塔里木大學(xué)《控制工程基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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2分，共40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、在計算機控制系統(tǒng)的算法優(yōu)化方面，以下關(guān)于其目的和方法的描述，不正確的是哪一項？（）A.算法優(yōu)化的目的是提高系統(tǒng)的控制性能、降低計算復(fù)雜度、減少資源占用，以滿足實時性和高效性的要求B.常見的算法優(yōu)化方法包括代碼優(yōu)化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、算法改進、并行計算等C.算法優(yōu)化只需要考慮計算效率，不需要考慮算法的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性D.在進行算法優(yōu)化時，需要綜合考慮系統(tǒng)的性能、成本和可實現(xiàn)性等因素，選擇合適的優(yōu)化方案2、在計算機控制系統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)選擇中，以下關(guān)于其特點和考慮因素的描述，哪一項是正確的？（）A.實時操作系統(tǒng)具有任務(wù)調(diào)度的及時性、確定性和可靠性等特點。在選擇實時操作系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)的硬實時或軟實時要求、任務(wù)數(shù)量和優(yōu)先級、內(nèi)存管理、中斷響應(yīng)時間等因素。合適的實時操作系統(tǒng)能夠保障計算機控制系統(tǒng)的實時性能B.實時操作系統(tǒng)的選擇對計算機控制系統(tǒng)的性能影響不大，可以隨意選擇C.任何通用操作系統(tǒng)都可以作為計算機控制系統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)，不需要專門的實時操作系統(tǒng)D.一旦選擇了實時操作系統(tǒng)，就不能再更換或升級3、在計算機控制系統(tǒng)的節(jié)能控制（Energy-savingControl）策略中，以下敘述錯誤的是（）A.節(jié)能控制旨在降低系統(tǒng)的能耗，同時保證系統(tǒng)的性能和生產(chǎn)要求B.可以通過優(yōu)化控制算法、調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)等方式實現(xiàn)節(jié)能控制C.節(jié)能控制會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，對企業(yè)的經(jīng)濟效益沒有幫助D.隨著能源成本的增加和環(huán)保要求的提高，節(jié)能控制在工業(yè)領(lǐng)域越來越受到重視4、在計算機控制的造紙生產(chǎn)過程中，需要對紙張的厚度、濕度等進行均勻控制。當(dāng)生產(chǎn)線上存在多個控制環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)時，以下哪種控制結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)整體的優(yōu)化控制？（）A.串級控制B.比值控制C.均勻控制D.以上都是5、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，以下哪種說法是不準(zhǔn)確的？（）A.A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，D/A轉(zhuǎn)換是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，它們是計算機控制系統(tǒng)與外部模擬世界進行交互的關(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)會影響系統(tǒng)的測量和控制精度C.D/A轉(zhuǎn)換器的輸出通常存在一定的誤差和非線性，需要進行校準(zhǔn)和補償，以提高輸出的準(zhǔn)確性D.在選擇A/D和D/A轉(zhuǎn)換器時，只需要考慮其價格和接口形式，性能指標(biāo)不是很重要6、在計算機控制系統(tǒng)的輸入輸出接口技術(shù)中，以下關(guān)于并行接口和串行接口的比較，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.并行接口一次可以傳輸多個比特的數(shù)據(jù)，傳輸速度快，但需要較多的數(shù)據(jù)線，適用于短距離、高速的數(shù)據(jù)傳輸B.串行接口一次只傳輸一個比特的數(shù)據(jù)，傳輸速度相對較慢，但只需要少數(shù)幾根數(shù)據(jù)線，適用于長距離、低速的數(shù)據(jù)傳輸C.并行接口的線路復(fù)雜，成本高，抗干擾能力差；串行接口的線路簡單，成本低，抗干擾能力強D.在現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng)中，由于串行接口的速度不斷提高，已經(jīng)完全取代了并行接口，不再使用并行接口進行數(shù)據(jù)傳輸7、當(dāng)設(shè)計一個計算機控制的電梯系統(tǒng)時，需要考慮乘客的舒適性、安全性和運行效率。為了實現(xiàn)平穩(wěn)的啟停和準(zhǔn)確的樓層定位，以下哪種控制方法是常用的？（）A.變頻調(diào)速控制，調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速B.閉環(huán)位置控制，精確控制電梯的位置C.智能群控算法，優(yōu)化多部電梯的運行調(diào)度D.以上方法結(jié)合使用8、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的過程監(jiān)控（ProcessMonitoring）系統(tǒng)，以下說法錯誤的是（）A.過程監(jiān)控系統(tǒng)用于實時監(jiān)測生產(chǎn)過程中的參數(shù)和狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況B.可以采用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)（DCS）來實現(xiàn)過程監(jiān)控C.過程監(jiān)控系統(tǒng)只提供數(shù)據(jù)顯示和報警功能，不能對生產(chǎn)過程進行控制和調(diào)整D.有效的過程監(jiān)控可以提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量和減少事故發(fā)生9、在計算機控制系統(tǒng)的實時性要求較高的情況下，如果要減少系統(tǒng)的響應(yīng)時間和提高控制的及時性，以下哪個方面的優(yōu)化是關(guān)鍵的？（）A.優(yōu)化算法的計算復(fù)雜度B.提高硬件的處理速度C.改進操作系統(tǒng)的調(diào)度策略D.以上都是10、對于一個計算機控制的自動化生產(chǎn)線升級項目，需要在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進行改造和優(yōu)化。在評估可行性和制定方案時，以下哪個因素是首要考慮的？（）A.新設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性B.升級成本和預(yù)期收益C.技術(shù)的先進性和成熟度D.對生產(chǎn)流程的影響和調(diào)整難度11、在計算機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線技術(shù)中，以下哪種現(xiàn)場總線在實時性要求較高的場合應(yīng)用廣泛？（）A.CAN總線，其具有較高的實時性和可靠性，短幀結(jié)構(gòu)和優(yōu)先級機制能夠確保關(guān)鍵信息的及時傳輸，廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)自動化等領(lǐng)域?qū)崟r性要求較高的場合B.PROFIBUS總線，雖然功能強大，但實時性一般C.MODBUS總線，主要用于簡單的控制場景，實時性較差D.所有現(xiàn)場總線的實時性都差不多，沒有明顯區(qū)別12、在計算機控制的醫(yī)療設(shè)備中，如輸液泵、呼吸機等，需要保證控制的精度和安全性。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時，以下哪種報警和保護機制能夠及時有效地保障患者的生命安全？（）A.聲光報警B.自動停機C.緊急呼叫D.以上都是13、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的分布式控制系統(tǒng)（DCS），在實現(xiàn)系統(tǒng)的分散控制和集中管理時，以下哪一項技術(shù)是最為關(guān)鍵的？（）A.采用先進的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，確保各個控制節(jié)點之間的數(shù)據(jù)實時、準(zhǔn)確、可靠地傳輸，實現(xiàn)分散控制的協(xié)同工作；同時，利用中央監(jiān)控系統(tǒng)對整個系統(tǒng)進行集中管理和優(yōu)化調(diào)度B.分布式控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件平臺的選擇，決定了系統(tǒng)的性能和可擴展性C.分布式控制系統(tǒng)中，控制算法的分散化設(shè)計和優(yōu)化是實現(xiàn)分散控制的關(guān)鍵，而集中管理主要依賴于數(shù)據(jù)庫技術(shù)D.分布式控制系統(tǒng)的可靠性主要取決于單個控制節(jié)點的性能，因此應(yīng)重點提高節(jié)點的可靠性14、在計算機控制系統(tǒng)的可靠性評估中，以下關(guān)于可靠性指標(biāo)和評估方法的描述，哪一項是恰當(dāng)?shù)?？（）A.可靠性指標(biāo)如平均無故障時間（MTBF）、故障率等用于衡量系統(tǒng)的可靠性，評估方法包括故障樹分析、可靠性框圖等，通過對系統(tǒng)的硬件、軟件和環(huán)境進行綜合分析，預(yù)測系統(tǒng)的可靠性水平B.可靠性評估只是理論上的計算，對實際系統(tǒng)的可靠性提升沒有幫助C.只要系統(tǒng)在短期內(nèi)沒有出現(xiàn)故障，就可以認(rèn)為其可靠性高，不需要進行評估D.可靠性評估方法復(fù)雜且不準(zhǔn)確，沒有實際應(yīng)用價值15、計算機控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括準(zhǔn)確性、快速性和穩(wěn)定性等多個方面。以下關(guān)于性能指標(biāo)的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.準(zhǔn)確性要求系統(tǒng)的輸出能夠精確地跟蹤給定的輸入信號，誤差盡可能小B.快速性要求系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，過渡過程時間短C.穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的前提，而準(zhǔn)確性和快速性則是在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進一步追求的目標(biāo)D.性能指標(biāo)之間是相互獨立的，優(yōu)化一個指標(biāo)不會對其他指標(biāo)產(chǎn)生影響16、在計算機控制技術(shù)中，模型預(yù)測控制（MPC）是一種基于模型的先進控制方法。它通過預(yù)測系統(tǒng)未來的輸出，并根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)計算控制輸入。例如，在化工過程控制中，MPC可以有效地處理多變量、約束等復(fù)雜問題。以下關(guān)于模型預(yù)測控制的說法，準(zhǔn)確的是：（）A.MPC不需要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，依靠經(jīng)驗即可進行控制B.MPC的計算量較大，實時性要求較高的系統(tǒng)可能不適用C.MPC只能用于線性系統(tǒng)，對于非線性系統(tǒng)無法應(yīng)用D.MPC的控制效果不受模型誤差和不確定性的影響17、在計算機控制技術(shù)中，故障診斷與容錯控制是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段。通過對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測和分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障并采取相應(yīng)的措施。例如，在一個電力系統(tǒng)中，對變壓器、斷路器等設(shè)備進行實時監(jiān)測和故障診斷。以下關(guān)于故障診斷與容錯控制的說法，準(zhǔn)確的是：（）A.故障診斷只能基于硬件檢測，軟件分析無法實現(xiàn)B.容錯控制可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動切換到備用設(shè)備或采取降級運行模式C.故障診斷和容錯控制技術(shù)對于提高系統(tǒng)的可用性沒有幫助D.只要系統(tǒng)設(shè)計合理，就不會出現(xiàn)故障，不需要進行故障診斷和容錯控制18、在計算機控制技術(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，哪一個是恰當(dāng)?shù)?？（）A.自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的運行情況和環(huán)境變化自動調(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)控制適用于具有時變特性、不確定性的系統(tǒng)，如航空航天、工業(yè)過程控制等領(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)控制只適用于簡單的線性系統(tǒng)，對復(fù)雜系統(tǒng)無效D.自適應(yīng)控制的原理復(fù)雜，難以理解和實現(xiàn)，不具有實際應(yīng)用價值19、對于一個計算機控制的船舶自動駕駛系統(tǒng)，需要應(yīng)對復(fù)雜的海洋環(huán)境和多變的航行條件。以下哪種傳感器和導(dǎo)航技術(shù)的組合是至關(guān)重要的？（）A.全球定位系統(tǒng)（GPS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和雷達B.聲納、電子海圖和風(fēng)速傳感器C.羅盤、測深儀和衛(wèi)星通信設(shè)備D.以上組合綜合運用20、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信（NetworkCommunication），以下說法不正確的是：（）A.網(wǎng)絡(luò)通信可以實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)中各個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享B.常見的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有TCP/IP、CAN總線、Modbus等C.網(wǎng)絡(luò)通信的實時性和可靠性對于控制系統(tǒng)的性能至關(guān)重要D.計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信不需要考慮安全性問題二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述預(yù)測控制在工業(yè)過程中的應(yīng)用實例。2、（本題5分）解釋計算機控制系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù)。3、（本題5分）簡述計算機控制在智能水表中的應(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)計一個機器人的體操表演動作控制系統(tǒng)。2、（本題5分）針對一個熱電廠的除氧器，設(shè)計其水位和壓力的控制系統(tǒng)。3、（本題5分）基于計算機控制技術(shù)，設(shè)計一個糧倉的溫度、濕度和蟲害監(jiān)測與防治系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計一個計算機控制的流量分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)流量在管道內(nèi)的均勻分布。5、（本題5分）為芯片生產(chǎn)車間的光刻機設(shè)計一個計算機控制的曝光強度和位置精度控制系統(tǒng)。四、論述題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）計算機控制系統(tǒng)的性能監(jiān)測與診斷工具對于及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障和性能下降具有重要作用。請全面論述常見的性能監(jiān)測指標(biāo)和診斷方法，如系統(tǒng)響應(yīng)時間分析、頻譜分析、故障樹分析等。分析性能監(jiān)測與診