注嵌入式系统的特点，开发困难B.资源受限、功耗控制和实时性要求，嵌入式系统通常具有有限的计算资源和存储空间，需要优化算法和代码以降低功耗，并保证控制任务的实时执行C.只关注功能实现，忽略系统资源限制D.不采用嵌入式系统，使用通用计算机25、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，不进行相关工作二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释计算机控制系统中的混合逻辑动态控制。2、（本题5分）阐述如何提高控制系统的抗干扰能力。3、（本题5分）说明计算机控制在工业自动化生产线中的应用。4、（本题5分）说明计算机控制在新能源领域的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个航空发动机的燃油喷射控制系统。2、（本题5分）设计一个智能交通系统中的拥堵收费控制策略。3、（本题5分）针对一个自动化物流输送系统的分拣机器人，设计其动作和抓取力的控制系统。4、（本题5分）利用计算机控制，设计一个机场行李输送带的速度和方向智能控制系统。5、（本题5分）设计一个基于计算机的速度偏差调节系统，使速度偏差在±1%以内。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）计算机控制系统的软件设计包括控制算法的实现、人机界面的开发和数据处理等方