清华大学《智能控制基础》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《智能控制基础》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15个小题，每小题2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、在计算机控制系统中，数字滤波器在信号处理中有着广泛的应用。以下关于数字滤波器的描述，哪一项是不准确的？（）A.数字滤波器可以分为有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器B.FIR滤波器具有线性相位特性，而IIR滤波器通常不具有C.数字滤波器的设计需要考虑截止频率、通带波纹、阻带衰减等性能指标D.数字滤波器的性能只取决于滤波器的类型（FIR或IIR），与滤波器的参数无关2、在计算机控制系统的信号处理环节，以下关于数字滤波技术的应用和效果的说法，哪一个是正确的？（）A.数字滤波技术对提高信号质量没有作用，可有可无B.数字滤波技术能够有效地去除信号中的噪声和干扰，提高信号的准确性和可靠性。常见的数字滤波方法如中值滤波、均值滤波、巴特沃斯滤波等，各自适用于不同的信号特点和噪声环境C.数字滤波技术会引入额外的误差，不建议使用D.数字滤波技术只适用于模拟信号，对数字信号无效3、在计算机控制技术的自整定控制器设计中，例如要使控制器能够根据系统的变化自动调整参数，以下哪个技术是常用的？（）A.不具备自整定功能，参数调整困难B.模型参考自适应控制技术，通过比较实际系统输出与参考模型输出的差异，自动调整控制器参数，使实际系统接近理想的性能C.不了解自整定技术，无法设计D.依靠人工定期调整参数，效率低下4、在计算机控制技术中，实时数据库系统用于存储和管理实时数据。它具有高并发、快速读写、数据一致性等特点。例如，在电力监控系统中，实时数据库能够及时记录电网的运行状态。以下关于实时数据库系统的说法，不正确的是：（）A.实时数据库系统能够保证数据的实时性和准确性B.实时数据库系统的架构和普通数据库系统没有区别C.实时数据库系统需要支持数据的备份和恢复机制D.实时数据库系统的性能优化是一个重要的研究方向5、对于计算机控制系统中的智能控制算法，以下关于其在复杂系统中的应用优势和挑战的描述，哪一项是正确的？（）A.智能控制算法如神经网络控制、遗传算法控制等在处理复杂、不确定性系统时具有强大的自适应性和优化能力，但也面临着计算量大、模型训练困难、实时性要求高等挑战B.智能控制算法理论复杂，实际应用效果不佳，不适合在工业控制中使用C.智能控制算法可以完全替代传统控制算法，解决所有控制问题D.智能控制算法只适用于研究领域，在实际工程中难以应用6、当设计一个计算机控制的煤矿安全生产监控系统时，需要实时监测瓦斯浓度、通风状况等参数，并及时发出警报和采取控制措施。为了确保系统的可靠性和稳定性，以下哪种系统架构和技术是合适的？（）A.分布式架构，多传感器冗余监测B.工业以太网通信，高速传输数据C.智能预警算法，提前预测危险情况D.以上技术和架构结合使用7、计算机控制技术在智能交通系统中发挥着关键作用，如交通信号控制、车辆自动驾驶、智能收费等。例如，通过优化交通信号控制可以减少拥堵，提高道路通行能力。以下关于计算机控制技术在智能交通中的描述，正确的是：（）A.智能交通系统中的计算机控制完全依赖于传感器数据，不需要人工干预B.车辆自动驾驶技术已经非常成熟，可以完全取代人类驾驶员C.计算机控制技术可以实现交通资源的合理分配和优化利用D.智能交通系统的建设不需要考虑与现有交通设施的兼容性8、在计算机控制技术中，关于控制系统的稳定性分析，假设要判断一个复杂的闭环控制系统在不同输入条件下是否稳定，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.仅通过观察系统的输出响应，主观判断其稳定性B.利用劳斯判据，通过计算系统特征方程的系数来确定系统的稳定性，该方法适用于线性定常系统，能准确判断系统是否具有右半平面的极点，从而确定其稳定性C.采用根轨迹法，绘制系统的根轨迹图，通过观察根轨迹是否穿越虚轴来判断系统的稳定性，但对于高阶系统计算较为复杂D.完全依赖模拟实验，不进行理论分析9、在计算机控制技术的工业机器人控制中，对于轨迹规划和运动控制算法的设计，以下哪种考虑是最为关键的？（）A.轨迹规划和运动控制算法需要考虑机器人的动力学特性、关节限制、工作空间约束以及任务要求，以实现精确、平稳、高效的运动控制B.工业机器人控制中，轨迹规划和运动控制算法的设计主要依赖于机器人的机械结构和硬件性能，软件算法的作用相对较小C.轨迹规划和运动控制算法应尽量简化，以降低计算量和控制成本，即使牺牲一定的控制精度也在所不惜D.工业机器人的控制只需要保证基本的运动功能，对于复杂的轨迹和高精度的要求可以忽略10、在计算机控制的自动化仓库堆垛机系统中，要实现高效的货物存取操作，以下哪种控制方式能够提高堆垛机的运行速度和精度？（）A.开环控制，根据预设指令运行B.闭环控制，实时反馈位置和速度信息C.智能控制，自适应调整控制参数D.以上控制方式结合使用11、关于计算机控制系统中的执行机构，以下哪种描述能够准确反映其作用和特点？（）A.执行机构只是简单地按照控制器的指令动作，对系统性能影响不大B.执行机构负责将控制器的输出信号转换为实际的物理动作，其性能如动态响应、精度、工作范围等直接影响控制系统的控制效果。不同类型的执行机构如电动、气动、液压等，具有各自的特点和适用场景C.执行机构的选择只取决于系统的控制精度要求，其他因素如成本、可靠性可以忽略D.执行机构的工作原理和结构都非常简单，不需要深入了解12、在计算机控制技术中，关于控制系统的集成与协同，以下描述错误的是：（）A.不同的控制系统可以通过网络和接口实现集成，形成一个更强大的综合控制系统B.集成与协同需要解决系统之间的通信协议、数据格式、控制策略等方面的兼容性问题C.协同控制可以使多个系统相互配合，共同完成复杂的控制任务，提高整体性能D.控制系统的集成与协同是一个简单的过程，不需要进行详细的规划和设计13、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14、对于二阶系统，当无阻尼自然频率不变时，阻尼比越大，系统的调整时间（）A.越长B.越短C.不变D.不确定15、在计算机控制的玻璃制造工艺中，需要对熔炉的温度和玻璃液的流动进行精确控制。当工艺参数需要频繁调整且调整幅度较大时，以下哪种控制器具有更好的适应性和鲁棒性？（）A.常规PID控制器B.智能PID控制器C.非线性控制器D.以上都不是二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述计算机控制在电力系统中的应用。2、（本题5分）说明计算机控制系统中的智能洗碗机控制。3、（本题5分）解释非线性系统的线性化方法。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述计算机控制系统中的能源管理系统，如企业能源监控、建筑能耗分析和区域能源优化。解释能源管理系统的功能和架构，分析能源数据采集和分析技术在节能降耗中的作用。结合一个大型工业园区的能源管理实践，说明如何实现能源的合理分配和高效利用。2、（本题5分）详细论述计算机控制系统中的非线性系统的控制方法，如反馈线性化、滑模控制等，分析这些方法在处理非线性问题时的有效性和局限性。3、（本题5分）详细论述计算机控制系统中的抗干扰技术，涵盖硬件抗干扰措施（如滤波、屏蔽、接地等）和软件抗干扰方法（如数字滤波、指令冗余、软件陷阱等），分析如何综合运用这些技术提高系统的可靠性和稳定性。4、（本题5分）全面论述计算机控制系统中的数字孪生技术在控制中的应用，解释数字孪生的概念和构建方法，分析其在系统仿真、预测和优化中的作用。讨论数字孪生与实际控制系统的交互和协同，结合一个制造系统的数字孪生案例，说明如何实现高效的生产控制。5、（本题5分）深入研究计算机控制系统中的多变量控制系统的分析与设计，阐述多变量系统的数学模型和特性，分析传统控制方法在多变量系统中的局限性。讨论多变量系统的解