煙臺大學《計算機控制課程設(shè)計》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁煙臺大學

《計算機控制課程設(shè)計》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、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、在計算機控制技術(shù)中，系統(tǒng)集成是將各個子系統(tǒng)和設(shè)備整合為一個完整的控制系統(tǒng)的過程。這需要解決硬件接口、軟件通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換等一系列問題。例如，在一個智能工廠的建設(shè)中，需要將生產(chǎn)設(shè)備、自動化倉儲系統(tǒng)、質(zhì)量檢測系統(tǒng)等進行集成。以下關(guān)于系統(tǒng)集成的說法，錯誤的是：（）A.系統(tǒng)集成可以提高整個控制系統(tǒng)的效率和性能B.系統(tǒng)集成過程中需要充分考慮各個子系統(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)的維護成本和復雜度2、對于計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)字控制器實現(xiàn)方式，以下哪種描述是正確的？（）A.數(shù)字控制器只能通過硬件實現(xiàn)，軟件無法實現(xiàn)B.數(shù)字控制器可以通過硬件（如專用集成電路）、軟件（在微處理器或計算機上運行的控制算法）或軟硬件結(jié)合的方式實現(xiàn)。軟件實現(xiàn)具有靈活性高、易于修改和升級的優(yōu)點，硬件實現(xiàn)則具有速度快、可靠性高的特點C.數(shù)字控制器的實現(xiàn)方式對系統(tǒng)性能沒有影響，可以隨意選擇D.數(shù)字控制器只能通過軟件實現(xiàn)，硬件實現(xiàn)成本太高3、對于計算機控制技術(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，以下哪種說法是最能體現(xiàn)其優(yōu)勢的？（）A.自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和環(huán)境變化，自動調(diào)整控制器的參數(shù)，以保持良好的控制性能，無需人工干預B.自適應(yīng)控制需要大量的先驗知識和精確的系統(tǒng)模型，否則難以發(fā)揮作用C.自適應(yīng)控制在應(yīng)對系統(tǒng)參數(shù)緩慢變化時效果較好，但對于突發(fā)的、劇烈的變化可能無法及時響應(yīng)D.相比于傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制，自適應(yīng)控制的計算復雜度高，實現(xiàn)成本高，因此在實際應(yīng)用中應(yīng)謹慎選擇4、在計算機控制的食品加工生產(chǎn)線中，需要對溫度、壓力、濕度等多個參數(shù)進行協(xié)同控制。當不同參數(shù)之間存在相互影響和耦合關(guān)系時，以下哪種解耦控制方法能夠有效地實現(xiàn)各個參數(shù)的獨立控制？（）A.前饋補償解耦B.反饋補償解耦C.對角矩陣解耦D.以上都是5、在計算機控制系統(tǒng)的系統(tǒng)建模方法中，以下關(guān)于機理建模和實驗建模的比較，哪種說法是不正確的？（）A.機理建模是根據(jù)系統(tǒng)的物理、化學、生物等原理，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，能夠反映系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機理B.實驗建模則是通過對系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的采集和分析，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，不需要了解系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)C.機理建模適用于對系統(tǒng)工作原理清晰、內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)進行建模，而實驗建模適用于復雜的、難以用機理分析的系統(tǒng)D.機理建模的精度和可靠性高于實驗建模，因此在系統(tǒng)建模中應(yīng)優(yōu)先選擇機理建模，而盡量避免使用實驗建模6、當設(shè)計一個計算機控制的智能交通系統(tǒng)時，需要考慮車輛流量的實時監(jiān)測和控制。為了準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，測量車輛距離和速度B.圖像識別技術(shù)，通過攝像頭獲取車輛圖像并分析C.超聲波傳感器，檢測車輛位置D.以上技術(shù)結(jié)合使用，多源數(shù)據(jù)融合7、在計算機控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計（ReliabilityDesign）中，以下敘述不正確的是（）A.可靠性設(shè)計旨在提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境和長時間運行條件下的穩(wěn)定性和無故障工作能力B.包括硬件冗余、軟件容錯、故障診斷和自恢復等技術(shù)C.為了降低成本，可以適當犧牲系統(tǒng)的可靠性，只要在可接受的范圍內(nèi)即可D.可靠性設(shè)計需要在系統(tǒng)的設(shè)計階段就充分考慮，不能在后期進行補救8、在計算機控制技術(shù)中，多變量控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計具有一定的難度。多個變量之間可能存在耦合關(guān)系，需要進行解耦處理。例如，在一個化工反應(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)的說法，錯誤的是：（）A.可以通過矩陣運算等方法對多變量系統(tǒng)進行建模和分析B.解耦控制可以將多變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多個單變量系統(tǒng)，簡化控制設(shè)計C.多變量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析比單變量系統(tǒng)更復雜D.多變量控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中很少見，一般可以通過簡化為單變量系統(tǒng)來處理9、當研究計算機控制系統(tǒng)的數(shù)字濾波（DigitalFiltering）技術(shù)時，以下哪種說法不準確？（）A.數(shù)字濾波是通過數(shù)字算法對輸入信號進行濾波處理，去除噪聲和干擾B.常見的數(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現(xiàn)，也可以在軟件中通過編程實現(xiàn)D.數(shù)字濾波的效果完全取決于濾波算法的選擇，與采樣頻率無關(guān)10、計算機控制技術(shù)在能源管理領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。以下關(guān)于能源管理中的計算機控制的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以實現(xiàn)對能源生產(chǎn)、傳輸和分配過程的實時監(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行精確計量和分析，為節(jié)能減排提供數(shù)據(jù)支持C.能源管理系統(tǒng)中的計算機控制可以與可再生能源系統(tǒng)集成，實現(xiàn)能源的綜合利用D.能源管理中的計算機控制技術(shù)只適用于大型工業(yè)企業(yè)，對小型商業(yè)和居民用戶沒有作用11、在計算機控制技術(shù)的系統(tǒng)建模中，以下關(guān)于其方法和作用的描述，哪一個是恰當?shù)模浚ǎ〢.系統(tǒng)建?？梢圆捎脵C理建模、實驗建模或兩者結(jié)合的方法。機理建模基于系統(tǒng)的物理和化學原理；實驗建模通過輸入輸出數(shù)據(jù)辨識系統(tǒng)模型。建模的作用在于為控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計和優(yōu)化提供基礎(chǔ)，幫助理解系統(tǒng)特性，預測系統(tǒng)行為B.系統(tǒng)建模是一項復雜且不準確的工作，對控制系統(tǒng)的設(shè)計沒有實際幫助C.系統(tǒng)建模只需要在系統(tǒng)開發(fā)的初期進行，后續(xù)不需要更新和改進D.系統(tǒng)建?？梢酝耆蕾嚁?shù)學公式，不需要考慮實際系統(tǒng)的特性12、在計算機控制系統(tǒng)的先進控制技術(shù)中，以下關(guān)于預測控制的描述，不正確的是哪一項？（）A.預測控制是一種基于模型預測、滾動優(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.它通過預測未來一段時間內(nèi)系統(tǒng)的輸出，根據(jù)優(yōu)化目標計算控制輸入，并根據(jù)實際輸出與預測輸出的偏差進行校正C.預測控制模型的精度對控制效果影響不大，因為它具有較強的魯棒性和自適應(yīng)能力D.預測控制適用于工業(yè)過程中的慢時變、大滯后系統(tǒng)，能夠提高系統(tǒng)的控制性能和經(jīng)濟效益13、在計算機控制的數(shù)控機床系統(tǒng)中，要實現(xiàn)高精度的加工，需要對刀具的運動軌跡進行精確控制。以下哪種插補算法能夠在保證精度的同時提高加工效率？（）A.逐點比較法插補，簡單直觀B.數(shù)字積分法（DDA）插補，運算速度快C.時間分割法插補，適用于各種曲線D.樣條插補，提供光滑的曲線軌跡14、在計算機控制系統(tǒng)的先進控制策略應(yīng)用中，以下哪種情況更適合采用預測控制？（）A.對于簡單的線性定常系統(tǒng)，控制要求不高的情況B.當系統(tǒng)具有大時滯、多變量耦合、約束條件等復雜特性，且對控制性能有較高要求時，預測控制能夠通過預測未來的輸出，提前進行控制決策，有效地克服系統(tǒng)的不確定性和復雜性C.預測控制計算復雜，不適合任何實際系統(tǒng)D.只要系統(tǒng)存在不確定性，就應(yīng)該采用預測控制15、在計算機局域網(wǎng)組建中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇，以下描述不準確的是：（）A.總線型拓撲結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點都連接在一條總線上，易于擴展，但故障診斷和隔離較困難B.星型拓撲結(jié)構(gòu)以中心節(jié)點為核心，連接其他節(jié)點，具有易于管理和故障隔離的優(yōu)點，但中心節(jié)點故障可能導致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓C.環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)中，節(jié)點依次連接形成環(huán)形，數(shù)據(jù)沿一個方向傳輸，傳輸效率高，但某個節(jié)點故障會影響整個網(wǎng)絡(luò)D.樹型拓撲結(jié)構(gòu)是星型拓撲的擴展，層次清晰，適用于大型網(wǎng)絡(luò)，但結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，且對根節(jié)點的依賴性強，根節(jié)點一旦出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)將無法正常工作16、當考慮計算機控制系統(tǒng)的采樣過程（SamplingProcess）時，以下哪種說法是不正確的？（）A.采樣是將連續(xù)的模擬信號在時間上離散化，得到一系列離散的樣本值B.采樣頻率越高，越能準確地還原原始模擬信號，但會增加數(shù)據(jù)量和計算量C.香農(nóng)采樣定理指出，采樣頻率只要大于信號最高頻率的兩倍，就能無失真地恢復原信號D.采樣過程不會引入任何誤差，對控制系統(tǒng)的性能沒有影響17、在計算機控制系統(tǒng)的多變量控制（MultivariableControl）問題中，以下敘述錯誤的是（）A.多變量控制系統(tǒng)具有多個輸入和多個輸出，控制關(guān)系較為復雜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題的一種有效方法，可以將多變量系統(tǒng)分解為多個獨立的單變量系統(tǒng)進行控制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)不會涉及18、在計算機控制技術(shù)中，關(guān)于數(shù)字控制器的設(shè)計方法，以下哪種說法是不準確的？（）A.數(shù)字控制器的設(shè)計可以基于連續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，通過離散化將其轉(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)計法是直接根據(jù)系統(tǒng)的性能指標和數(shù)字控制器的特點，在z域中進行設(shè)計，無需經(jīng)過連續(xù)系統(tǒng)到離散系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換過程C.數(shù)字控制器的設(shè)計需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性等性能指標，通過調(diào)整控制器的參數(shù)來滿足這些要求D.數(shù)字控制器的設(shè)計一旦完成，就不能再進行修改和優(yōu)化，即使系統(tǒng)的運行環(huán)境或控制要求發(fā)生變化19、有關(guān)計算機控制系統(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)復雜，成本高，不如集中式控制系統(tǒng)實用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控制器中，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享和協(xié)調(diào)控制。它具有可靠性高、擴展性強、便于維護等優(yōu)點，適用于大規(guī)模、復雜的工業(yè)過程控制。比如，在大型化工廠中，DCS可以對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行精確控制和集中監(jiān)控C.DCS系統(tǒng)中的各個節(jié)點獨立性差，一個節(jié)點故障會影響整個系統(tǒng)D.DCS系統(tǒng)已經(jīng)過時，被新的控制系統(tǒng)完全取代20、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計，以下對于實時操作系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用的描述，哪一項是準確的？（）A.實時操作系統(tǒng)能夠保證任務(wù)的實時性和確定性，在對時間要求嚴格的計算機控制系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的實時操作系統(tǒng)，并合理安排任務(wù)的優(yōu)先級和調(diào)度策略，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和及時響應(yīng)B.實時操作系統(tǒng)對計算機控制系統(tǒng)沒有幫助，使用普通操作系統(tǒng)即可C.選擇實時操作系統(tǒng)時，只需要考慮其功能，不需要考慮資源占用和可擴展性D.任何實時操作系統(tǒng)都能滿足計算機控制系統(tǒng)的要求，無需仔細挑選二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明計算機控制在玻璃制造中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋計算機控制系統(tǒng)中的無模型控制技術(shù)。3、（本題5分）解釋干擾觀測器的工作原理。4、（本題5分）闡述約束條件對控制系統(tǒng)設(shè)計的影響。5、（本題5分）闡述根軌跡法的基本原理和應(yīng)用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個計算機控制的角度速度波動控制系統(tǒng)，使角度速度波動在±1°/s以內(nèi)。2、（本題5分）基于計算機控制技術(shù)，設(shè)計一個藥廠藥品生產(chǎn)過程中的溫度、濕度和壓力綜合控制系統(tǒng)。3、（本題5分）針對一個食品加工生產(chǎn)線，設(shè)計其溫度、濕度和加工時間的控制系統(tǒng)。4、（本題5分）針對一個啤酒廠的灌裝生產(chǎn)線，設(shè)計其灌裝量和封口質(zhì)量的控制系統(tǒng)。5、（本題5分）針對一個化工廠的加氫反應(yīng)過程，設(shè)計其反應(yīng)壓力和溫度的控制系統(tǒng)。四、論述題（