煙臺(tái)大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)煙臺(tái)大學(xué)

《計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，系統(tǒng)集成是將各個(gè)子系統(tǒng)和設(shè)備整合為一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的過(guò)程。這需要解決硬件接口、軟件通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換等一系列問(wèn)題。例如，在一個(gè)智能工廠的建設(shè)中，需要將生產(chǎn)設(shè)備、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)等進(jìn)行集成。以下關(guān)于系統(tǒng)集成的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：（）A.系統(tǒng)集成可以提高整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和性能B.系統(tǒng)集成過(guò)程中需要充分考慮各個(gè)子系統(tǒng)的兼容性和互操作性C.系統(tǒng)集成只需要關(guān)注技術(shù)層面的問(wèn)題，不需要考慮管理和組織因素D.良好的系統(tǒng)集成方案能夠降低系統(tǒng)的維護(hù)成本和復(fù)雜度2、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)方式，以下哪種描述是正確的？（）A.數(shù)字控制器只能通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)B.數(shù)字控制器可以通過(guò)硬件（如專用集成電路）、軟件（在微處理器或計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的控制算法）或軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。軟件實(shí)現(xiàn)具有靈活性高、易于修改和升級(jí)的優(yōu)點(diǎn)，硬件實(shí)現(xiàn)則具有速度快、可靠性高的特點(diǎn)C.數(shù)字控制器的實(shí)現(xiàn)方式對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有影響，可以隨意選擇D.數(shù)字控制器只能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，硬件實(shí)現(xiàn)成本太高3、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中的自適應(yīng)控制，在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或存在未知干擾的情況下，以下哪種說(shuō)法是最能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)的？（）A.自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)整控制器的參數(shù)，以保持良好的控制性能，無(wú)需人工干預(yù)B.自適應(yīng)控制需要大量的先驗(yàn)知識(shí)和精確的系統(tǒng)模型，否則難以發(fā)揮作用C.自適應(yīng)控制在應(yīng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)緩慢變化時(shí)效果較好，但對(duì)于突發(fā)的、劇烈的變化可能無(wú)法及時(shí)響應(yīng)D.相比于傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制，自適應(yīng)控制的計(jì)算復(fù)雜度高，實(shí)現(xiàn)成本高，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)謹(jǐn)慎選擇4、在計(jì)算機(jī)控制的食品加工生產(chǎn)線中，需要對(duì)溫度、壓力、濕度等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行協(xié)同控制。當(dāng)不同參數(shù)之間存在相互影響和耦合關(guān)系時(shí)，以下哪種解耦控制方法能夠有效地實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的獨(dú)立控制？（）A.前饋補(bǔ)償解耦B.反饋補(bǔ)償解耦C.對(duì)角矩陣解耦D.以上都是5、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)建模方法中，以下關(guān)于機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模的比較，哪種說(shuō)法是不正確的？（）A.機(jī)理建模是根據(jù)系統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物等原理，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，能夠反映系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理B.實(shí)驗(yàn)建模則是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的采集和分析，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，不需要了解系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)C.機(jī)理建模適用于對(duì)系統(tǒng)工作原理清晰、內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)進(jìn)行建模，而實(shí)驗(yàn)建模適用于復(fù)雜的、難以用機(jī)理分析的系統(tǒng)D.機(jī)理建模的精度和可靠性高于實(shí)驗(yàn)建模，因此在系統(tǒng)建模中應(yīng)優(yōu)先選擇機(jī)理建模，而盡量避免使用實(shí)驗(yàn)建模6、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的智能交通系統(tǒng)時(shí)，需要考慮車輛流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。為了準(zhǔn)確獲取車輛信息并快速做出控制決策，以下哪種傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)是至關(guān)重要的？（）A.激光傳感器，測(cè)量車輛距離和速度B.圖像識(shí)別技術(shù)，通過(guò)攝像頭獲取車輛圖像并分析C.超聲波傳感器，檢測(cè)車輛位置D.以上技術(shù)結(jié)合使用，多源數(shù)據(jù)融合7、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)（ReliabilityDesign）中，以下敘述不正確的是（）A.可靠性設(shè)計(jì)旨在提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行條件下的穩(wěn)定性和無(wú)故障工作能力B.包括硬件冗余、軟件容錯(cuò)、故障診斷和自恢復(fù)等技術(shù)C.為了降低成本，可以適當(dāng)犧牲系統(tǒng)的可靠性，只要在可接受的范圍內(nèi)即可D.可靠性設(shè)計(jì)需要在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段就充分考慮，不能在后期進(jìn)行補(bǔ)救8、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，多變量控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)具有一定的難度。多個(gè)變量之間可能存在耦合關(guān)系，需要進(jìn)行解耦處理。例如，在一個(gè)化工反應(yīng)釜的溫度和壓力控制系統(tǒng)中，溫度和壓力之間存在相互影響。以下關(guān)于多變量控制系統(tǒng)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過(guò)矩陣運(yùn)算等方法對(duì)多變量系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析B.解耦控制可以將多變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多個(gè)單變量系統(tǒng)，簡(jiǎn)化控制設(shè)計(jì)C.多變量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析比單變量系統(tǒng)更復(fù)雜D.多變量控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中很少見(jiàn)，一般可以通過(guò)簡(jiǎn)化為單變量系統(tǒng)來(lái)處理9、當(dāng)研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字濾波（DigitalFiltering）技術(shù)時(shí)，以下哪種說(shuō)法不準(zhǔn)確？（）A.數(shù)字濾波是通過(guò)數(shù)字算法對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去除噪聲和干擾B.常見(jiàn)的數(shù)字濾波方法有中值濾波、均值濾波、卡爾曼濾波等C.數(shù)字濾波可以在硬件上實(shí)現(xiàn)，也可以在軟件中通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)D.數(shù)字濾波的效果完全取決于濾波算法的選擇，與采樣頻率無(wú)關(guān)10、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在能源管理領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。以下關(guān)于能源管理中的計(jì)算機(jī)控制的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源生產(chǎn)、傳輸和分配過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化控制，提高能源利用效率B.能夠?qū)δ茉聪倪M(jìn)行精確計(jì)量和分析，為節(jié)能減排提供數(shù)據(jù)支持C.能源管理系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)控制可以與可再生能源系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用D.能源管理中的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)只適用于大型工業(yè)企業(yè)，對(duì)小型商業(yè)和居民用戶沒(méi)有作用11、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的系統(tǒng)建模中，以下關(guān)于其方法和作用的描述，哪一個(gè)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.系統(tǒng)建?？梢圆捎脵C(jī)理建模、實(shí)驗(yàn)建?；騼烧呓Y(jié)合的方法。機(jī)理建?；谙到y(tǒng)的物理和化學(xué)原理；實(shí)驗(yàn)建模通過(guò)輸入輸出數(shù)據(jù)辨識(shí)系統(tǒng)模型。建模的作用在于為控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供基礎(chǔ)，幫助理解系統(tǒng)特性，預(yù)測(cè)系統(tǒng)行為B.系統(tǒng)建模是一項(xiàng)復(fù)雜且不準(zhǔn)確的工作，對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沒(méi)有實(shí)際幫助C.系統(tǒng)建模只需要在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的初期進(jìn)行，后續(xù)不需要更新和改進(jìn)D.系統(tǒng)建?？梢酝耆蕾嚁?shù)學(xué)公式，不需要考慮實(shí)際系統(tǒng)的特性12、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的先進(jìn)控制技術(shù)中，以下關(guān)于預(yù)測(cè)控制的描述，不正確的是哪一項(xiàng)？（）A.預(yù)測(cè)控制是一種基于模型預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正的控制策略，能夠有效地處理約束和多變量系統(tǒng)B.它通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的輸出，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)計(jì)算控制輸入，并根據(jù)實(shí)際輸出與預(yù)測(cè)輸出的偏差進(jìn)行校正C.預(yù)測(cè)控制模型的精度對(duì)控制效果影響不大，因?yàn)樗哂休^強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)能力D.預(yù)測(cè)控制適用于工業(yè)過(guò)程中的慢時(shí)變、大滯后系統(tǒng)，能夠提高系統(tǒng)的控制性能和經(jīng)濟(jì)效益13、在計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高精度的加工，需要對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行精確控制。以下哪種插補(bǔ)算法能夠在保證精度的同時(shí)提高加工效率？（）A.逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)，簡(jiǎn)單直觀B.數(shù)字積分法（DDA）插補(bǔ)，運(yùn)算速度快C.時(shí)間分割法插補(bǔ)，適用于各種曲線D.樣條插補(bǔ)，提供光滑的曲線軌跡14、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的先進(jìn)控制策略應(yīng)用中，以下哪種情況更適合采用預(yù)測(cè)控制？（）A.對(duì)于簡(jiǎn)單的線性定常系統(tǒng)，控制要求不高的情況B.當(dāng)系統(tǒng)具有大時(shí)滯、多變量耦合、約束條件等復(fù)雜特性，且對(duì)控制性能有較高要求時(shí)，預(yù)測(cè)控制能夠通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)的輸出，提前進(jìn)行控制決策，有效地克服系統(tǒng)的不確定性和復(fù)雜性C.預(yù)測(cè)控制計(jì)算復(fù)雜，不適合任何實(shí)際系統(tǒng)D.只要系統(tǒng)存在不確定性，就應(yīng)該采用預(yù)測(cè)控制15、在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)組建中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇，以下描述不準(zhǔn)確的是：（）A.總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)都連接在一條總線上，易于擴(kuò)展，但故障診斷和隔離較困難B.星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以中心節(jié)點(diǎn)為核心，連接其他節(jié)點(diǎn)，具有易于管理和故障隔離的優(yōu)點(diǎn)，但中心節(jié)點(diǎn)故障可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓C.環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)依次連接形成環(huán)形，數(shù)據(jù)沿一個(gè)方向傳輸，傳輸效率高，但某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)D.樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型拓?fù)涞臄U(kuò)展，層次清晰，適用于大型網(wǎng)絡(luò)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，且對(duì)根節(jié)點(diǎn)的依賴性強(qiáng)，根節(jié)點(diǎn)一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將無(wú)法正常工作16、當(dāng)考慮計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣過(guò)程（SamplingProcess）時(shí)，以下哪種說(shuō)法是不正確的？（）A.采樣是將連續(xù)的模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化，得到一系列離散的樣本值B.采樣頻率越高，越能準(zhǔn)確地還原原始模擬信號(hào)，但會(huì)增加數(shù)據(jù)量和計(jì)算量C.香農(nóng)采樣定理指出，采樣頻率只要大于信號(hào)最高頻率的兩倍，就能無(wú)失真地恢復(fù)原信號(hào)D.采樣過(guò)程不會(huì)引入任何誤差，對(duì)控制系統(tǒng)的性能沒(méi)有影響17、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的多變量控制（MultivariableControl）問(wèn)題中，以下敘述錯(cuò)誤的是（）A.多變量控制系統(tǒng)具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出，控制關(guān)系較為復(fù)雜B.相比單變量控制，多變量控制需要考慮變量之間的耦合和相互影響C.解耦控制是解決多變量控制問(wèn)題的一種有效方法，可以將多變量系統(tǒng)分解為多個(gè)獨(dú)立的單變量系統(tǒng)進(jìn)行控制D.多變量控制只在大型工業(yè)系統(tǒng)中存在，小型控制系統(tǒng)不會(huì)涉及18、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，關(guān)于數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法，以下哪種說(shuō)法是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)可以基于連續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)離散化將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。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B.直接數(shù)字設(shè)計(jì)法是直接根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和數(shù)字控制器的特點(diǎn)，在z域中進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)需經(jīng)過(guò)連續(xù)系統(tǒng)到離散系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程C.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性等性能指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整控制器的參數(shù)來(lái)滿足這些要求D.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)一旦完成，就不能再進(jìn)行修改和優(yōu)化，即使系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境或控制要求發(fā)生變化19、有關(guān)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的分布式控制系統(tǒng)（DCS），以下哪種描述是合理的？（）A.DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不如集中式控制系統(tǒng)實(shí)用B.DCS采用分散控制、集中管理的架構(gòu)，將控制功能分散到多個(gè)控制器中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)調(diào)控制。它具有可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng)、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模、復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制。比如，在大型化工廠中，DCS可以對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行精確控制和集中監(jiān)控C.DCS系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立性差，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)D.DCS系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)時(shí)，被新的控制系統(tǒng)完全取代20、關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)，以下對(duì)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用的描述，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠保證任務(wù)的實(shí)時(shí)性和確定性，在對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并合理安排任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和調(diào)度策略，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和及時(shí)響應(yīng)B.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)沒(méi)有幫助，使用普通操作系統(tǒng)即可C.選擇實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)，只需要考慮其功能，不需要考慮資源占用和可擴(kuò)展性D.任何實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)都能滿足計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的要求，無(wú)需仔細(xì)挑選二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）說(shuō)明計(jì)算機(jī)控制在玻璃制造中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的無(wú)模型控制技術(shù)。3、（本題5分）解釋干擾觀測(cè)器的工作原理。4、（本題5分）闡述約束條件對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。5、（本題5分）闡述根軌跡法的基本原理和應(yīng)用。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的角度速度波動(dòng)控制系統(tǒng)，使角度速度波動(dòng)在±1°/s以內(nèi)。2、（本題5分）基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)藥廠藥品生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、濕度和壓力綜合控制系統(tǒng)。3、（本題5分）針對(duì)一個(gè)食品加工生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)其溫度、濕度和加工時(shí)間的控制系統(tǒng)。4、（本題5分）針對(duì)一個(gè)啤酒廠的灌裝生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)其灌裝量和封口質(zhì)量的控制系統(tǒng)。5、（本題5分）針對(duì)一個(gè)化工廠的加氫反應(yīng)過(guò)程，設(shè)計(jì)其反應(yīng)壓力和溫度的控制系統(tǒng)。四、論述題（