工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的魯棒控制策略考核試卷

工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的魯棒控制策略考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗(yàn)考生對(duì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)魯棒控制策略的理解和應(yīng)用能力，考核內(nèi)容包括魯棒控制的基本概念、設(shè)計(jì)方法、實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及在實(shí)際工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15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.魯棒控制理論主要研究的是（）。

A.穩(wěn)定性

B.最優(yōu)控制

C.魯棒性

D.穩(wěn)態(tài)性能

2.下面哪項(xiàng)不是魯棒控制系統(tǒng)的特點(diǎn)？（）

A.對(duì)參數(shù)不確定性有良好的適應(yīng)性

B.對(duì)外部干擾不敏感

C.控制策略復(fù)雜度高

D.能夠保證系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性

3.魯棒控制的核心問(wèn)題是（）。

A.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

B.參數(shù)不確定性

C.控制器設(shè)計(jì)

D.系統(tǒng)仿真

4.下列哪種控制器不屬于魯棒控制器？（）

A.模糊控制器

B.PID控制器

C.魯棒PID控制器

D.自適應(yīng)控制器

5.下列哪種方法不適合魯棒控制設(shè)計(jì)？（）

A.H∞方法

B.LQR方法

C.絕對(duì)穩(wěn)定性方法

D.模糊控制方法

6.在魯棒控制中，以下哪個(gè)不是影響魯棒性的主要因素？（）

A.參數(shù)不確定性

B.外部干擾

C.控制器設(shè)計(jì)

D.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

7.下列哪種系統(tǒng)不適合魯棒控制？（）

A.多變量系統(tǒng)

B.單變量系統(tǒng)

C.線性系統(tǒng)

D.非線性系統(tǒng)

8.魯棒控制設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是（）。

A.提高系統(tǒng)性能

B.降低控制器復(fù)雜度

C.提高魯棒性

D.降低系統(tǒng)成本

9.下列哪種方法不是魯棒控制設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)不確定性建模方法？（）

A.集成方法

B.基于模型的建模

C.基于數(shù)據(jù)的方法

D.基于頻域的方法

10.魯棒控制設(shè)計(jì)中，H∞方法的主要目的是（）。

A.最小化閉環(huán)系統(tǒng)的增益

B.最小化閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性能

C.最小化閉環(huán)系統(tǒng)的最大增益

D.最小化閉環(huán)系統(tǒng)的最小增益

11.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是控制器設(shè)計(jì)方法？（）

A.H∞方法

B.LQR方法

C.絕對(duì)穩(wěn)定性方法

D.狀態(tài)空間方法

12.魯棒控制設(shè)計(jì)中，模糊控制方法的主要優(yōu)勢(shì)是（）。

A.對(duì)參數(shù)不確定性有良好的適應(yīng)性

B.控制策略簡(jiǎn)單

C.對(duì)外部干擾不敏感

D.以上都是

13.下列哪種方法不是魯棒控制設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能指標(biāo)？（）

A.H∞范數(shù)

B.H2范數(shù)

C.L2范數(shù)

D.L∞范數(shù)

14.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒穩(wěn)定性分析的方法？（）

A.絕對(duì)穩(wěn)定性方法

B.基于模型的穩(wěn)定性分析

C.基于數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性分析

D.頻域穩(wěn)定性分析

15.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒性能評(píng)估的方法？（）

A.基于模型的魯棒性能評(píng)估

B.基于數(shù)據(jù)的魯棒性能評(píng)估

C.基于頻率的魯棒性能評(píng)估

D.基于時(shí)間的魯棒性能評(píng)估

16.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器設(shè)計(jì)的方法？（）

A.模糊控制方法

B.自適應(yīng)控制方法

C.PID控制方法

D.魯棒PID控制方法

17.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器參數(shù)調(diào)整的方法？（）

A.基于模型的參數(shù)調(diào)整

B.基于數(shù)據(jù)的參數(shù)調(diào)整

C.基于頻率的參數(shù)調(diào)整

D.基于時(shí)間的參數(shù)調(diào)整

18.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器優(yōu)化方法？（）

A.最小化魯棒性能指標(biāo)

B.最小化控制器復(fù)雜度

C.最小化系統(tǒng)成本

D.最小化系統(tǒng)不確定性

19.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器仿真方法？（）

A.基于模型的仿真

B.基于數(shù)據(jù)的仿真

C.基于頻率的仿真

D.基于時(shí)間的仿真

20.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器測(cè)試方法？（）

A.基于模型的測(cè)試

B.基于數(shù)據(jù)的測(cè)試

C.基于頻率的測(cè)試

D.基于時(shí)間的測(cè)試

21.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器驗(yàn)證方法？（）

A.基于模型的驗(yàn)證

B.基于數(shù)據(jù)的驗(yàn)證

C.基于頻率的驗(yàn)證

D.基于時(shí)間的驗(yàn)證

22.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.數(shù)字實(shí)現(xiàn)

B.模擬實(shí)現(xiàn)

C.混合實(shí)現(xiàn)

D.以上都是

23.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器部署方法？（）

A.硬件部署

B.軟件部署

C.混合部署

D.以上都是

24.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器維護(hù)方法？（）

A.參數(shù)調(diào)整

B.模型更新

C.系統(tǒng)優(yōu)化

D.以上都是

25.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器優(yōu)化方法？（）

A.最小化魯棒性能指標(biāo)

B.最小化控制器復(fù)雜度

C.最小化系統(tǒng)成本

D.最小化系統(tǒng)不確定性

26.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器仿真方法？（）

A.基于模型的仿真

B.基于數(shù)據(jù)的仿真

C.基于頻率的仿真

D.基于時(shí)間的仿真

27.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器測(cè)試方法？（）

A.基于模型的測(cè)試

B.基于數(shù)據(jù)的測(cè)試

C.基于頻率的測(cè)試

D.基于時(shí)間的測(cè)試

28.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器驗(yàn)證方法？（）

A.基于模型的驗(yàn)證

B.基于數(shù)據(jù)的驗(yàn)證

C.基于頻率的驗(yàn)證

D.基于時(shí)間的驗(yàn)證

29.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.數(shù)字實(shí)現(xiàn)

B.模擬實(shí)現(xiàn)

C.混合實(shí)現(xiàn)

D.以上都是

30.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不是魯棒控制器部署方法？（）

A.硬件部署

B.軟件部署

C.混合部署

D.以上都是

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，魯棒控制策略的優(yōu)勢(shì)包括（）。

A.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

B.降低對(duì)參數(shù)不確定性的敏感性

C.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度

D.增強(qiáng)對(duì)外部干擾的抵抗能力

2.魯棒控制設(shè)計(jì)中常用的不確定性建模方法有（）。

A.集成方法

B.基于模型的建模

C.基于數(shù)據(jù)的方法

D.基于頻域的方法

3.以下哪些是魯棒控制設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的控制器設(shè)計(jì)方法？（）

A.H∞方法

B.LQR方法

C.模糊控制方法

D.自適應(yīng)控制方法

4.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪些是常用的魯棒性能指標(biāo)？（）

A.H∞范數(shù)

B.H2范數(shù)

C.L2范數(shù)

D.L∞范數(shù)

5.以下哪些是魯棒控制設(shè)計(jì)中常用的魯棒穩(wěn)定性分析方法？（）

A.絕對(duì)穩(wěn)定性方法

B.基于模型的穩(wěn)定性分析

C.基于數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性分析

D.頻域穩(wěn)定性分析

6.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪些是魯棒控制器參數(shù)調(diào)整的方法？（）

A.基于模型的參數(shù)調(diào)整

B.基于數(shù)據(jù)的參數(shù)調(diào)整

C.基于頻率的參數(shù)調(diào)整

D.基于時(shí)間的參數(shù)調(diào)整

7.魯棒控制設(shè)計(jì)中，以下哪些是魯棒控制器優(yōu)化方法？（）

A.最小化魯棒性能指標(biāo)

B.最小化控制器復(fù)雜度

C.最小化系統(tǒng)成本

D.最小化系統(tǒng)不確定性

8.以下哪些是魯棒控制器仿真方法？（）

A.基于模型的仿真

B.基于數(shù)據(jù)的仿真

C.基于頻率的仿真

D.基于時(shí)間的仿真

9.以下哪些是魯棒控制器測(cè)試方法？（）

A.基于模型的測(cè)試

B.基于數(shù)據(jù)的測(cè)試

C.基于頻率的測(cè)試

D.基于時(shí)間的測(cè)試

10.以下哪些是魯棒控制器驗(yàn)證方法？（）

A.基于模型的驗(yàn)證

B.基于數(shù)據(jù)的驗(yàn)證

C.基于頻率的驗(yàn)證

D.基于時(shí)間的驗(yàn)證

11.以下哪些是魯棒控制器實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.數(shù)字實(shí)現(xiàn)

B.模擬實(shí)現(xiàn)

C.混合實(shí)現(xiàn)

D.以上都是

12.以下哪些是魯棒控制器部署方法？（）

A.硬件部署

B.軟件部署

C.混合部署

D.以上都是

13.以下哪些是魯棒控制器維護(hù)方法？（）

A.參數(shù)調(diào)整

B.模型更新

C.系統(tǒng)優(yōu)化

D.以上都是

14.以下哪些是魯棒控制器優(yōu)化方法？（）

A.最小化魯棒性能指標(biāo)

B.最小化控制器復(fù)雜度

C.最小化系統(tǒng)成本

D.最小化系統(tǒng)不確定性

15.以下哪些是魯棒控制器仿真方法？（）

A.基于模型的仿真

B.基于數(shù)據(jù)的仿真

C.基于頻率的仿真

D.基于時(shí)間的仿真

16.以下哪些是魯棒控制器測(cè)試方法？（）

A.基于模型的測(cè)試

B.基于數(shù)據(jù)的測(cè)試

C.基于頻率的測(cè)試

D.基于時(shí)間的測(cè)試

17.以下哪些是魯棒控制器驗(yàn)證方法？（）

A.基于模型的驗(yàn)證

B.基于數(shù)據(jù)的驗(yàn)證

C.基于頻率的驗(yàn)證

D.基于時(shí)間的驗(yàn)證

18.以下哪些是魯棒控制器實(shí)現(xiàn)方法？（）

A.數(shù)字實(shí)現(xiàn)

B.模擬實(shí)現(xiàn)

C.混合實(shí)現(xiàn)

D.以上都是

19.以下哪些是魯棒控制器部署方法？（）

A.硬件部署

B.軟件部署

C.混合部署

D.以上都是

20.以下哪些是魯棒控制器維護(hù)方法？（）

A.參數(shù)調(diào)整

B.模型更新

C.系統(tǒng)優(yōu)化

D.以上都是

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.魯棒控制理論中，H∞方法主要用于解決_______問(wèn)題。

2.魯棒控制設(shè)計(jì)中，模糊控制方法的主要優(yōu)勢(shì)在于其_______能力。

3.在魯棒控制中，_______是指系統(tǒng)對(duì)參數(shù)不確定性和外部干擾的適應(yīng)能力。

4.魯棒控制設(shè)計(jì)中，LQR方法是一種_______方法。

5.魯棒控制器參數(shù)調(diào)整的方法包括_______和_______。

6.魯棒控制設(shè)計(jì)中，常用的魯棒穩(wěn)定性分析方法有_______和_______。

7.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是評(píng)估控制器性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

8.在魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______范數(shù)是衡量系統(tǒng)魯棒性能的一個(gè)常用指標(biāo)。

9.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______方法是一種常用的參數(shù)不確定性建模方法。

10.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______控制器是一種常見(jiàn)的魯棒控制器。

11.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的穩(wěn)定性分析方法。

12.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能評(píng)估方法。

13.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是實(shí)現(xiàn)魯棒控制器的一種常用方法。

14.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能優(yōu)化方法。

15.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能仿真方法。

16.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能測(cè)試方法。

17.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能驗(yàn)證方法。

18.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是實(shí)現(xiàn)魯棒控制器的一種常用方法。

19.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能優(yōu)化方法。

20.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能仿真方法。

21.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能測(cè)試方法。

22.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能驗(yàn)證方法。

23.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是實(shí)現(xiàn)魯棒控制器的一種常用方法。

24.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能優(yōu)化方法。

25.魯棒控制設(shè)計(jì)中，_______是魯棒控制器設(shè)計(jì)中常用的魯棒性能仿真方法。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫√，錯(cuò)誤的畫×）

1.魯棒控制理論只適用于線性系統(tǒng)。（）

2.魯棒控制的主要目標(biāo)是提高系統(tǒng)的魯棒性能。（）

3.魯棒控制設(shè)計(jì)中的H∞方法是最優(yōu)控制方法的一種。（）

4.魯棒控制設(shè)計(jì)中，模糊控制器的設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的PID控制器復(fù)雜。（）

5.魯棒控制設(shè)計(jì)中，自適應(yīng)控制器能夠自動(dòng)調(diào)整控制器參數(shù)以適應(yīng)不確定性。（）

6.魯棒控制設(shè)計(jì)中，LQR方法不適用于處理外部干擾。（）

7.魯棒控制設(shè)計(jì)中，H2方法與H∞方法在性能上沒(méi)有區(qū)別。（）

8.魯棒控制設(shè)計(jì)中，基于模型的穩(wěn)定性分析比基于數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性分析更可靠。（）

9.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒性能評(píng)估可以通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。（）

10.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器參數(shù)調(diào)整可以通過(guò)試錯(cuò)法進(jìn)行。（）

11.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器優(yōu)化通常需要迭代計(jì)算。（）

12.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器測(cè)試通常在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行。（）

13.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器驗(yàn)證可以通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)完成。（）

14.魯棒控制設(shè)計(jì)中，數(shù)字實(shí)現(xiàn)是魯棒控制器實(shí)現(xiàn)的唯一方法。（）

15.魯棒控制設(shè)計(jì)中，混合實(shí)現(xiàn)是魯棒控制器實(shí)現(xiàn)的常用方法之一。（）

16.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器維護(hù)主要是對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。（）

17.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器優(yōu)化通常以提高系統(tǒng)性能為目標(biāo)。（）

18.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器仿真實(shí)驗(yàn)可以完全代替實(shí)際測(cè)試。（）

19.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器測(cè)試可以通過(guò)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。（）

20.魯棒控制設(shè)計(jì)中，魯棒控制器驗(yàn)證可以通過(guò)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行確認(rèn)。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述魯棒控制策略在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景及其重要性。

2.論述H∞方法在魯棒控制器設(shè)計(jì)中的原理和優(yōu)勢(shì)，并舉例說(shuō)明其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

3.請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述魯棒PID控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化策略。

4.分析工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，如何通過(guò)魯棒控制策略提高系統(tǒng)的抗干擾能力和適應(yīng)能力。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題一：

某工業(yè)生產(chǎn)線上的一個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)搬運(yùn)重物，由于重物的重量存在一定的波動(dòng)，且搬運(yùn)過(guò)程中可能會(huì)受到外部干擾，導(dǎo)致機(jī)器人控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)魯棒控制策略，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)重物的穩(wěn)定搬運(yùn)。

要求：

（1）分析機(jī)器人搬運(yùn)重物的動(dòng)態(tài)模型，并描述其不確定性因素。

（2）選擇合適的魯棒控制器設(shè)計(jì)方法，并簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)過(guò)程。

（3）給出控制器參數(shù)調(diào)整的策略，并解釋其合理性。

2.案例題二：

某煉油廠的加熱爐控制系統(tǒng)需要保證加熱溫度的穩(wěn)定性，但由于燃料成分波動(dòng)和外部環(huán)境溫度變化，導(dǎo)致加熱爐的溫度控制存在不確定性。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)魯棒控制策略，以實(shí)現(xiàn)加熱爐溫度的穩(wěn)定控制。

要求：

（1）建立加熱爐溫度控制的數(shù)學(xué)模型，并分析其不確定性因素。

（2）選擇合適的魯棒控制器設(shè)計(jì)方法，并簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)過(guò)程。

（3）給出控制器參數(shù)調(diào)整的策略，并解釋其合理性。

（4）討論在實(shí)際應(yīng)用中，如何對(duì)設(shè)計(jì)的魯棒控制策略進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.C

2.C

3.B

4.C

5.B

6.D

7.C

8.C

9.D

10.B

11.D

12.D

13.D

14.D

15.D

16.D

17.D

18.D

19.D

20.D

21.D

22.D

23.D

24.D

25.D

26.D

27.D

28.D

29.D

30.D

二、多選題

1.A,B,D

2.A,B,C

3.A,B,C,D

4.A,B,D

5.A,B,C,D

6.A,B,C

7.A,C,D

8.A,B,C,D

9.A,B,C

10.A,B,C,D

11.A,B,C

12.A,B,C,D

13.A,B,C,D

14.A,B,C

15.A,B,C,D

16.A,B,C

17.A,B,C

18.A,B,C

19.A,B,C

20.A,B,C,D

三、填空題

1.參數(shù)不確定性

2.魯棒

3.魯棒性

4.最優(yōu)控制

5.基于模型的參數(shù)調(diào)整，基于數(shù)據(jù)的參數(shù)調(diào)整

6.絕對(duì)穩(wěn)定性方法，基于模型的穩(wěn)定性分析

7.魯棒性能

8.H∞范數(shù)

9.集成方法

10.魯棒PID控制器

11.絕對(duì)穩(wěn)定性方法

12.H∞范數(shù)

13.自適應(yīng)控制器

14.最小化魯棒性能指標(biāo)

15.基于模型的仿真

16.基于數(shù)據(jù)的測(cè)試

17.基于模型的驗(yàn)證

18.數(shù)字實(shí)現(xiàn)

19.最小化控制器復(fù)雜度

20.基于頻率的仿真

21.基于時(shí)間的測(cè)試

22.基于數(shù)據(jù)的驗(yàn)證

23.模擬實(shí)現(xiàn)

24.最小化系統(tǒng)成本

25.基于頻率的仿真

標(biāo)準(zhǔn)答案

四、判斷題

1.×

2.√

3.√

4.×

5.√

6.×

7.×

8.×

9.√

10.×

11.√

12.√

13.√

14.×

15.√

16.√

17.√

18.×

19.√

20.√

五、主觀題（參考）

1.魯棒控制策略在工業(yè)自動(dòng)化