陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《自動(dòng)控制理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《自動(dòng)控制理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的離散化方法（DiscretizationMethod），以下觀點(diǎn)不正確的是（）A.離散化方法將連續(xù)的控制系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)學(xué)模型，以便在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理B.常用的離散化方法有前向差分法、后向差分法和雙線性變換法等C.不同的離散化方法對(duì)系統(tǒng)的性能影響不大，可以隨意選擇D.在選擇離散化方法時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的特性、精度要求和計(jì)算復(fù)雜度等因素2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作的關(guān)鍵部件。常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器和液壓執(zhí)行器等。在一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的物料輸送系統(tǒng)中，需要選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制輸送帶的速度和位置。以下關(guān)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的描述，正確的是：（）A.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度越快越好，不需要考慮其精度B.不同類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在性能、成本和適用場(chǎng)景方面存在差異C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇只取決于控制信號(hào)的類型，與系統(tǒng)的要求無關(guān)D.一旦安裝了執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就不需要進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)3、關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信（NetworkCommunication），以下說法不正確的是：（）A.網(wǎng)絡(luò)通信可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享B.常見的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有TCP/IP、CAN總線、Modbus等C.網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性和可靠性對(duì)于控制系統(tǒng)的性能至關(guān)重要D.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信不需要考慮安全性問題4、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，關(guān)于控制系統(tǒng)的仿真與調(diào)試，以下選項(xiàng)錯(cuò)誤的是：（）A.仿真可以在實(shí)際系統(tǒng)搭建之前，對(duì)控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)B.通過調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題，并對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化C.仿真和調(diào)試只需要在系統(tǒng)開發(fā)的初期進(jìn)行，一旦系統(tǒng)投入運(yùn)行，就不再需要D.有效的仿真和調(diào)試工具能夠提高系統(tǒng)開發(fā)的效率和質(zhì)量5、在計(jì)算機(jī)控制的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)多種污染物的濃度對(duì)于環(huán)境保護(hù)和水資源管理具有重要意義。當(dāng)需要同時(shí)檢測(cè)低濃度和高濃度的多種污染物時(shí)，以下哪種傳感器和檢測(cè)方法的組合更能滿足要求？（）A.電化學(xué)傳感器結(jié)合化學(xué)發(fā)光檢測(cè)法B.光學(xué)傳感器結(jié)合比色法C.生物傳感器結(jié)合熒光分析法D.不使用傳感器，依靠人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析6、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)時(shí)，對(duì)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韵履姆N措施是必不可少的？（）A.采用多重備份和冗余設(shè)計(jì)B.進(jìn)行嚴(yán)格的軟件和硬件測(cè)試C.遵循相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范D.以上都是7、當(dāng)談到閉環(huán)控制系統(tǒng)（Closed-loopControlSystem）的工作原理時(shí)，以下說法錯(cuò)誤的是：（）A.閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋回路將輸出量與期望值進(jìn)行比較，并根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用B.反饋信號(hào)可以是輸出量的全部或部分，用于修正控制輸入C.閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠克服各種擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，實(shí)現(xiàn)精確控制D.閉環(huán)控制系統(tǒng)中，控制器的參數(shù)一旦設(shè)定就不能再調(diào)整，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定8、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，故障診斷與容錯(cuò)控制是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段。通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并采取相應(yīng)的措施。例如，在一個(gè)電力系統(tǒng)中，對(duì)變壓器、斷路器等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷。以下關(guān)于故障診斷與容錯(cuò)控制的說法，準(zhǔn)確的是：（）A.故障診斷只能基于硬件檢測(cè)，軟件分析無法實(shí)現(xiàn)B.容錯(cuò)控制可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用設(shè)備或采取降級(jí)運(yùn)行模式C.故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù)對(duì)于提高系統(tǒng)的可用性沒有幫助D.只要系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，就不會(huì)出現(xiàn)故障，不需要進(jìn)行故障診斷和容錯(cuò)控制9、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能評(píng)估是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的重要手段。常用的性能指標(biāo)包括穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等。對(duì)于一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，需要對(duì)其在不同工況下的性能進(jìn)行評(píng)估。以下關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能評(píng)估的描述，準(zhǔn)確的是：（）A.性能評(píng)估只需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行一次，不需要在運(yùn)行過程中持續(xù)監(jiān)測(cè)B.可以通過建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，來預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能C.性能評(píng)估只關(guān)注系統(tǒng)的控制精度，其他指標(biāo)不重要D.不同類型的控制系統(tǒng)可以使用相同的性能評(píng)估指標(biāo)和方法10、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)控制，以下關(guān)于其應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)特點(diǎn)的描述，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.運(yùn)動(dòng)控制僅用于工業(yè)機(jī)器人，其他領(lǐng)域很少應(yīng)用B.運(yùn)動(dòng)控制廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人、航空航天等領(lǐng)域，其技術(shù)特點(diǎn)包括高精度定位、高速運(yùn)動(dòng)、多軸協(xié)同控制、軌跡規(guī)劃等，要求系統(tǒng)具有快速響應(yīng)和高穩(wěn)定性C.運(yùn)動(dòng)控制的精度和速度要求不高，一般的控制技術(shù)就能滿足D.運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展已經(jīng)成熟，沒有進(jìn)一步提升的空間11、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器設(shè)計(jì)中，以下關(guān)于PID控制器的參數(shù)整定方法，哪種說法是不正確的？（）A.PID控制器的參數(shù)包括比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)，合理整定這些參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)的性能至關(guān)重要B.常見的PID參數(shù)整定方法有Ziegler-Nichols法、臨界比例度法、試湊法等，每種方法都有其適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)C.在參數(shù)整定過程中，可以通過觀察系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，根據(jù)超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間、穩(wěn)態(tài)誤差等指標(biāo)來調(diào)整參數(shù)，以獲得滿意的控制效果D.一旦確定了PID控制器的參數(shù)，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中就無需再進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)镻ID控制器具有良好的自適應(yīng)能力，能夠自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)的變化12、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)于過程控制系統(tǒng)（如化工生產(chǎn)過程），以下關(guān)于其控制策略的選擇，哪一項(xiàng)描述是最符合實(shí)際情況的？（）A.過程控制系統(tǒng)通常具有大慣性、大滯后的特點(diǎn)，因此常采用預(yù)測(cè)控制、模糊控制等先進(jìn)控制策略，結(jié)合常規(guī)的PID控制，以提高控制品質(zhì)和應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況的能力B.過程控制系統(tǒng)由于其相對(duì)穩(wěn)定的特性，只需采用簡(jiǎn)單的PID控制即可滿足要求，無需引入復(fù)雜的控制算法C.過程控制系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮使用智能控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等，以追求最優(yōu)化的控制效果D.過程控制系統(tǒng)的控制策略選擇主要取決于控制工程師的個(gè)人偏好，而不是系統(tǒng)的特性和需求13、在計(jì)算機(jī)控制的智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)搬運(yùn)和存儲(chǔ)。當(dāng)倉(cāng)庫空間有限且貨物搬運(yùn)路徑復(fù)雜時(shí)，以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠有效地提高搬運(yùn)效率，減少碰撞和擁堵？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.蟻群算法D.以上都是14、數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中的重要內(nèi)容。對(duì)于數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)，以下哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以通過連續(xù)控制系統(tǒng)的離散化方法，將成熟的連續(xù)控制算法轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制器B.直接數(shù)字設(shè)計(jì)方法直接根據(jù)離散系統(tǒng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，無需考慮連續(xù)系統(tǒng)的特性C.數(shù)字控制器的穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素，關(guān)系到系統(tǒng)的正常運(yùn)行D.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)只需要考慮系統(tǒng)的性能指標(biāo)，無需考慮硬件實(shí)現(xiàn)的可行性15、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC），以下關(guān)于其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.IPC具有可靠性高、開放性好、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、智能制造等領(lǐng)域，能夠滿足復(fù)雜和惡劣環(huán)境下的控制需求B.IPC性能不如普通個(gè)人計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中逐漸被淘汰C.IPC只適用于小型控制系統(tǒng)，對(duì)于大型復(fù)雜系統(tǒng)無能為力D.IPC價(jià)格昂貴，性價(jià)比低，不適合大規(guī)模應(yīng)用16、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，關(guān)于控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，以下描述錯(cuò)誤的是：（）A.常用的性能指標(biāo)包括穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間、上升時(shí)間等，用于衡量系統(tǒng)的控制效果B.穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出與期望值之間的偏差，超調(diào)量表示系統(tǒng)輸出超過穩(wěn)態(tài)值的最大幅度C.調(diào)節(jié)時(shí)間是指系統(tǒng)從受到干擾到重新恢復(fù)穩(wěn)定所需的時(shí)間，上升時(shí)間則是指系統(tǒng)輸出從0上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間D.這些性能指標(biāo)是相互獨(dú)立的，優(yōu)化一個(gè)指標(biāo)不會(huì)對(duì)其他指標(biāo)產(chǎn)生影響17、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中的數(shù)字濾波技術(shù)，在去除信號(hào)中的噪聲和干擾時(shí)，以下哪種濾波方法的效果通常最為顯著？（）A.中值濾波能夠有效地去除脈沖噪聲，對(duì)于突變的干擾信號(hào)有很好的抑制作用；均值濾波則可以平滑信號(hào)，但可能會(huì)使信號(hào)的細(xì)節(jié)丟失；卡爾曼濾波結(jié)合了預(yù)測(cè)和測(cè)量，能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境中提供較為準(zhǔn)確的濾波效果B.數(shù)字濾波技術(shù)的效果取決于濾波器的階數(shù)，階數(shù)越高，濾波效果越好C.只要增加采樣頻率，就可以提高數(shù)字濾波的效果，無需選擇特定的濾波方法D.數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)于高頻噪聲的去除效果較好，但對(duì)于低頻噪聲往往無能為力18、在計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人系統(tǒng)中，軌跡規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵。當(dāng)要求機(jī)器人在有限的時(shí)間內(nèi)從起始點(diǎn)以最短路徑到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，并避開障礙物時(shí)，以下哪種軌跡規(guī)劃算法更適用？（）A.直線插補(bǔ)算法，簡(jiǎn)單直接B.圓弧插補(bǔ)算法，適用于曲線運(yùn)動(dòng)C.多項(xiàng)式插補(bǔ)算法，可靈活設(shè)定運(yùn)動(dòng)曲線D.隨機(jī)生成軌跡，不考慮路徑優(yōu)化19、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的智能控制算法，以下關(guān)于其在復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.智能控制算法如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法控制等在處理復(fù)雜、不確定性系統(tǒng)時(shí)具有強(qiáng)大的自適應(yīng)性和優(yōu)化能力，但也面臨著計(jì)算量大、模型訓(xùn)練困難、實(shí)時(shí)性要求高等挑戰(zhàn)B.智能控制算法理論復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用效果不佳，不適合在工業(yè)控制中使用C.智能控制算法可以完全替代傳統(tǒng)控制算法，解決所有控制問題D.智能控制算法只適用于研究領(lǐng)域，在實(shí)際工程中難以應(yīng)用20、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)是確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于可靠性設(shè)計(jì)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以采用冗余技術(shù)，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(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障并采取相應(yīng)的措施C.合理選擇元器件和設(shè)備，進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和可靠性測(cè)試D.為了降低成本，可以適當(dāng)降低系統(tǒng)的可靠性要求二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述最優(yōu)控制在能源管理中的應(yīng)用。2、（本題5分）簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制在燃料電池中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有哪些類型。4、（本題5分）簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制在電子制造中的應(yīng)用。5、（本題5分）簡(jiǎn)要分析史密斯預(yù)估控制的基本思想。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）為一個(gè)自動(dòng)化玻璃鍍膜生產(chǎn)線設(shè)計(jì)鍍膜厚度和均勻度的控制系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居的智能音箱語音控制家電系統(tǒng)。3、（本題5分）為鋼鐵廠的軋鋼機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的軋制速度和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。4、（本題5分）針對(duì)一個(gè)水泥廠的熟料燒成過程，設(shè)計(jì)其溫度和氣氛的控制系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通系統(tǒng)中的可變限速控制方案。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）詳細(xì)探討計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）在高速實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用，解釋FPGA的工作原理和開發(fā)流程，分析其在并行處理和硬件加速方面的優(yōu)勢(shì)。討論如何使用FPGA實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯和算法，結(jié)合一個(gè)對(duì)實(shí)時(shí)