四川工商學(xué)院《控制科學(xué)與工程專題》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)四川工商學(xué)院《控制科學(xué)與工程專題》

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、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)字濾波技術(shù)可以有效地去除噪聲干擾。關(guān)于數(shù)字濾波技術(shù)，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.常見的數(shù)字濾波方法有算術(shù)平均值濾波、中值濾波、加權(quán)平均值濾波等B.不同的數(shù)字濾波方法適用于不同類型的噪聲，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的濾波方法C.數(shù)字濾波可以完全消除噪聲，使信號(hào)恢復(fù)到原始的真實(shí)狀態(tài)D.數(shù)字濾波可以在硬件電路中實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件算法在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)2、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的傳感器選擇，以下關(guān)于其考慮因素和重要性的說(shuō)法，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.傳感器的選擇只需要考慮測(cè)量范圍，其他因素如精度、響應(yīng)時(shí)間、可靠性等都不重要B.選擇傳感器時(shí)，需要綜合考慮測(cè)量范圍、精度、響應(yīng)時(shí)間、線性度、穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力等多個(gè)因素。合適的傳感器能夠準(zhǔn)確地獲取被控對(duì)象的狀態(tài)信息，為控制系統(tǒng)提供可靠的輸入，直接影響控制系統(tǒng)的性能和精度C.傳感器的價(jià)格是選擇的唯一關(guān)鍵因素，越便宜越好D.傳感器的安裝和維護(hù)難度不需要在選擇時(shí)考慮3、在計(jì)算機(jī)控制的無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中，姿態(tài)穩(wěn)定和航跡規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)自主飛行的核心技術(shù)。當(dāng)無(wú)人機(jī)在強(qiáng)風(fēng)等惡劣環(huán)境下飛行時(shí)，以下哪種控制策略更能保證飛行的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性？（）A.自適應(yīng)控制策略，根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整參數(shù)B.滑膜控制策略，具有較強(qiáng)的魯棒性C.線性控制策略，假設(shè)系統(tǒng)為線性D.不采取任何控制策略，任由無(wú)人機(jī)隨風(fēng)飄動(dòng)4、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的最優(yōu)控制問(wèn)題中，例如要使一個(gè)控制系統(tǒng)在滿足約束條件下達(dá)到某種性能指標(biāo)最優(yōu)，以下哪種方法是可行的？（）A.不考慮最優(yōu)控制，無(wú)法達(dá)到最佳性能B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃法或線性二次型調(diào)節(jié)器（LQR）方法，通過(guò)建立性能指標(biāo)函數(shù)和約束條件，求解最優(yōu)控制策略，使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)C.不了解最優(yōu)控制方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化D.隨機(jī)選擇控制策略，不追求最優(yōu)5、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6、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，分布式控制系統(tǒng)（DCS）具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它將控制功能分散到多個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和協(xié)調(diào)。例如，在一個(gè)大型發(fā)電廠的控制系統(tǒng)中，采用DCS可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)組和設(shè)備的集中管理和分散控制。以下關(guān)于分布式控制系統(tǒng)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：（）A.DCS能夠提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)B.分布式控制系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)之間不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，各自獨(dú)立運(yùn)行C.網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性對(duì)于DCS的性能至關(guān)重要D.DCS的開發(fā)和維護(hù)成本相對(duì)較高7、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8、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中，以下哪種現(xiàn)場(chǎng)總線在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛？（）A.CAN總線，其具有較高的實(shí)時(shí)性和可靠性，短幀結(jié)構(gòu)和優(yōu)先級(jí)機(jī)制能夠確保關(guān)鍵信息的及時(shí)傳輸，廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合B.PROFIBUS總線，雖然功能強(qiáng)大，但實(shí)時(shí)性一般C.MODBUS總線，主要用于簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)景，實(shí)時(shí)性較差D.所有現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)時(shí)性都差不多，沒(méi)有明顯區(qū)別9、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字濾波技術(shù)中，為了去除信號(hào)中的噪聲和干擾，提高數(shù)據(jù)的可靠性，需要選擇合適的濾波算法。當(dāng)信號(hào)中存在高頻噪聲和隨機(jī)脈沖干擾時(shí)，以下哪種數(shù)字濾波方法效果更顯著？（）A.中值濾波，去除脈沖干擾B.算術(shù)平均濾波，平滑信號(hào)C.加權(quán)平均濾波，突出近期數(shù)據(jù)的影響D.不進(jìn)行濾波處理，直接使用原始數(shù)據(jù)10、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的安全性至關(guān)重要。網(wǎng)絡(luò)攻擊可能導(dǎo)致生產(chǎn)中斷、數(shù)據(jù)泄露等嚴(yán)重后果。例如，黑客攻擊可能控制工廠的生產(chǎn)線，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以下關(guān)于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全的說(shuō)法，不正確的是：（）A.采用加密技術(shù)可以保障網(wǎng)絡(luò)通信的安全性B.定期進(jìn)行安全漏洞掃描和補(bǔ)丁更新可以降低網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)C.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)隔離就可以完全避免網(wǎng)絡(luò)攻擊D.員工的安全意識(shí)培訓(xùn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全也非常重要11、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的魯棒控制（RobustControl）方法中，以下敘述不準(zhǔn)確的是（）A.魯棒控制旨在設(shè)計(jì)控制器，使系統(tǒng)在存在模型不確定性和外部干擾的情況下仍能保持穩(wěn)定和良好的性能B.可以通過(guò)H∞控制、μ綜合等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)魯棒控制C.魯棒控制能夠完全消除不確定性和干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，保證系統(tǒng)的絕對(duì)穩(wěn)定性D.魯棒控制的設(shè)計(jì)需要對(duì)系統(tǒng)的不確定性進(jìn)行合理的描述和建模12、對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的模糊控制技術(shù)，以下關(guān)于其原理和特點(diǎn)的描述，不正確的是哪一項(xiàng)？（）A.模糊控制是一種基于模糊邏輯的智能控制方法，它不需要精確的數(shù)學(xué)模型，而是根據(jù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)制定控制規(guī)則B.模糊控制器將輸入的精確量通過(guò)模糊化轉(zhuǎn)換為模糊量，然后根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行推理和決策，最后將輸出的模糊量通過(guò)解模糊轉(zhuǎn)換為精確量C.模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性，能夠處理非線性、時(shí)變和不確定的系統(tǒng)，但控制精度相對(duì)較低D.模糊控制只能用于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)雜的多變量、大滯后系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮作用13、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的控制系統(tǒng)性能評(píng)估指標(biāo)中，例如評(píng)估一個(gè)溫度控制系統(tǒng)的性能，以下哪個(gè)指標(biāo)能夠綜合反映系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性？（）A.不明確性能評(píng)估指標(biāo)，無(wú)法有效評(píng)估B.調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間越短，系統(tǒng)響應(yīng)越快；超調(diào)量越小，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好，綜合這兩個(gè)指標(biāo)可以較好地評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能C.只關(guān)注單一指標(biāo)，評(píng)估不全面D.不進(jìn)行性能評(píng)估，無(wú)法改進(jìn)系統(tǒng)14、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如交通信號(hào)控制、車輛自動(dòng)駕駛、智能收費(fèi)等。例如，通過(guò)優(yōu)化交通信號(hào)控制可以減少擁堵，提高道路通行能力。以下關(guān)于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在智能交通中的描述，正確的是：（）A.智能交通系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)控制完全依賴于傳感器數(shù)據(jù)，不需要人工干預(yù)B.車輛自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可以完全取代人類駕駛員C.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)交通資源的合理分配和優(yōu)化利用D.智能交通系統(tǒng)的建設(shè)不需要考慮與現(xiàn)有交通設(shè)施的兼容性15、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用中，以下哪種優(yōu)勢(shì)是其相較于傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的突出特點(diǎn)？（）A.工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率低，不適合大數(shù)據(jù)量的傳輸B.工業(yè)以太網(wǎng)具有高帶寬、開放性好、易于與互聯(lián)網(wǎng)集成、支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)性、遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化的需求C.工業(yè)以太網(wǎng)的安裝和維護(hù)難度大，成本高D.工業(yè)以太網(wǎng)的安全性不如傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線，容易受到攻擊16、關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)高精度的控制系統(tǒng)，以下哪個(gè)方面是需要重點(diǎn)關(guān)注的？（）A.忽略A/D和D/A轉(zhuǎn)換的精度和速度要求B.重點(diǎn)關(guān)注A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率、轉(zhuǎn)換速度、線性度和誤差等指標(biāo)，選擇合適的轉(zhuǎn)換器以滿足系統(tǒng)對(duì)精度和實(shí)時(shí)性的要求C.只選擇價(jià)格便宜的轉(zhuǎn)換器，不考慮性能D.不進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換的選型和配置17、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)對(duì)于操作人員的使用體驗(yàn)和工作效率有著重要影響。以下關(guān)于人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.界面應(yīng)該簡(jiǎn)潔明了，布局合理，操作方便，符合操作人員的工作習(xí)慣B.提供豐富的圖形顯示和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，便于操作人員直觀地了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)C.具有良好的錯(cuò)誤提示和幫助信息，方便操作人員在遇到問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)解決D.人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)只需要考慮美觀性，功能的實(shí)用性和易用性并不重要18、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的傳感器和變送器選擇中，以下關(guān)于傳感器和變送器的性能指標(biāo)，哪種說(shuō)法是不準(zhǔn)確的？（）A.傳感器的性能指標(biāo)包括靈敏度、分辨率、線性度、重復(fù)性、遲滯等，這些指標(biāo)決定了傳感器對(duì)被測(cè)量的檢測(cè)精度和可靠性B.變送器的作用是將傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如4-20mA、0-5V等，其性能指標(biāo)包括精度、穩(wěn)定性、溫度特性等C.在選擇傳感器和變送器時(shí)，需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)、測(cè)量范圍、精度要求、環(huán)境條件等因素綜合考慮，選擇合適的型號(hào)和規(guī)格D.傳感器和變送器的性能指標(biāo)越高越好，不需要考慮成本和系統(tǒng)的實(shí)際需求，以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性19、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)（ReliabilityDesign）方面，以下描述不正確的是：（）A.可靠性設(shè)計(jì)包括硬件冗余、軟件容錯(cuò)、故障檢測(cè)與恢復(fù)等技術(shù)B.可以通過(guò)提高元器件的質(zhì)量、采用可靠的電路設(shè)計(jì)等方法提高硬件的可靠性C.軟件的可靠性可以通過(guò)代碼審查、測(cè)試和糾錯(cuò)等手段來(lái)保證D.只要增加系統(tǒng)的冗余度，就能夠顯著提高系統(tǒng)的可靠性，而不需要考慮成本和復(fù)雜性20、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全方面，以下關(guān)于其面臨的威脅和防護(hù)措施的描述，不正確的是哪一項(xiàng)？（）A.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)面臨著來(lái)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(shè)備故障等風(fēng)險(xiǎn)B.為了保障工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全，可以采取網(wǎng)絡(luò)隔離、訪問(wèn)控制、加密傳輸、漏洞掃描、安全監(jiān)測(cè)等防護(hù)措施C.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全只需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)層面的防護(hù)，不需要考慮終端設(shè)備和應(yīng)用程序的安全D.建立完善的安全管理制度和應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)員工的安全意識(shí)培訓(xùn)，也是保障工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全的重要手段二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋非線性系統(tǒng)的線性化方法。2、（本題5分）說(shuō)明自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的控制技術(shù)。3、（本題5分）說(shuō)明計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾接地技術(shù)。4、（本題5分）解釋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的滯后補(bǔ)償方法。5、（本題5分）說(shuō)明如何根據(jù)診斷結(jié)果進(jìn)行故障修復(fù)。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)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射控制系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)控制系統(tǒng)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居的智能煙霧報(bào)警器與消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。4、（本題5分）針對(duì)一個(gè)汽車生產(chǎn)線的噴漆過(guò)程，設(shè)計(jì)其噴漆量和均勻度的控制系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的舞蹈表演動(dòng)作協(xié)調(diào)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）深入探討計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)的帶寬限制對(duì)控制性能的影響，分析在帶寬有限情況下如何設(shè)計(jì)