新疆師范高等?？茖W(xué)?！蹲詣?dòng)化控制》2023-2024學(xué)年第一學(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(yè)，共3頁(yè)新疆師范高等?？茖W(xué)校

《自動(dòng)化控制》2023-2024學(xué)年第一學(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、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2、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的工業(yè)4.0與智能制造，以下說(shuō)法不準(zhǔn)確的是：（）A.工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)通過(guò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型B.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在智能制造中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和優(yōu)化控制C.智能制造能夠提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，但實(shí)施成本高昂，只有大型企業(yè)才能承擔(dān)D.工業(yè)4.0和智能制造的發(fā)展需要跨學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)融合，以及企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃和創(chuàng)新思維3、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，關(guān)于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制特點(diǎn)和適用范圍，以下哪種描述是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.步進(jìn)電機(jī)控制簡(jiǎn)單、成本低，適用于對(duì)精度要求不高的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)；伺服電機(jī)精度高、響應(yīng)快，適用于對(duì)性能要求較高的閉環(huán)控制系統(tǒng)B.步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)控制方式相同，適用范圍也沒(méi)有明顯區(qū)別C.伺服電機(jī)成本低、維護(hù)方便，因此在大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)景中優(yōu)先選擇D.步進(jìn)電機(jī)精度高、速度快，比伺服電機(jī)更適合復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)4、關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性（Stability）分析，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是：（）A.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后，能夠恢復(fù)到平衡狀態(tài)或保持在一定范圍內(nèi)的能力B.可以通過(guò)勞斯判據(jù)、根軌跡法等方法判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是所有特征根都位于復(fù)平面的左半平面D.只要系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益足夠大，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的5、當(dāng)探討計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的智能化控制（IntelligentControl）方法時(shí)，以下哪種觀點(diǎn)是不準(zhǔn)確的？（）A.智能化控制方法利用人工智能技術(shù)，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的控制B.智能化控制能夠自適應(yīng)地調(diào)整控制策略，以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的不確定性和變化C.智能化控制方法雖然先進(jìn)，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些技術(shù)難題和限制D.傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)完全被智能化控制方法所取代，不再具有應(yīng)用價(jià)值6、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如果要提高代碼的可重用性和可移植性，以下哪種編程規(guī)范和技術(shù)是應(yīng)該遵循的？（）A.遵循統(tǒng)一的代碼風(fēng)格和命名規(guī)范B.使用模塊化編程，將功能封裝成獨(dú)立的模塊C.采用跨平臺(tái)的開(kāi)發(fā)框架和編程語(yǔ)言D.以上都是7、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的自適應(yīng)控制中，以下關(guān)于其原理和應(yīng)用范圍的描述，哪一個(gè)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況和環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)整控制器的參數(shù)。其原理包括模型參考自適應(yīng)控制、自校正控制等。自適應(yīng)控制適用于具有時(shí)變特性、不確定性的系統(tǒng)，如航空航天、工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域，能夠提高系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性B.自適應(yīng)控制效果不穩(wěn)定，不應(yīng)該在重要的控制系統(tǒng)中應(yīng)用C.自適應(yīng)控制只適用于簡(jiǎn)單的線性系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)無(wú)效D.自適應(yīng)控制的原理復(fù)雜，難以理解和實(shí)現(xiàn)，不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值8、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用，假設(shè)要對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，以下哪種數(shù)字信號(hào)處理方法是常用的？（）A.不進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，無(wú)法分析頻譜B.快速傅里葉變換（FFT），能夠快速有效地將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，進(jìn)行頻譜分析和特征提取C.離散余弦變換（DCT），主要用于圖像壓縮D.不熟悉數(shù)字信號(hào)處理方法，無(wú)法應(yīng)用9、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用中，傳感器的精度和響應(yīng)速度對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性有著重要影響。當(dāng)需要測(cè)量一個(gè)快速變化的物理量，且要求測(cè)量精度達(dá)到很高的水平時(shí)，以下哪種類型的傳感器更適合？（）A.光電式傳感器，具有高響應(yīng)速度和高精度B.電容式傳感器，適用于測(cè)量微小變化C.電感式傳感器，穩(wěn)定性較好但響應(yīng)速度一般D.熱電偶傳感器，常用于溫度測(cè)量但精度有限10、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，虛擬儀器技術(shù)將計(jì)算機(jī)與測(cè)量?jī)x器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和控制的自動(dòng)化。例如，通過(guò)軟件定義的虛擬示波器可以完成各種信號(hào)的測(cè)量和分析。以下關(guān)于虛擬儀器技術(shù)的說(shuō)法，不準(zhǔn)確的是：（）A.虛擬儀器技術(shù)具有靈活性高、成本低、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)B.虛擬儀器技術(shù)完全取代了傳統(tǒng)的物理儀器，不再需要使用C.虛擬儀器的開(kāi)發(fā)需要掌握相關(guān)的編程語(yǔ)言和測(cè)量原理D.虛擬儀器技術(shù)可以提高測(cè)量和控制的效率和精度11、在計(jì)算機(jī)控制的光伏電站系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），提高發(fā)電效率，以下哪種控制算法是常用的？（）A.擾動(dòng)觀察法，通過(guò)不斷擾動(dòng)工作點(diǎn)尋找最大功率點(diǎn)B.電導(dǎo)增量法，根據(jù)電導(dǎo)變化判斷最大功率點(diǎn)C.模糊控制算法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則調(diào)整工作點(diǎn)D.以上算法結(jié)合使用12、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，以下哪種架構(gòu)模式更適合大型復(fù)雜系統(tǒng)？（）A.單層架構(gòu)，所有功能都在一個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單但難以維護(hù)B.分層架構(gòu)，將系統(tǒng)分為多層，如表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層等，每層負(fù)責(zé)不同的功能，具有良好的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和代碼復(fù)用性，適合大型復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)C.面向?qū)ο蠹軜?gòu)，完全基于對(duì)象的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，不考慮系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)D.分布式架構(gòu)，將系統(tǒng)分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，不適合大型系統(tǒng)13、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，對(duì)于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析是至關(guān)重要的。當(dāng)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)存在多個(gè)反饋回路，且系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)間變化時(shí)，以下哪種方法更適合用于判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性？（）A.勞斯判據(jù)，通過(guò)計(jì)算特征方程的系數(shù)來(lái)判斷B.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，基于系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性C.根軌跡法，繪制系統(tǒng)特征根隨參數(shù)變化的軌跡D.直接觀察系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，憑經(jīng)驗(yàn)判斷穩(wěn)定性14、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的系統(tǒng)集成與調(diào)試中，以下關(guān)于其步驟和挑戰(zhàn)的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)集成與調(diào)試包括硬件連接、軟件配置、參數(shù)設(shè)置、功能測(cè)試等步驟。在這個(gè)過(guò)程中，可能會(huì)遇到硬件兼容性問(wèn)題、軟件沖突、通信故障等挑戰(zhàn)。需要逐步排查問(wèn)題，優(yōu)化系統(tǒng)性能，確保系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求和穩(wěn)定運(yùn)行B.系統(tǒng)集成與調(diào)試是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，不會(huì)遇到任何問(wèn)題C.系統(tǒng)集成與調(diào)試只需要關(guān)注系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，不需要考慮性能和穩(wěn)定性D.系統(tǒng)集成與調(diào)試可以一次性完成，不需要反復(fù)測(cè)試和優(yōu)化15、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16、在計(jì)算機(jī)控制的航空航天領(lǐng)域中，需要對(duì)飛行器的姿態(tài)、速度等進(jìn)行精確控制。當(dāng)飛行器處于復(fù)雜的飛行環(huán)境和高動(dòng)態(tài)條件下，以下哪種控制方法能夠更好地保證飛行的穩(wěn)定性和安全性？（）A.最優(yōu)控制B.魯棒控制C.自適應(yīng)控制D.模型預(yù)測(cè)控制17、關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，以下哪種說(shuō)法是不準(zhǔn)確的？（）A.A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，D/A轉(zhuǎn)換是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，它們是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與外部模擬世界進(jìn)行交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)B.A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)包括分辨率、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度和量程等，這些指標(biāo)會(huì)影響系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度C.D/A轉(zhuǎn)換器的輸出通常存在一定的誤差和非線性，需要進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，以提高輸出的準(zhǔn)確性D.在選擇A/D和D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，只需要考慮其價(jià)格和接口形式，性能指標(biāo)不是很重要18、在計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床刀具磨損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，需要通過(guò)分析加工過(guò)程中的力、振動(dòng)等信號(hào)來(lái)判斷刀具的磨損狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)噪聲較大且特征不明顯時(shí)，以下哪種信號(hào)處理方法能夠更有效地提取刀具磨損的特征信息？（）A.小波變換B.傅里葉變換C.經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解D.以上都是19、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(guò)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(shuō)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(wú)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(méi)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20、關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與處理，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性方面，以下哪一種措施是最為重要的？（）A.選擇合適的傳感器和變送器，確保其精度和穩(wěn)定性滿足要求；采用有效的信號(hào)調(diào)理電路，去除噪聲和干擾；采用合適的數(shù)據(jù)采集卡和采集算法，保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性B.增加數(shù)據(jù)采集的頻率，即使采集到大量冗余數(shù)據(jù)，也能通過(guò)后期處理得到準(zhǔn)確的結(jié)果C.忽略數(shù)據(jù)中的異常值和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，認(rèn)為它們對(duì)系統(tǒng)的影響不大D.數(shù)據(jù)采集與處理過(guò)程中，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化硬件和軟件設(shè)計(jì)，以降低成本和提高效率，準(zhǔn)確性和可靠性可以在一定程度上犧牲二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）闡述如何提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力。2、（本題5分）解釋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的故障診斷技術(shù)。3、（本題5分）簡(jiǎn)述最少拍控制器的設(shè)計(jì)原則。4、（本題5分）說(shuō)明計(jì)算機(jī)控制在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。5、（本題5分）簡(jiǎn)述模糊控制器的工作原理。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）基于計(jì)算機(jī)控制，設(shè)計(jì)一個(gè)港口起重機(jī)的重物起吊速度和位置精準(zhǔn)控制系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的電感分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電感在系統(tǒng)中的分布。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居的安防監(jiān)控與入侵報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。4、（本題5分）針對(duì)一個(gè)鋼鐵廠的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程，設(shè)計(jì)其吹氧量和溫度的控制系統(tǒng)。5、（本題5分）針對(duì)一個(gè)石油化工廠的精餾塔，設(shè)計(jì)其溫度和液位的控制系統(tǒng)。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5G通信技術(shù)的影響，闡述5G的高速率、低延遲和大容量特點(diǎn)對(duì)控制系統(tǒng)的改進(jìn)，分析5G在遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸中的