长春工业大学人文信息学院《自动控制原理》2024-2025学年第一学期期末试卷.doc

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长春工业大学人文信息学院《自动控制原理》2024-2025学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
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一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、计算机控制系统的性能指标包括准确性、快速性和稳定性等多个方面。以下关于性能指标的描述，哪一项是不准确的？（ ）
A. 准确性要求系统的输出能够精确地跟踪给定的输入信号，误差尽可能小
B. 快速性要求系统能够快速响应输入信号的变化，过渡过程时间短
C. 稳定性是系统正常工作的前提，而准确性和快速性则是在稳定的基础上进一步追求的目标
D. 性能指标之间是相互独立的，优化一个指标不会对其他指标产生影响

2、对于计算机控制系统中的分布式控制系统（DCS），以下叙述不准确的是（ ）
A. DCS 是一种将控制功能分散、管理功能集中的控制系统，它由多个控制站、操作站和通信网络组成
B. 各个控制站可以独立完成局部的控制任务，通过通信网络与操作站进行数据交换和协调控制
C. DCS 具有可靠性高、扩展性好、组态灵活等优点，广泛应用于大型工业过程控制领域
D. DCS 是一种完全独立的控制系统，与其他控制系统无法进行集成和通信

3、当利用计算机控制技术实现一个智能仓储物流系统时，需要对货物的分拣、搬运和存储进行自动化控制。为了提高系统的灵活性和适应性，以下哪种技术的应用是重要的？（ ）
A. 机器视觉引导技术，实现精准的货物识别和定位
B. 机器学习算法，优化物流流程
C. 柔性制造技术，适应不同规格的货物处理
D. 以上技术结合使用

4、计算机控制系统的抗干扰技术对于保证系统的稳定运行至关重要。关于抗干扰技术，以下描述不正确的是（ ）
A 干扰可以分为内部干扰和外部干扰，内部干扰主要来自系统内部的电路噪声和电磁辐射，外部干扰主要来自电源波动、空间电磁辐射和信号线引入的干扰等
B. 硬件抗干扰技术包括滤波、屏蔽、接地、隔离等方法，可以有效地抑制干扰信号的传播
C. 软件抗干扰技术包括数字滤波、指令冗余、软件陷阱等方法，可以提高系统的可靠性
D. 只要采用了先进的硬件设备和软件算法，就可以完全消除系统中的干扰，无需采取其他措施

5、在计算机局域网组建中，关于网络拓扑结构的选择，以下描述不准确的是：（ ）
A. 总线型拓扑结构中，所有节点都连接在一条总线上，易于扩展，但故障诊断和隔离较困难
B. 星型拓扑结构以中心节点为核心，连接其他节点，具有易于管理和故障隔离的优点，但中心节点故障可能导致整个网络瘫痪
C. 环型拓扑结构中，节点依次连接形成环形，数据沿一个方向传输，传输效率高，但某个节点故障会影响整个网络
D. 树型拓扑结构是星型拓扑的扩展，层次清晰，适用于大型网络，但结构复杂，成本较高，且对根节点的依赖性强，根节点一旦出现故障，整个网络将无法正常工作

6、在计算机控制技术的系统建模中，以下关于其方法和作用的描述，哪一个是恰当的？（ ）
A. 系统建模可以采用机理建模、实验建模或两者结合的方法。机理建模基于系统的物理和化学原理；实验建模通过输入输出数据辨识系统模型。建模的作用在于为控制系统的分析、设计和优化提供基础，帮助理解系统特性，预测系统行为
B. 系统建模是一项复杂且不准确的工作，对控制系统的设计没有实际帮助
C. 系统建模只需要在系统开发的初期进行，后续不需要更新和改进
D. 系统建模可以完全依赖数学公式，不需要考虑实际系统的特性

7、在计算机控制技术中，先进控制策略的研究不断推动着控制领域的发展。预测控制、自适应控制、鲁棒控制等为解决复杂工业过程的控制问题提供了新的方法。例如，在一个石油化工生产过程中，采用先进控制策略可以提高产品质量和生产效率。以下关于先进控制策略的说法，不正确的是：（ ）
A. 先进控制策略通常需要更多的计算资源和复杂的算法实现
B 先进控制策略在所有工业过程中都能取得显著的效果
C. 先进控制策略的应用需要结合实际系统的特点和需求
D. 对先进控制策略的性能评估需要综合考虑多个因素

8、在计算机控制系统的人机界面设计中，以下关于人机界面的功能和设计原则，哪种描述是不正确的？（ ）
A. 人机界面是操作人员与计算机控制系统进行交互的窗口，其功能包括数据显示、参数设置、报警提示、操作控制等
B. 人机界面的设计应遵循简洁、直观、易用、可靠等原则，以提高操作人员的工作效率和舒适度，减少操作失误
C. 可以采用图形化界面、触摸屏、语音交互等多种方式实现人机界面，以满足不同用户的需求和使用习惯
D. 人机界面的设计只需要考虑美观和个性化，不需要考虑操作人员的技能水平和工作环境，因为用户可以通过培训来适应界面

9、关于计算机控制系统中的先进控制策略（Advanced Control Strategy），以下说法不正确的是（ ）
A. 先进控制策略包括模糊控制、神经网络控制、预测控制等，用于解决复杂的控制问题
B. 这些策略通常基于人工智能、机器学习等技术，能够适应系统的不确定性和非线性特性
C. 先进控制策略的实现需要较高的计算资源和复杂的算法，在实际应用中受到一定限制
D. 传统的控制策略（如PID控制）已经能够满足所有控制需求，无需采用先进控制策略

10、在计算机控制的工业过程中，需要对大量的实时数据进行采集和处理。当数据采集的频率很高，且数据量巨大时，以下哪种数据存储和管理方式能够有效地提高数据处理的效率和查询速度？（ ）
A. 关系型数据库
B. 分布式文件系统
C. 实时数据库
D. 传统的文本文件

11、在计算机控制技术的运动控制系统中，以下关于其分类和应用的描述，哪一个是恰当的？（ ）
A. 运动控制系统包括点位控制系统、直线控制系统和轮廓控制系统等。点位控制系统要求准确到达目标位置；直线控制系统实现直线轨迹的控制；轮廓控制系统能够控制多轴协调运动，实现复杂的曲线轨迹。运动控制系统广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域
B. 运动控制系统的分类不重要，应用场景也比较单一
C. 运动控制系统只适用于高精度的工业设备，对一般的机械运动控制没有作用
D. 运动控制系统的发展已经成熟，没有进一步创新和改进的空间

12、关于计算机控制系统中的最优控制问题，在考虑性能指标的选择时，以下哪一个因素是最需要重点考虑的？（ ）
A. 性能指标应综合反映系统的控制精度、响应速度、能量消耗等方面的要求，同时要考虑实际系统的约束条件和可实现性
B. 性能指标的选择主要取决于控制算法的复杂度，应选择能够用简单算法实现的性能指标
C. 性能指标应尽量选择易于测量和计算的参数，以便于在实际控制中进行实时评估
D. 性能指标的选择可以随意，只要能够通过优化算法得到最优解即可

13、在计算机控制系统的节能控制（Energy-saving Control）策略中，以下叙述错误的是（ ）
A. 节能控制旨在降低系统的能耗，同时保证系统的性能和生产要求
B. 可以通过优化控制算法、调整设备运行状态等方式实现节能控制
C. 节能控制会增加系统的复杂性和成本，对企业的经济效益没有帮助
D. 随着能源成本的增加和环保要求的提高，节能控制在工业领域越来越受到重视

14、对于局域网中的网络服务质量（QoS）保障，以下说法不准确的是：（ ）
A. QoS 可以通过对网络流量进行分类、标记和调度，确保关键业务和应用的带宽和优先级，提高网络服务的质量
B. 可以根据数据包的源地址、目的地址、端口号、协议类型等因素对流量进行分类，为不同类型的流量分配不同的优先级
C. 拥塞控制算法和队列管理机制是实现 QoS 的重要手段，可以避免网络拥塞，保证高优先级流量的传输
D. 只要网络带宽足够大，就不需要考虑 QoS 问题，所有的应用和业务都能得到良好的服务

15、在计算机控制系统的软件设计中，选择合适的编程语言和开发工具对于提高开发效率和系统性能至关重要。当开发一个复杂的实时控制软件，要求高效执行和良好的可维护性时，以下哪种编程语言更合适？（ ）
A. C 语言，执行效率高
B. Python 语言，开发效率高但执行速度相对较慢
C. Java 语言，跨平台性好
D. 汇编语言，直接控制硬件但开发难度大

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）说明计算机控制在智能家居中的应用场景。

2、（本题5分）说明鲁棒控制的概念和意义。

3、（本题5分）阐述状态空间模型的表示方法和优势。

4、（本题5分）解释飞行器的姿态控制原理。

三、论述题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）计算机控制系统的先进控制策略在复杂工业过程中发挥着重要作用。请深入探讨自适应控制的原理和分类，如自校正控制、模型参考自适应控制等。分析自适应控制算法的实现和参数调整方法。结合实际的工业过程，如化工过程、电力系统等，说明自适应控制在应对系统参数变化和不确定性方面的优势，并讨论自适应控制在实际应用中可能遇到的困难和解决办法。

2、（本题5分）深入探讨计算机控制系统中的系统辨识技术。解释系统辨识的目的和方法，包括基于输入输出数据的辨识和基于模型结构的辨识。分析系统辨识的精度和可靠性影响因素，以及如何在实际控制系统中应用系统辨识来建立准确的模型。

3、（本题5分）在计算机控制技术中，先进控制算法如模型预测控制、自适应控制等正逐渐得到广泛应用。请详细阐述模型预测控制的基本原理和算法流程，包括预测模型、滚动优化和反馈校正等环节。分析模型预测控制在处理约束条件和多变量系统方面的优势。结合实际工业过程，讨论如何建立有效的预测模型，以及如何选择合适的优化算法来实现模型预测控制，并说明模型预测控制在实际应用中的挑战和应对策略。

4、（本题5分）全面论述计算机控制系统中的电动汽车驱动控制技术。介绍电动汽车的动力系统组成，分析电机驱动控制策略，如直流电机控制、交流电机控制等。探讨如何通过计算机控制系统提高电动汽车的性能和续航里程。

5、（本题5分）深入探讨计算机控制系统中的模型预测控制中的约束处理技术，分析如何在存在输入输出约束的情况下进行优化控制，保证系统的可行性和稳定性。

四、设计题（本大题共4个小题，共40分)
1、（本题10分）设计一个智能交通系统中的潮汐车道智能控制系统。

2、（本题10分）设计一个智能农业灌溉系统的控制策略，实现精准灌溉。

3、（本题10分）基于计算机控制，设计一个智能家居的温度和湿度自动调节系统。

4、（本题10分）设计一个计算机控制的光照强度控制系统，能够在 0 - 10000lux 范围内精确控制光照强度，精度为±100lux 。

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