四川农业大学《非线性控制系统》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一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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2、在计算机控制系统的抗干扰技术（Anti-interferenceTechnology）中，以下描述错误的是：（）A.干扰是影响计算机控制系统正常运行的不利因素，可能来自系统内部或外部B.可以通过硬件滤波、屏蔽、接地等方法抑制干扰C.软件抗干扰技术包括数字滤波、指令冗余、软件陷阱等D.只要采用了有效的抗干扰措施，就可以完全消除干扰对系统的影响3、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4、关于计算机控制系统中的分布式控制（DistributedControl）系统，以下描述不准确的是（）A.分布式控制系统由多个分散的控制节点组成，通过网络进行通信和协调B.它具有灵活性高、可靠性强、易于扩展等优点C.分布式控制系统中的各个节点具有相对独立的控制功能，但又相互协作完成系统的整体控制任务D.分布式控制系统的实现非常简单，不需要考虑网络延迟、数据同步等问题5、对于计算机控制系统中的数字滤波技术，以下关于其种类和适用情况的描述，哪一项是恰当的？（）A.常见的数字滤波方法有算术平均值滤波、中值滤波、加权平均值滤波等，它们分别适用于不同的信号特征和干扰情况，如算术平均值滤波适用于周期性干扰，中值滤波适用于脉冲干扰B.数字滤波技术效果不佳，不如模拟滤波可靠C.数字滤波技术种类繁多，但实际应用中选择哪种方法差别不大D.数字滤波技术只适用于低频信号，对高频信号处理效果不好6、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7、对于计算机控制系统中的非线性系统控制，假设要控制一个具有明显非线性特性的对象，以下哪种处理方式是合适的？（）A.将非线性系统近似为线性系统，控制效果差B.采用非线性控制理论和方法，如反馈线性化、滑模控制等，直接针对非线性特性进行控制设计，以获得更好的控制效果C.不处理非线性特性，系统性能不稳定D.放弃对非线性系统的控制，寻找替代方案8、在计算机控制系统的组成部分中，关于传感器（Sensor）的作用，以下描述不正确的是：（）A.传感器用于检测被控对象的各种物理量，并将其转换为电信号B.传感器的精度和响应速度对控制系统的性能有重要影响C.不同类型的传感器可以测量不同的物理量，如温度、压力、位移等D.传感器输出的信号可以直接被控制器处理，无需进行任何转换和调理9、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10、在计算机控制技术的人机交互界面设计中，以下关于其原则和要求的描述，哪一个是恰当的？（）A.人机交互界面设计应遵循直观性、易用性、高效性、反馈性等原则。界面要简洁明了，操作方便，能够快速响应用户的输入，并提供清晰的反馈信息。同时，要考虑用户的习惯和需求，以及不同操作场景下的适应性B.人机交互界面设计只需要注重美观，功能和操作方便性不重要C.人机交互界面一旦设计完成，就不能再根据用户的反馈进行修改D.人机交互界面的设计不需要考虑用户的认知能力和操作水平11、在计算机控制系统的采样过程中，例如要确定合适的采样周期以保证系统性能，以下哪个因素对采样周期的选择影响最大？（）A.不考虑任何因素，随机选择采样周期B.被控对象的动态特性，包括时间常数和自然频率等，采样周期应远小于被控对象的最小时间常数，以准确捕捉系统的变化C.系统的抗干扰性能，采样周期越短，抗干扰能力越强D.只考虑计算机的计算能力，而不考虑系统特性12、在计算机控制的智能家居系统中，需要实现对灯光、窗帘、空调等设备的自动化控制。当用户需求多样化，且设备分布较广时，以下哪种通信协议更适合构建智能家居的控制网络？（）A.ZigbeeB.BluetoothC.Wi-FiD.以上都不是13、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14、在计算机控制系统中，控制器的参数整定是优化系统性能的重要步骤。以下关于控制器参数整定的描述，哪一项是错误的？（）A.可以通过试凑法、临界比例度法等经验方法来整定控制器的参数B.基于模型的参数整定方法需要建立准确的系统模型，并通过优化算法求解最优参数C.参数整定的结果是唯一的，一旦整定完成，就不需要再进行调整D.控制器的参数整定需要在系统实际运行中进行，根据系统的响应不断优化15、关于局域网中的虚拟专用网络（VPN）技术，以下说法不正确的是：（）A.VPN可以在公共网络上建立安全的私有网络连接，实现远程办公、异地分支机构互联等功能B.VPN技术通过加密和隧道协议，保证数据在传输过程中的安全性和保密性C.可以使用IPSecVPN、SSLVPN等不同类型的VPN技术，根据网络环境和需求选择合适的方案D.VPN连接建立后，用户在远程访问局域网资源时的速度和稳定性与本地访问没有任何区别16、在计算机控制系统的非线性系统控制（ControlofNonlinearSystems）中，以下叙述不正确的是（）A.非线性系统的控制比线性系统更为复杂，需要采用特殊的控制方法B.常见的非线性控制方法有反馈线性化、滑模控制、自适应控制等C.对于某些强非线性系统，可能无法找到有效的控制方法，只能采用近似或简化处理D.非线性系统控制在实际应用中很少遇到，主要研究线性系统控制即可17、对于一个复杂的计算机控制系统，在进行系统设计时，需要综合考虑性能、成本和可靠性等因素。如果系统对控制精度要求极高，而成本相对不那么敏感，以下哪种控制器硬件配置方案是较为合适的？（）A.采用低端微控制器，搭配简单的外围电路B.选用高性能的工业级PLC（可编程逻辑控制器）C.使用通用的个人计算机，并安装专用的控制卡D.定制专用的集成电路（ASIC）来实现控制功能18、在计算机控制系统的采样过程中，以下关于其对系统性能的影响及解决方法的描述，哪一项是正确的？（）A.采样过程会导致信息丢失和混叠现象，可能影响系统的稳定性和控制精度。为减少采样带来的影响，可以提高采样频率、采用合适的采样保持器、进行信号滤波等。同时，需要根据系统的特性和控制要求，合理选择采样周期，以平衡控制效果和计算负担B.采样过程对系统性能没有任何影响，不需要采取特殊的措施来处理C.采样频率越高越好，不需要考虑其他因素对系统的影响D.一旦确定了采样周期，就不能再进行调整和优化19、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20、计算机控制技术在机器人领域的应用不断拓展。以下关于机器人控制中的计算机技术的描述，哪一项是错误的？（）A.可以实现机器人的运动规划、轨迹跟踪和力控制，提高机器人的作业精度和灵活性B.基于视觉的机器人控制利用计算机视觉技术获取环境信息，实现自主导航和避障C.机器人控制系统中的计算机需要具备强大的计算能力和实时响应能力D.机器人控制中的计算机技术只关注机器人的机械运动，不涉及机器人的感知和决策二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述机器人控制系统的组成和功能。2、（本题5分）简述计算机控制在冶金行业的应用。3、（本题5分）简述智能交通系统中的控制技术。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个计算机控制的颜色变化速度控制系统，精确控制颜色变化速度。2、（本题5分）设计一个智能交通系统中的公交专用道智能监控控制系统。3、（本题5分）设计一个计算机控制的电感变化速度调节系统，稳定电感变化速度。4、（本题5分）针对一个污水处理厂的污泥处理过程，设计其脱水和干燥的控制系统。5、（本题5分）设计一个机器人的路径规划与运动控制系统。四、论述题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）在计算机控制技术中，预测控制算法在处理约束和优化问题方面具有独特的优势。请深入论述预测控制中的动态矩阵控制（DMC）和广义预测控制（GPC）的基本原理和算法步骤。分析这两种预测控制算法在模型精度要求、计算复杂度和控制性能方面的特点。结合实际的工业过程控制