酒泉職業(yè)技術學院《控制工程基礎》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁酒泉職業(yè)技術學院

《控制工程基礎》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在計算機控制的石油化工生產(chǎn)過程中，需要對多個反應釜的溫度、壓力等進行集中監(jiān)控和控制。當控制點數(shù)眾多且分布廣泛時，以下哪種控制系統(tǒng)架構能夠更好地滿足需求？（）A.DCS系統(tǒng)B.PLC系統(tǒng)C.FCS系統(tǒng)D.以上都是2、計算機控制系統(tǒng)的人機界面設計對于操作人員與系統(tǒng)的交互至關重要。一個友好、直觀的人機界面能夠提高操作效率和準確性。例如，在一個工業(yè)自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，操作人員需要通過界面實時了解生產(chǎn)過程的參數(shù)和狀態(tài)。以下關于人機界面設計的描述，錯誤的是：（）A.人機界面的布局應該合理，重要信息突出顯示B.操作流程應該簡單明了，減少操作人員的誤操作C.人機界面的顏色和圖標選擇對系統(tǒng)性能沒有影響，可以隨意設計D.應該提供實時的反饋和提示信息，幫助操作人員做出正確的決策3、在計算機控制的冶金過程中，如煉鋼、煉鐵等，需要對爐溫、化學成分等進行嚴格控制。當生產(chǎn)過程存在較大的時滯和慣性時，以下哪種控制策略能夠更好地克服這些不利因素，保證產(chǎn)品質量？（）A.大林算法B.Smith預估補償控制C.內(nèi)模控制D.以上都是4、在計算機控制系統(tǒng)的節(jié)能控制策略中，以下哪種方法能夠顯著降低系統(tǒng)能耗？（）A.不采取任何節(jié)能措施，讓系統(tǒng)一直處于全速運行狀態(tài)B.采用智能調(diào)速技術（如變頻調(diào)速）、優(yōu)化控制算法（如根據(jù)負載調(diào)整輸出）、合理安排設備運行時間等方法，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)，在滿足控制要求的前提下，顯著降低系統(tǒng)的能耗C.節(jié)能控制會影響系統(tǒng)的性能，不應該采用D.只要降低設備的運行功率，就能實現(xiàn)節(jié)能5、關于計算機控制系統(tǒng)的無線通信在控制中的應用，以下敘述錯誤的是：（）A.無線通信技術為計算機控制系統(tǒng)提供了更靈活的通信方式，擺脫了線纜的束縛B.常見的無線通信技術如藍牙、Wi-Fi、Zigbee等在工業(yè)控制中都有應用C.無線通信在控制中的應用存在信號干擾、傳輸距離有限、安全性等問題D.無線通信技術不穩(wěn)定，不適合在對可靠性要求高的計算機控制系統(tǒng)中使用6、當設計一個計算機控制的醫(yī)療設備系統(tǒng)時，對系統(tǒng)的安全性和可靠性要求極高。為了確?；颊叩陌踩椭委熜Ч?，以下哪種措施是必不可少的？（）A.采用多重備份和冗余設計B.進行嚴格的軟件和硬件測試C.遵循相關的醫(yī)療設備標準和規(guī)范D.以上都是7、計算機控制技術在醫(yī)療設備中的應用越來越廣泛，如手術機器人、醫(yī)療影像設備、生命支持系統(tǒng)等。這些設備對控制的精度和可靠性要求極高。例如，在心臟起搏器中，需要精確控制起搏頻率和輸出能量。以下關于計算機控制技術在醫(yī)療設備中的描述，不正確的是：（）A.醫(yī)療設備的計算機控制系統(tǒng)需要經(jīng)過嚴格的安全性和有效性認證B.采用無線通信技術可以方便地實現(xiàn)醫(yī)療設備與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸C.醫(yī)療設備中的計算機控制技術發(fā)展已經(jīng)非常成熟，不會存在任何風險D.為了保障患者的安全，醫(yī)療設備的軟件需要定期更新和維護8、對于計算機控制系統(tǒng)中的集散控制系統(tǒng)（DCS），以下說法錯誤的是：（）A.DCS是一種分布式控制系統(tǒng)，將控制功能分散到多個控制單元，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)集中監(jiān)控和管理B.DCS具有可靠性高、組態(tài)靈活、易于擴展等優(yōu)點，廣泛應用于大型工業(yè)過程控制領域C.DCS的硬件和軟件結構復雜，需要專業(yè)的技術人員進行安裝、調(diào)試和維護D.DCS已經(jīng)逐漸被淘汰，被更先進的計算機控制系統(tǒng)所取代，在現(xiàn)代工業(yè)控制中不再具有應用價值9、在計算機控制技術中，嵌入式系統(tǒng)在很多應用場景中得到了廣泛應用。以下關于嵌入式系統(tǒng)的描述，哪一項是不準確的？（）A.嵌入式系統(tǒng)通常具有體積小、功耗低、實時性強等特點B.它可以將計算機控制功能集成到一個芯片或一個小型設備中，實現(xiàn)特定的控制任務C.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)需要考慮硬件和軟件的協(xié)同設計，以及資源的有限性D.嵌入式系統(tǒng)的性能和功能不如通用計算機系統(tǒng)強大，應用范圍有限10、在計算機控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制（OptimalControl）中，以下描述不正確的是：（）A.最優(yōu)控制是在一定的約束條件下，使系統(tǒng)的性能指標達到最優(yōu)B.可以通過求解動態(tài)規(guī)劃方程或使用線性二次型調(diào)節(jié)器等方法實現(xiàn)最優(yōu)控制C.最優(yōu)控制需要精確的系統(tǒng)模型和完整的系統(tǒng)信息，在實際應用中往往難以實現(xiàn)D.一旦實現(xiàn)了最優(yōu)控制，系統(tǒng)就不需要再進行調(diào)整和優(yōu)化11、關于計算機控制系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)應用，以下對于其特點和優(yōu)勢的描述，哪一項是正確的？（）A.嵌入式系統(tǒng)具有體積小、功耗低、專用性強等特點，能夠將控制功能集成在一個芯片或電路板上，實現(xiàn)實時控制和智能化處理，在智能家居、汽車電子、醫(yī)療設備等領域得到廣泛應用B.嵌入式系統(tǒng)性能有限，只能用于簡單的控制任務C.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)難度大，成本高，不適合大規(guī)模推廣D.嵌入式系統(tǒng)不如通用計算機系統(tǒng)靈活，應用范圍較窄12、計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化領域的應用非常廣泛。以下關于工業(yè)自動化中的計算機控制，說法不正確的是（）A.可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量B.能夠對生產(chǎn)設備進行實時監(jiān)測和故障診斷，減少停機時間和維修成本C.計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應用已經(jīng)非常成熟，沒有進一步發(fā)展和創(chuàng)新的空間D.隨著智能制造的發(fā)展，計算機控制技術將與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術深度融合13、關于計算機控制系統(tǒng)中的A/D和D/A轉換，當考慮轉換精度和速度的權衡時，以下哪一個觀點是最合理的？（）A.在選擇A/D和D/A轉換器時，需要根據(jù)具體的應用需求來平衡轉換精度和速度。對于精度要求高而速度要求相對較低的場合，應優(yōu)先選擇高精度的轉換器；對于實時性要求高而對精度要求可以適當放寬的系統(tǒng)，則應注重轉換器的速度B.A/D和D/A轉換的精度和速度是相互獨立的，不存在權衡的問題，應根據(jù)系統(tǒng)預算盡可能選擇高精度和高速度的轉換器C.為了保證系統(tǒng)性能，應始終選擇具有最高精度和最快速度的A/D和D/A轉換器，而不考慮成本和其他因素D.轉換精度比速度更重要，因為精度直接影響系統(tǒng)的控制效果，而速度的影響相對較小，可以通過其他方式來彌補14、在計算機控制系統(tǒng)的通信協(xié)議方面，以下關于Modbus協(xié)議和CANopen協(xié)議的特點，哪種說法是不準確的？（）A.Modbus協(xié)議是一種應用廣泛的串行通信協(xié)議，具有簡單、開放、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，適用于主從式通信結構B.CANopen協(xié)議是基于CAN總線的高層協(xié)議，具有實時性強、可靠性高、網(wǎng)絡管理功能完善等特點，適用于多主式通信結構C.Modbus協(xié)議和CANopen協(xié)議在數(shù)據(jù)格式、傳輸速率、錯誤處理等方面存在差異，應根據(jù)具體的應用需求選擇合適的協(xié)議D.Modbus協(xié)議和CANopen協(xié)議可以相互兼容和轉換，在一個系統(tǒng)中可以同時使用這兩種協(xié)議，無需進行特殊的處理15、關于計算機控制系統(tǒng)中的最優(yōu)控制問題，在考慮性能指標的選擇時，以下哪一個因素是最需要重點考慮的？（）A.性能指標應綜合反映系統(tǒng)的控制精度、響應速度、能量消耗等方面的要求，同時要考慮實際系統(tǒng)的約束條件和可實現(xiàn)性B.性能指標的選擇主要取決于控制算法的復雜度，應選擇能夠用簡單算法實現(xiàn)的性能指標C.性能指標應盡量選擇易于測量和計算的參數(shù)，以便于在實際控制中進行實時評估D.性能指標的選擇可以隨意，只要能夠通過優(yōu)化算法得到最優(yōu)解即可16、在計算機控制系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡安全方面，以下關于其面臨的威脅和防護措施的描述，不正確的是哪一項？（）A.工業(yè)網(wǎng)絡面臨著來自外部的黑客攻擊、病毒感染、惡意軟件等威脅，以及內(nèi)部的誤操作、設備故障等風險B.為了保障工業(yè)網(wǎng)絡的安全，可以采取網(wǎng)絡隔離、訪問控制、加密傳輸、漏洞掃描、安全監(jiān)測等防護措施C.工業(yè)網(wǎng)絡安全只需要關注網(wǎng)絡層面的防護，不需要考慮終端設備和應用程序的安全D.建立完善的安全管理制度和應急預案，加強員工的安全意識培訓，也是保障工業(yè)網(wǎng)絡安全的重要手段17、在計算機控制系統(tǒng)的軟件設計（SoftwareDesign）過程中，以下描述不準確的是（）A.軟件設計包括控制算法的實現(xiàn)、界面設計、數(shù)據(jù)管理等方面B.采用結構化、模塊化的編程方法可以提高軟件的可讀性、可維護性和可擴展性C.實時操作系統(tǒng)（RTOS）可以為軟件提供良好的任務調(diào)度和資源管理功能D.軟件設計完成后無需進行測試和優(yōu)化，只要能實現(xiàn)基本的控制功能即可18、在計算機控制技術中，關于控制系統(tǒng)的性能指標，以下哪種描述最為全面且準確？（）A.控制系統(tǒng)的性能指標僅僅包括穩(wěn)定性，只要系統(tǒng)穩(wěn)定，性能就良好B.性能指標主要涵蓋了穩(wěn)定性、快速性和準確性，其中穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到干擾后能夠恢復到平衡狀態(tài)，快速性反映系統(tǒng)的響應速度，準確性則體現(xiàn)系統(tǒng)輸出與期望值的接近程度C.控制系統(tǒng)的性能指標只有快速性重要，因為快速響應能滿足大多數(shù)實際需求D.準確性是唯一關鍵的性能指標，其他指標相對次要19、計算機控制系統(tǒng)的可靠性設計是確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關鍵。以下關于可靠性設計的描述，錯誤的是（）A.可以采用冗余技術，如硬件冗余、軟件冗余和信息冗余，提高系統(tǒng)的可靠性B.對關鍵部件進行故障診斷和預測，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障并采取相應的措施C.合理選擇元器件和設備，進行嚴格的質量控制和可靠性測試D.為了降低成本，可以適當降低系統(tǒng)的可靠性要求20、對于計算機控制系統(tǒng)中的無線控制技術（WirelessControlTechnology），以下觀點不正確的是（）A.無線控制技術可以擺脫線纜的束縛，實現(xiàn)靈活的遠程控制B.常見的無線控制技術有藍牙、Wi-Fi、Zigbee等C.無線控制技術存在信號不穩(wěn)定、易受干擾、安全性差等問題D.無線控制技術在所有控制場景中都優(yōu)于有線控制技術，應優(yōu)先選擇二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述計算機控制在石油化工中的應用。2、（本題5分）闡述車輛自適應巡航控制的技術原理。3、（本題5分）說明系統(tǒng)的時滯對控制性能的影響。4、（本題5分）簡述機器人控制系統(tǒng)的組成和功能。5、（本題5分）說明計算機控制在智能家居中的應用場景。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個智能家居的智能門鈴人臉識別與通話系統(tǒng)。2、（本題5分）設計一個智能電表的電量計量和控制管理系統(tǒng)。3、（本題5分）基于計算機控制，設計一個健身器材的運動阻力和運動模式智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)。4、（本題5分）設計一個計算機控制的扭矩控制系統(tǒng)，確保扭矩在0-500N·m范圍內(nèi)精確控制，誤差在±5N·m以內(nèi)。5、（本題5分）設計一個計算機控制的顏色分布控制系統(tǒng)，實現(xiàn)顏色在物體表面的均勻分布控制。四、論述題（本大