北京理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1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、數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中的重要內(nèi)容。對于數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)，以下哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以通過連續(xù)控制系統(tǒng)的離散化方法，將成熟的連續(xù)控制算法轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制器B.直接數(shù)字設(shè)計(jì)方法直接根據(jù)離散系統(tǒng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，無需考慮連續(xù)系統(tǒng)的特性C.數(shù)字控制器的穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素，關(guān)系到系統(tǒng)的正常運(yùn)行D.數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)只需要考慮系統(tǒng)的性能指標(biāo)，無需考慮硬件實(shí)現(xiàn)的可行性2、在計(jì)算機(jī)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(jìn)行綜合控制。當(dāng)外界氣候條件變化劇烈時(shí)，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3、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4、對于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與處理，以下關(guān)于其重要性和方法的描述，哪一種是準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)采集與處理是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它為控制決策提供依據(jù)。通過傳感器獲取原始數(shù)據(jù)后，需要進(jìn)行濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和完整性對于控制系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，采用合適的數(shù)據(jù)處理算法可以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量B.數(shù)據(jù)采集與處理對控制系統(tǒng)的影響不大，可以簡單處理或忽略C.數(shù)據(jù)采集與處理只需要使用固定的方法和參數(shù)，不需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整D.數(shù)據(jù)采集與處理只關(guān)注數(shù)據(jù)的采集，不需要進(jìn)行后續(xù)的分析和利用5、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6、對于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的虛擬儀器（VirtualInstrument）技術(shù)，以下觀點(diǎn)不正確的是（）A.虛擬儀器通過軟件將計(jì)算機(jī)與測量硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)儀器的功能B.具有靈活性高、開發(fā)成本低、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)C.虛擬儀器完全取代了傳統(tǒng)的物理儀器，不再需要使用傳統(tǒng)儀器進(jìn)行測量和控制D.虛擬儀器的開發(fā)需要掌握一定的編程語言和測量原理知識(shí)7、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)選擇中，以下關(guān)于其特點(diǎn)和考慮因素的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有任務(wù)調(diào)度的及時(shí)性、確定性和可靠性等特點(diǎn)。在選擇實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的硬實(shí)時(shí)或軟實(shí)時(shí)要求、任務(wù)數(shù)量和優(yōu)先級(jí)、內(nèi)存管理、中斷響應(yīng)時(shí)間等因素。合適的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠保障計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能B.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的選擇對計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，不需要專門的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)D.一旦選擇了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，就不能再更換或升級(jí)8、對于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制器算法優(yōu)化，以下關(guān)于其目標(biāo)和方法的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.控制器算法優(yōu)化的目標(biāo)是提高控制精度、加快響應(yīng)速度、降低計(jì)算復(fù)雜度等，方法包括改進(jìn)控制結(jié)構(gòu)、調(diào)整參數(shù)、采用先進(jìn)的控制理論等，以適應(yīng)不同的控制對象和控制要求B.控制器算法優(yōu)化不重要，原始算法通常就能滿足要求C.控制器算法優(yōu)化只需要改變參數(shù)，不需要改變控制結(jié)構(gòu)D.先進(jìn)的控制理論在實(shí)際應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)，不適合用于控制器算法優(yōu)化9、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成方面，以下關(guān)于系統(tǒng)集成的目標(biāo)和方法，哪種說法是不準(zhǔn)確的？（）A.系統(tǒng)集成的目標(biāo)是將不同的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信等要素整合為一個(gè)協(xié)調(diào)工作的整體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能和性能優(yōu)化B.系統(tǒng)集成的方法包括硬件集成、軟件集成、網(wǎng)絡(luò)集成、數(shù)據(jù)集成等，需要綜合考慮系統(tǒng)的兼容性、開放性、可擴(kuò)展性等因素C.在系統(tǒng)集成過程中，需要進(jìn)行系統(tǒng)測試、聯(lián)調(diào)、優(yōu)化等工作，確保各個(gè)子系統(tǒng)之間能夠無縫協(xié)作，達(dá)到預(yù)期的效果D.系統(tǒng)集成只需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中不需要進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化10、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的PID控制器參數(shù)整定中，以下關(guān)于Ziegler-Nichols整定方法的描述，不正確的是哪一項(xiàng)？（）A.Ziegler-Nichols整定方法是一種基于系統(tǒng)開環(huán)階躍響應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)整定方法，通過實(shí)驗(yàn)獲取系統(tǒng)的特性參數(shù)，然后計(jì)算出PID控制器的參數(shù)B.該方法簡單易行，適用于許多工業(yè)過程控制，但對于一些復(fù)雜系統(tǒng)或具有特殊要求的系統(tǒng)，可能無法得到理想的控制效果C.Ziegler-Nichols整定方法考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性等性能指標(biāo)，能夠提供一組較為合理的初始參數(shù)D.一旦使用Ziegler-Nichols整定方法得到了PID控制器的參數(shù)，就不需要再進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，系統(tǒng)就能達(dá)到最佳控制效果11、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求（Real-timeRequirement）中，以下說法錯(cuò)誤的是：（）A.實(shí)時(shí)性是指系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對輸入信號(hào)的處理和輸出響應(yīng)B.對于不同的應(yīng)用場景，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求不同C.提高系統(tǒng)的硬件性能和優(yōu)化軟件算法可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性D.只要系統(tǒng)的響應(yīng)速度足夠快，就一定滿足實(shí)時(shí)性要求12、在計(jì)算機(jī)控制的生物發(fā)酵過程中，控制溫度、pH值和溶氧等參數(shù)對于發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量有著重要影響。當(dāng)發(fā)酵過程具有時(shí)變和非線性特性時(shí)，以下哪種控制方法更能實(shí)現(xiàn)有效的過程控制？（）A.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)B.專家控制，依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)C.傳統(tǒng)PID控制，經(jīng)典控制方法D.放棄控制，讓發(fā)酵過程自然進(jìn)行13、在計(jì)算機(jī)控制的半導(dǎo)體制造工藝中，需要對溫度、氣體流量、壓力等多個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行高精度控制。當(dāng)工藝要求不斷提高，對控制精度的要求達(dá)到亞微米級(jí)別時(shí)，以下哪種先進(jìn)控制技術(shù)能夠滿足需求？（）A.預(yù)測控制B.滑模控制C.自抗擾控制D.以上都是14、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)時(shí)，對系統(tǒng)的安全性和可靠性要求極高。為了確保患者的安全和治療效果，以下哪種措施是必不可少的？（）A.采用多重備份和冗余設(shè)計(jì)B.進(jìn)行嚴(yán)格的軟件和硬件測試C.遵循相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范D.以上都是15、在計(jì)算機(jī)控制的水處理系統(tǒng)中，水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測和控制對于保證出水質(zhì)量至關(guān)重要。當(dāng)需要同時(shí)控制多個(gè)水質(zhì)參數(shù)（如pH值、溶解氧含量）時(shí)，以下哪種多變量控制方法更能有效地維持水質(zhì)穩(wěn)定？（）A.解耦控制，消除變量之間的相互影響B(tài).協(xié)調(diào)控制，統(tǒng)籌各參數(shù)的控制目標(biāo)C.獨(dú)立控制，分別對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)控制D.不進(jìn)行控制，任由水質(zhì)參數(shù)自由變化二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡述計(jì)算機(jī)控制在冶金行業(yè)的應(yīng)用。2、（本題5分）闡述智能家居中的安防控制技術(shù)。3、（本題5分）說明離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法。4、（本題5分）簡述采樣定理在離散控制中的作用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入探討計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的生物啟發(fā)式控制算法，解釋生物神經(jīng)系統(tǒng)、群體行為等對控制算法的啟發(fā)，分析相關(guān)算法在復(fù)雜系統(tǒng)控制中的應(yīng)用。討論生物啟發(fā)式控制算法的自適應(yīng)性和魯棒性，結(jié)合一個(gè)機(jī)器人自主導(dǎo)航任務(wù)，說明如何利用生物啟發(fā)實(shí)現(xiàn)智能控制。2、（本題5分）深入研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的智能家居控制技術(shù)，解釋智能家居系統(tǒng)的組成（傳感器網(wǎng)絡(luò)、控制器、執(zhí)行器）和通信協(xié)議（Zigbee、藍(lán)牙、Wi-Fi）。分析智能家居系統(tǒng)中的能源管理、環(huán)境控制和安全防范功能，討論如何根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)個(gè)性化的智能家居控制方案。3、（本題5分）全面論述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的智能交通控制。闡述智能交通系統(tǒng)中的交通信號(hào)控制、車輛導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛等方面的控制技術(shù)。分析如何利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提高交通效率、減少擁堵和保障交通安全，以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)。4、（本題5分）深入探討計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，包括PROFINET、ETHERCAT等，分析其性能特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢。5、（本題5分）全面剖析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)性能評估指標(biāo)，包括穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等，討論如何根據(jù)這些指標(biāo)來評價(jià)系統(tǒng)性能和