新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《自動化控制》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《自動化控制》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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，對于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析是至關(guān)重要的。當(dāng)一個計算機控制系統(tǒng)存在多個反饋回路，且系統(tǒng)參數(shù)隨時間變化時，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)，通過計算特征方程的系數(shù)來判斷B.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，基于系統(tǒng)的開環(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)驗判斷穩(wěn)定性2、在計算機控制技術(shù)的智能家居系統(tǒng)中，關(guān)于環(huán)境監(jiān)測和設(shè)備控制的實現(xiàn)方式，以下哪一種描述是最符合實際的？（）A.通過部署各種傳感器（如溫度、濕度、光照、煙霧等傳感器）采集環(huán)境數(shù)據(jù)，利用微控制器或嵌入式系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和分析，然后根據(jù)設(shè)定的規(guī)則或用戶的指令，通過智能插座、繼電器等控制設(shè)備實現(xiàn)對家電、照明等的自動控制B.智能家居系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測和設(shè)備控制主要依賴于云服務(wù)器的計算和決策能力，本地設(shè)備只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和傳輸C.智能家居系統(tǒng)中的設(shè)備控制通常采用集中式控制架構(gòu)，所有設(shè)備的控制信號都由一個中央控制器統(tǒng)一發(fā)送D.為了降低成本和復(fù)雜性，智能家居系統(tǒng)可以忽略環(huán)境監(jiān)測功能，只實現(xiàn)基本的設(shè)備控制3、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的分布式控制系統(tǒng)（DCS），以下哪種說法是準(zhǔn)確的？（）A.DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不適合中小型企業(yè)使用B.DCS是一種分散控制、集中管理的控制系統(tǒng)，具有可靠性高、靈活性強、易于擴展等特點。它通過網(wǎng)絡(luò)將多個控制節(jié)點連接起來，實現(xiàn)對大型工業(yè)過程的全面監(jiān)控和控制C.DCS已經(jīng)過時，被其他新型控制系統(tǒng)完全取代D.DCS只能用于流程工業(yè)，不能用于離散制造業(yè)4、計算機控制系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。關(guān)于嵌入式系統(tǒng)，以下描述錯誤的是（）A.嵌入式系統(tǒng)是將計算機技術(shù)嵌入到設(shè)備中，實現(xiàn)特定功能的專用計算機系統(tǒng)B.具有體積小、功耗低、可靠性高等優(yōu)點，適用于各種控制應(yīng)用場景C.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)需要掌握硬件設(shè)計和軟件開發(fā)的知識和技能D.嵌入式系統(tǒng)的性能不如通用計算機系統(tǒng)，因此應(yīng)用范圍有限5、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性（Stability）分析，以下說法錯誤的是：（）A.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動后，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)的開環(huán)增益足夠大，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的6、在計算機控制系統(tǒng)的工業(yè)控制計算機選型中，以下關(guān)于IPC（工業(yè)控制計算機）和PLC（可編程邏輯控制器）的比較，哪種說法是不正確的？（）A.IPC具有強大的計算能力和豐富的軟件資源，適用于復(fù)雜的控制算法和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，但環(huán)境適應(yīng)性相對較差B.PLC則具有高可靠性、抗干擾能力強、編程簡單等特點，適用于對可靠性要求高、控制邏輯相對固定的場合C.在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體的控制需求和現(xiàn)場環(huán)境，選擇IPC或PLC，或者將兩者結(jié)合使用，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢D.IPC的發(fā)展已經(jīng)完全取代了PLC，在現(xiàn)代工業(yè)控制中，PLC已經(jīng)很少被使用，而IPC成為了主流的控制設(shè)備7、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，以下對于其特點和優(yōu)勢的描述，哪一項是正確的？（）A.嵌入式系統(tǒng)具有體積小、功耗低、專用性強等特點，能夠?qū)⒖刂乒δ芗稍谝粋€芯片或電路板上，實現(xiàn)實時控制和智能化處理，在智能家居、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用B.嵌入式系統(tǒng)性能有限，只能用于簡單的控制任務(wù)C.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)難度大，成本高，不適合大規(guī)模推廣D.嵌入式系統(tǒng)不如通用計算機系統(tǒng)靈活，應(yīng)用范圍較窄8、當(dāng)利用計算機控制技術(shù)實現(xiàn)一個水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)時，需要對多個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行實時采集和分析。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，以下哪種數(shù)據(jù)處理方法是重要的？（）A.數(shù)據(jù)濾波，去除噪聲和干擾B.數(shù)據(jù)融合，綜合多個傳感器的數(shù)據(jù)C.數(shù)據(jù)異常檢測，發(fā)現(xiàn)異常值并進行處理D.以上方法都是9、在計算機控制技術(shù)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全方面，考慮到可能的網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險，以下哪種防護措施是首要的？（）A.不采取任何防護措施，系統(tǒng)易受攻擊B.訪問控制和身份認(rèn)證，限制只有授權(quán)的人員和設(shè)備能夠訪問控制網(wǎng)絡(luò)，確保數(shù)據(jù)的保密性和完整性C.安裝殺毒軟件，不能完全防范攻擊D.不重視網(wǎng)絡(luò)安全，存在巨大隱患10、對于計算機控制系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，以下哪種實現(xiàn)方式更具安全性？（）A.基于公共網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制，不進行任何加密和認(rèn)證B.采用虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）技術(shù)，建立安全的加密通道，結(jié)合用戶認(rèn)證和授權(quán)機制，確保遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可用性，提高系統(tǒng)的安全性C.遠(yuǎn)程控制不需要考慮安全性，方便就行D.只要有密碼保護，就可以保證遠(yuǎn)程控制的安全11、在計算機控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計中，以下關(guān)于冗余技術(shù)的描述，不正確的是哪一項？（）A.冗余技術(shù)是通過增加備份設(shè)備或部件，提高系統(tǒng)在故障情況下的生存能力和可靠性B.常見的冗余方式有硬件冗余、軟件冗余和信息冗余等，它們可以單獨使用，也可以組合使用C.硬件冗余包括并聯(lián)冗余、備用冗余和表決冗余等，能夠在硬件故障時實現(xiàn)快速切換和恢復(fù)D.冗余技術(shù)會增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，因此在任何情況下都應(yīng)盡量避免使用，而采用其他可靠性措施12、對于計算機控制系統(tǒng)中的故障診斷與容錯控制，在提高系統(tǒng)可靠性方面，以下哪種策略是最有效的？（）A.通過實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，利用故障診斷算法及時發(fā)現(xiàn)故障，并采取相應(yīng)的容錯控制措施，如重構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、調(diào)整控制參數(shù)等，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運行或保持一定的性能B.增加系統(tǒng)的冗余部件，如備用傳感器、控制器等，當(dāng)主部件發(fā)生故障時，能夠自動切換到冗余部件，提高系統(tǒng)的可靠性C.定期對系統(tǒng)進行維護和檢修，及時更換老化和易損部件，預(yù)防故障的發(fā)生D.以上三種策略結(jié)合使用，形成一個綜合的故障診斷與容錯控制體系，能夠最大程度地提高計算機控制系統(tǒng)的可靠性13、對于計算機控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)，以下關(guān)于其類型和特點的描述，哪一種是準(zhǔn)確的？（）A.執(zhí)行機構(gòu)包括電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器和液壓執(zhí)行器等。電動執(zhí)行器控制精度高、響應(yīng)速度較快，但驅(qū)動力較?。粴鈩訄?zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但控制精度相對較低；液壓執(zhí)行器輸出力大、響應(yīng)速度快，但系統(tǒng)復(fù)雜且維護成本高。選擇執(zhí)行機構(gòu)時要根據(jù)控制要求、工作環(huán)境和成本等因素綜合考慮B.執(zhí)行機構(gòu)的類型對控制系統(tǒng)的性能沒有明顯影響，可以任意選擇C.執(zhí)行機構(gòu)只需要具備足夠的動力輸出，其他特點不重要D.一旦選擇了執(zhí)行機構(gòu)，就不能再更換或改進14、在計算機控制技術(shù)的多變量控制系統(tǒng)分析中，假設(shè)要研究多個輸入和多個輸出之間的復(fù)雜關(guān)系，以下哪種工具或方法是常用的？（）A.不使用任何分析工具，無法深入研究B.狀態(tài)空間法，通過建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程，能夠全面地描述多變量系統(tǒng)的動態(tài)特性，進行系統(tǒng)的性能分析和控制器設(shè)計C.只采用簡單的傳遞函數(shù)法，無法處理多變量系統(tǒng)D.不進行多變量系統(tǒng)分析，簡化為單變量系統(tǒng)15、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的PID控制器（PIDController），以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.PID控制器由比例（P）、積分（I）和微分（D）三個環(huán)節(jié)組成，通過調(diào)整這三個參數(shù)可以改善系統(tǒng)的控制性能B.比例環(huán)節(jié)主要影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，比例系數(shù)越大，響應(yīng)速度越快，但可能導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)增大C.積分環(huán)節(jié)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但積分作用過強可能使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩D.微分環(huán)節(jié)對系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較小，可以忽略不計，只依靠比例和積分環(huán)節(jié)就能滿足大多數(shù)控制需求16、對于計算機控制系統(tǒng)中的滯后補償（Dead-timeCompensation）技術(shù)，以下說法不準(zhǔn)確的是（）A.滯后現(xiàn)象會降低系統(tǒng)的控制性能，需要進行補償B.可以采用史密斯預(yù)估器（SmithPredictor）等方法來補償滯后C.滯后補償能夠完全消除滯后對系統(tǒng)的影響，使系統(tǒng)性能恢復(fù)到無滯后時的水平D.滯后補償?shù)男Ч艿侥Ｐ途群蛥?shù)變化的影響，需要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化17、對于計算機控制系統(tǒng)中的集散控制系統(tǒng)（DCS），以下說法錯誤的是：（）A.DCS是一種分布式控制系統(tǒng)，將控制功能分散到多個控制單元，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)集中監(jiān)控和管理B.DCS具有可靠性高、組態(tài)靈活、易于擴展等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)過程控制領(lǐng)域C.DCS的硬件和軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員進行安裝、調(diào)試和維護D.DCS已經(jīng)逐漸被淘汰，被更先進的計算機控制系統(tǒng)所取代，在現(xiàn)代工業(yè)控制中不再具有應(yīng)用價值18、在計算機控制的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中，根據(jù)土壤濕度、氣象條件等因素實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉是提高水資源利用效率的關(guān)鍵。當(dāng)需要根據(jù)不同區(qū)域的土壤濕度差異進行分區(qū)灌溉時，以下哪種傳感器布局和控制策略更合理？（）A.在每個分區(qū)均勻布置多個濕度傳感器，采用分區(qū)獨立控制B.在整個區(qū)域布置少量傳感器，采用統(tǒng)一控制C.隨機布置傳感器，不進行分區(qū)控制D.不安裝傳感器，按照固定時間進行灌溉19、在計算機控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)延遲對控制性能的影響，以下哪種分析是最深入和全面的？（）A.網(wǎng)絡(luò)延遲會導(dǎo)致控制信號的傳輸滯后，影響系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。延遲的不確定性還可能導(dǎo)致系統(tǒng)的振蕩和失穩(wěn)。為了減小網(wǎng)絡(luò)延遲的影響，可以采用預(yù)測控制、事件觸發(fā)控制等方法，同時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和硬件設(shè)施B.網(wǎng)絡(luò)延遲對控制性能的影響較小，可以通過增加緩沖區(qū)來解決，無需對控制算法進行特殊設(shè)計C.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，只要網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠大，就可以忽略網(wǎng)絡(luò)延遲的影響D.網(wǎng)絡(luò)延遲只影響數(shù)據(jù)的傳輸速度，不影響控制效果，因此在設(shè)計控制系統(tǒng)時無需考慮20、在計算機控制的智能溫室系統(tǒng)中，需要對室內(nèi)的溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)進行綜合控制。當(dāng)外界氣候條件變化劇烈時，以下哪種控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)溫室環(huán)境的快速穩(wěn)定調(diào)節(jié)？（）A.預(yù)測控制結(jié)合反饋控制B.模糊控制結(jié)合PID控制C.自適應(yīng)控制結(jié)合智能優(yōu)化算法D.以上都是二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述抗干擾控制器的設(shè)計方法。2、（本題5分）簡述計算機控制在智能洗衣機中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡述智能家居系統(tǒng)中的控制技術(shù)。4、（本題5分）簡述計算機控制系統(tǒng)中的智能PID控制方法。5、（本題5分）簡述控制系統(tǒng)的實驗研究方法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個智能交通系統(tǒng)中的不停車收費（ETC）智能控制系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計一個智能家居的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測與控制系統(tǒng)。3、（本題5分）設(shè)計一個智能交通系統(tǒng)中的匝道控制與誘導(dǎo)系統(tǒng)。4、（本題5分）針對一個熱電廠的脫硫脫硝系統(tǒng)，設(shè)計其運行參數(shù)和排放控制的系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計一個計算機控制的液位分布控制系統(tǒng)，控制液位在不同位置的高度。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討計算機控制系統(tǒng)中的離散化方法，如脈沖響應(yīng)不變法、雙