山西工程技术学院《系统建模与仿真》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页山西工程技术学院《系统建模与仿真》

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、在计算机控制技术的多变量控制系统中，对于解耦控制方法的应用，以下哪种描述是最准确的？（）A.当系统存在多个输入和多个输出变量，且变量之间存在较强的耦合关系时，解耦控制通过设计合适的补偿器，将耦合的多变量系统转化为多个相互独立的单变量系统，从而简化控制设计和提高控制性能B.解耦控制方法虽然理论上可行，但在实际应用中由于系统的复杂性和不确定性，很难达到理想的解耦效果，因此不常使用C.多变量控制系统中，解耦控制是唯一有效的控制方法，其他控制策略都无法解决变量耦合的问题D.解耦控制只适用于线性多变量系统，对于非线性多变量系统无法应用2、在计算机控制技术的工业应用中，对于过程控制系统（如化工生产过程），以下关于其控制策略的选择，哪一项描述是最符合实际情况的？（）A.过程控制系统通常具有大惯性、大滞后的特点，因此常采用预测控制、模糊控制等先进控制策略，结合常规的PID控制，以提高控制品质和应对复杂工况的能力B.过程控制系统由于其相对稳定的特性，只需采用简单的PID控制即可满足要求，无需引入复杂的控制算法C.过程控制系统应优先考虑使用智能控制算法，如神经网络控制、遗传算法等，以追求最优化的控制效果D.过程控制系统的控制策略选择主要取决于控制工程师的个人偏好，而不是系统的特性和需求3、关于计算机控制系统的工业标准（IndustrialStandard），以下说法不准确的是：（）A.工业标准对于保证计算机控制系统的兼容性、互操作性和可扩展性非常重要B.常见的工业标准包括IEC61131、ISA95等C.遵循工业标准可以降低系统开发成本，提高系统的质量和可靠性D.工业标准是固定不变的，不需要随着技术的发展进行更新和完善4、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5、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6、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7、对于计算机控制系统中的网络通信技术，以下关于其特点和应用的描述，不正确的是哪一项？（）A.网络通信技术可以实现计算机控制系统中各个节点之间的数据交换和资源共享，提高系统的灵活性和可扩展性B.现场总线是一种应用于工业现场的网络通信技术，具有实时性强、可靠性高、开放性好等特点，广泛应用于工业自动化领域C.以太网作为一种通用的网络技术，也逐渐应用于计算机控制系统中，但在实时性和确定性方面不如专用的现场总线D.无线网络通信技术在计算机控制系统中的应用受到限制，主要是因为其传输速度慢、稳定性差、安全性低8、关于计算机控制系统中的系统集成技术，以下对于其概念和实现方法的描述，哪一项是准确的？（）A.系统集成技术是将不同的硬件、软件和网络资源整合为一个协调工作的整体，实现方法包括硬件集成、软件集成和通信集成等，通过标准化接口和协议，确保各部分之间的无缝连接和高效协同工作B.系统集成技术就是将各种设备简单地连接在一起，不需要考虑兼容性和协同性C.系统集成技术难度大，成本高，不适合在一般计算机控制系统中应用D.系统集成技术只关注硬件设备的连接，不涉及软件和通信方面9、在计算机控制的水处理系统中，水质参数的监测和控制对于保证出水质量至关重要。当需要同时控制多个水质参数（如pH值、溶解氧含量）时，以下哪种多变量控制方法更能有效地维持水质稳定？（）A.解耦控制，消除变量之间的相互影响B.协调控制，统筹各参数的控制目标C.独立控制，分别对每个参数进行单独控制D.不进行控制，任由水质参数自由变化10、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11、对于计算机控制系统中的采样定理，以下关于其重要性和应用的描述，哪一项是恰当的？（）A.采样定理规定了采样频率必须大于信号最高频率的两倍，否则会导致信号失真，在设计采样系统时必须严格遵循，以保证系统能够准确地还原原始信号B.采样定理不太重要，实际系统中可以忽略，对控制效果影响不大C.只要采样频率足够高，就可以不考虑采样定理的限制D.采样定理只适用于理论研究，在实际工程中难以应用12、对于一个采用计算机控制的风力发电系统，为了实现最大功率跟踪和稳定的电能输出，需要综合考虑风速变化、机械传动和电力电子等多个环节。以下哪种控制策略在应对风速的快速变化方面具有优势？（）A.基于模型预测的控制，提前预测风速变化并调整控制B.滑模控制，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力C.比例谐振控制，针对特定频率的信号进行有效控制D.模糊自适应控制，根据经验和规则自动调整控制策略13、在计算机控制技术中，关于控制系统的性能指标，以下描述错误的是：（）A.常用的性能指标包括稳态误差、超调量、调节时间、上升时间等，用于衡量系统的控制效果B.稳态误差反映了系统在稳态时输出与期望值之间的偏差，超调量表示系统输出超过稳态值的最大幅度C.调节时间是指系统从受到干扰到重新恢复稳定所需的时间，上升时间则是指系统输出从0上升到稳态值所需的时间D.这些性能指标是相互独立的，优化一个指标不会对其他指标产生影响14、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15、在计算机控制系统的软件设计中，如果要求系统具有良好的可扩展性和可维护性，以下哪种编程架构和方法是应该优先采用的？（）A.面向过程编程，按功能模块划分程序B.面向对象编程，封装数据和操作C.结构化编程，使用顺序、选择和循环结构D.函数式编程，强调函数的组合和纯函数16、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17、在计算机控制技术中，当设计一个闭环控制系统来精确控制工业生产中的温度时，需要考虑多个因素。其中，对于传感器的选择，以下哪个特性对于确保温度测量的准确性和稳定性至关重要？（）A.测量范围B.响应时间C.精度D.价格18、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19、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20、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21、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22、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23、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24、在计算机控制技术的工业机器人控制中，以下关于轨迹规划和力控制的描述，哪一项是准确的？（）A.轨迹规划确定机器人的运动路径和速度，力控制保证机器人与环境的交互力符合要求，两者对于实现高精度、高效率的机器人操作至关重要，需要结合机器人的动力学模型和控制算法进行优化B.轨迹规划和力控制不重要，机器人可以根据预设的动作进行操作C.轨迹规划和力控制只适用于高端工业机器人，普通机器人不需要D.轨迹规划和力控制技术已经非常成熟，不需要进一步研究和改进25、在计算机控制系统中，为了实现远程监控和操作，需要建立通信网络。当控制现场与监控中心距离较远，且对通信的实时性和可靠性要求较高时，以下哪种通信方式是较为理想的选择？（）A.以太网B.无线通信C.现场总线D.卫星通信二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释交通信号灯控制系统的工作原理。2、（本题5分）什么是神经控制？简述其基本原理。3、（本题5分）简述计算机控制在智能家电中的应用。4、（本题5分）什么是滑模控制？简述其优点和缺点。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）为一个食品加工厂的烘焙过程设计温度和时间的控制系统。2、（本题5分）利用计算机控制，设计一个煤矿通风机的风量和风压自动控制系统。3、（本题5分）设计一个计算机控制的位置偏差分布补偿系统，补偿位置偏差在空间内的分布。4、（本题5分）为一个数控机床的进给系统设计控制器，提高其加工精度和响应速度。5、（本题5分）设计一个智能电表的远程抄表和欠费控制管理系统。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）全面论述计算机控制系统中的农