武汉信息传播职业技术学院《自动控制理论》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、对于计算机控制系统中的离散化方法（DiscretizationMethod），以下观点不正确的是（）A.离散化方法将连续的控制系统模型转换为离散的数学模型，以便在计算机中进行处理B.常用的离散化方法有前向差分法、后向差分法和双线性变换法等C.不同的离散化方法对系统的性能影响不大，可以随意选择D.在选择离散化方法时，需要考虑系统的特性、精度要求和计算复杂度等因素2、在计算机控制技术的工业控制网络安全方面，考虑到可能的网络攻击和数据泄露风险，以下哪种防护措施是首要的？（）A.不采取任何防护措施，系统易受攻击B.访问控制和身份认证，限制只有授权的人员和设备能够访问控制网络，确保数据的保密性和完整性C.安装杀毒软件，不能完全防范攻击D.不重视网络安全，存在巨大隐患3、在计算机控制系统的多变量控制（MultivariableControl）问题中，以下叙述错误的是（）A.多变量控制系统具有多个输入和多个输出，控制关系较为复杂B.相比单变量控制，多变量控制需要考虑变量之间的耦合和相互影响C.解耦控制是解决多变量控制问题的一种有效方法，可以将多变量系统分解为多个独立的单变量系统进行控制D.多变量控制只在大型工业系统中存在，小型控制系统不会涉及4、在计算机控制技术的电力系统自动化中，关于电网调度和继电保护的作用，以下哪一种解释是最准确的？（）A.电网调度通过实时监测电网的运行状态，合理分配电力资源，确保电网的安全、稳定、经济运行；继电保护则在电网发生故障时迅速动作，隔离故障区域，保护设备和电网的安全B.电力系统自动化中，电网调度的重要性高于继电保护，因为调度直接影响电力的供应和分配C.继电保护主要用于保护发电设备，对于电网的整体运行影响较小；电网调度则主要关注输电和配电环节D.电网调度和继电保护的功能可以由人工操作来替代，计算机控制技术在这方面的作用不大5、对于一个计算机控制的机器人系统，要实现精确的轨迹跟踪控制，需要准确的模型和高性能的算法。在模型不确定或存在较大误差的情况下，以下哪种控制方法能够较好地适应并实现准确跟踪？（）A.自适应控制，根据系统运行情况自动调整控制器参数B.鲁棒控制，在模型存在不确定性时仍能保证系统稳定C.最优控制，寻求最优的控制策略D.智能控制，结合多种智能算法进行控制6、在计算机控制系统中，当需要对一个具有大滞后特性的工业过程进行精确控制时，以下哪种控制算法可能最为有效？（）A.比例-积分-微分（PID）控制算法，通过调整比例、积分和微分系数来实现控制B.模糊控制算法，利用模糊逻辑和语言规则进行推理和决策C.预测控制算法，基于模型预测未来的输出并进行优化控制D.神经网络控制算法，通过模拟生物神经网络的学习和适应能力进行控制7、在计算机控制系统的PID控制器参数整定中，以下关于Ziegler-Nichols整定方法的描述，不正确的是哪一项？（）A.Ziegler-Nichols整定方法是一种基于系统开环阶跃响应的经验整定方法，通过实验获取系统的特性参数，然后计算出PID控制器的参数B.该方法简单易行，适用于许多工业过程控制，但对于一些复杂系统或具有特殊要求的系统，可能无法得到理想的控制效果C.Ziegler-Nichols整定方法考虑了系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标，能够提供一组较为合理的初始参数D.一旦使用Ziegler-Nichols整定方法得到了PID控制器的参数，就不需要再进行调整和优化，系统就能达到最佳控制效果8、对于计算机控制系统的无线控制（WirelessControl）技术，以下哪种说法是错误的？（）A.无线控制可以摆脱线缆的束缚，实现更灵活的控制方式B.蓝牙、Zigbee、Wi-Fi等是常见的无线控制技术C.无线控制的信号传输容易受到干扰和距离限制D.无线控制技术在安全性和可靠性方面已经完全达到了有线控制的水平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、在计算机控制的煤矿通风系统中，需要根据井下的瓦斯浓度、人员分布等情况自动调节通风量。当通风网络复杂且存在多个通风机联合工作时，以下哪种通风控制算法能够实现有效的风量分配和节能运行？（）A.遗传算法B.模拟退火算法C.粒子群优化算法D.以上都是11、当利用计算机控制技术实现一个仓储管理系统时，需要对货物的入库、出库和库存进行精确控制和管理。为了提高仓储效率和减少错误，以下哪种技术的应用是重要的？（）A.射频识别（RFID）技术，自动识别货物信息B.数据库管理技术，存储和处理大量数据C.自动化搬运设备的控制技术，实现货物的自动搬运D.以上技术结合使用，实现仓储的智能化管理12、在计算机局域网组建中，关于网络拓扑结构的选择，以下描述不准确的是：（）A.总线型拓扑结构中，所有节点都连接在一条总线上，易于扩展，但故障诊断和隔离较困难B.星型拓扑结构以中心节点为核心，连接其他节点，具有易于管理和故障隔离的优点，但中心节点故障可能导致整个网络瘫痪C.环型拓扑结构中，节点依次连接形成环形，数据沿一个方向传输，传输效率高，但某个节点故障会影响整个网络D.树型拓扑结构是星型拓扑的扩展，层次清晰，适用于大型网络，但结构复杂，成本较高，且对根节点的依赖性强，根节点一旦出现故障，整个网络将无法正常工作13、计算机控制技术在农业领域的应用为精准农业的发展提供了支持。以下关于精准农业中的计算机控制的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以实现对农田的精准灌溉、施肥和病虫害防治，提高农业资源的利用效率B.基于卫星定位和地理信息系统的农业机械导航控制，提高了作业的精度和效率C.精准农业中的计算机控制系统需要考虑农业生产的季节性和不确定性等特点D.计算机控制技术在农业领域的应用成本高，效益不明显，不适合大规模推广14、有关计算机控制系统中的分布式控制系统（DCS），以下哪种描述是合理的？（）A.DCS系统结构复杂，成本高，不如集中式控制系统实用B.DCS采用分散控制、集中管理的架构，将控制功能分散到多个控制器中，通过网络实现信息共享和协调控制。它具有可靠性高、扩展性强、便于维护等优点，适用于大规模、复杂的工业过程控制。比如，在大型化工厂中，DCS可以对各个生产环节进行精确控制和集中监控C.DCS系统中的各个节点独立性差，一个节点故障会影响整个系统D.DCS系统已经过时，被新的控制系统完全取代15、在计算机控制的数控机床刀具磨损监测系统中，需要通过分析加工过程中的力、振动等信号来判断刀具的磨损状态。当信号噪声较大且特征不明显时，以下哪种信号处理方法能够更有效地提取刀具磨损的特征信息？（）A.小波变换B.傅里叶变换C.经验模态分解D.以上都是16、在计算机控制技术的先进控制策略应用中，比如对于具有大滞后、非线性特性的被控对象，以下哪种先进控制方法可能更有效？（）A.坚持使用传统的控制方法，控制效果不佳B.采用模糊控制、神经网络控制或预测控制等先进控制策略，能够更好地处理复杂的被控对象特性，提高控制精度和适应性C.不了解先进控制方法，不进行应用D.认为先进控制方法复杂，不尝试使用17、在计算机控制系统的绿色控制（GreenControl）理念中，以下描述不准确的是：（）A.绿色控制旨在减少控制系统对环境的影响，实现可持续发展B.可以通过优化控制算法、降低能耗等方式实现绿色控制C.绿色控制只关注系统的能源消耗，不考虑其他环境因素D.绿色控制需要在系统性能和环境友好之间进行平衡18、有关计算机控制系统中的最优控制理论，以下哪种说法是比较合理的？（）A.最优控制理论旨在寻找使控制系统性能指标达到最优的控制策略。通过建立数学模型，运用变分法、动态规划等方法求解最优控制律。最优控制在资源分配、节能控制、轨迹规划等方面具有重要应用，但求解过程通常较为复杂，需要一定的数学基础和计算能力B.最优控制理论只适用于理论研究，在实际工程中无法应用C.最优控制理论可以直接得到通用的最优控制策略，不需要针对具体系统进行分析D.最优控制理论的性能指标选择不重要，对控制结果没有影响19、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20、在计算机控制技术中，关于控制系统的稳定性分析，以下哪种说法是最为准确的？（）A.只要系统的开环增益足够大，系统就一定稳定B.控制系统的稳定性只取决于系统的闭环极点是否都在复平面的左半平面。通过劳斯判据、根轨迹法等方法，可以对系统的稳定性进行精确分析和判断。同时，系统的参数变化、外部干扰以及非线性因素等都可能影响系统的稳定性C.系统的稳定性与输入信号的类型和幅值密切相关D.对于复杂的控制系统，无法进行稳定性分析，只能通过实际运行来验证21、在计算机控制技术的发展趋势中，以下关于智能化、网络化和集成化的描述，哪一项是恰当的？（）A.计算机控制技术正朝着智能化、网络化和集成化的方向发展，智能化使系统具有自学习、自适应能力，网络化实现远程监控和资源共享，集成化则将各种控制功能整合在一个平台上，提高系统的整体性能和效率B.智能化、网络化和集成化只是概念炒作，对实际应用没有太大意义C.计算机控制技术的发展已经达到瓶颈，难以实现智能化、网络化和集成化D.智能化、网络化和集成化只适用于高端控制系统，对普通控制系统不适用22、对于计算机控制系统中的集散控制系统（DCS），以下说法不正确的是？（）A.DCS是一种分布式的控制系统，它将控制功能分散到多个控制单元，通过网络实现集中管理和监控B.DCS具有可靠性高、开放性好、易于扩展和维护等优点，能够满足大型工业过程的控制需求C.DCS的体系结构包括现场控制层、监控层和管理层，各层之间通过高速网络进行通信和数据交换D.DCS已经过时，被新型的控制系统如现场总线控制系统（FCS）完全取代，在现代工业控制中不再使用23、在计算机控制的工业炉温控制系统中，为了实现精确的温度控制，需要选择合适的加热元件和控制方式。当对温度的控制精度要求很高，且加热过程存在较大的滞后时，以下哪种加热元件和控制方式的组合更合适？（）A.电阻丝加热，结合智能预测控制算法B.红外线加热，采用传统PID控制C.电磁感应加热，使用开环控制D.火焰加热，依靠人工观察调节24、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25、在计算机控制的石油化工生产过程中，需要对多个反应釜的温度、压力等进行集中监控和控制。当控制点数众多且分布广泛时，以下哪种控制系统架构能够更好地满足需求？（）A.DCS系统B.PLC系统C.FCS系统D.以上都是二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述计算机控制技术在智能交通中的应用。2、（本题5分）说明如何实现电力系统的优化调度。3、（本题5分）解释计算机控制系统中的随机控制方法。4、（本题5分）解释解耦控制在实际系统中的应用效果。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于计算机的加速度控制系统，能够控制加速度在0-5m/s²范围内，精度为±0.2m/s²。2、（本题5分）设计一个机器人的平衡行走控制系统。3、（本题5分）针对一个制药厂的胶囊填充过程，设计其填充量和速度的控制系统。4、（本题5分）针对一个水泥厂的余热发电过程，设计其蒸汽参数和发电量的控制系统。5、（本题5分）设计一个基于计算机的声波频率变化速度控制系统，控制声波频率变化速度。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）详细论述计算机控制系统中的智能控制算法在工业自动化中的应用，如遗传算法、蚁群算法等，分析这些算法如何优化控制策略和提高生产效率。2、（本题10分）详细探讨计算机控制系统中