晉中師范高等?？茖W(xué)?！毒€性系統(tǒng)理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁晉中師范高等專科學(xué)校

《線性系統(tǒng)理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、對于計算機控制系統(tǒng)中的傳感器和變送器，以下關(guān)于其作用和選型要點的描述，哪一項是正確的？（）A.傳感器用于檢測物理量并將其轉(zhuǎn)換為電信號，變送器則將電信號放大和標(biāo)準化，選型時主要考慮測量范圍和精度，對響應(yīng)時間和穩(wěn)定性要求不高B.傳感器和變送器的作用是將非電量轉(zhuǎn)換為電量，選型時需要綜合考慮測量范圍、精度、響應(yīng)時間、穩(wěn)定性、工作環(huán)境等因素，以確保準確可靠地獲取被控對象的信息C.傳感器和變送器在系統(tǒng)中作用不大，隨便選擇即可滿足控制要求D.選型時只需關(guān)注價格，選擇價格低廉的傳感器和變送器就能滿足一般控制需求2、對于計算機控制系統(tǒng)中的無線控制技術(shù)（WirelessControlTechnology），以下觀點不正確的是（）A.無線控制技術(shù)可以擺脫線纜的束縛，實現(xiàn)靈活的遠程控制B.常見的無線控制技術(shù)有藍牙、Wi-Fi、Zigbee等C.無線控制技術(shù)存在信號不穩(wěn)定、易受干擾、安全性差等問題D.無線控制技術(shù)在所有控制場景中都優(yōu)于有線控制技術(shù)，應(yīng)優(yōu)先選擇3、在計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，系統(tǒng)建模是重要的基礎(chǔ)工作。關(guān)于系統(tǒng)建模，以下說法錯誤的是（）A.可以采用機理建模的方法，根據(jù)被控對象的物理和化學(xué)規(guī)律建立數(shù)學(xué)模型B.實驗建模方法通過對被控對象進行實驗測試，獲取輸入輸出數(shù)據(jù)，然后運用系統(tǒng)辨識的方法建立數(shù)學(xué)模型C.建立的數(shù)學(xué)模型越復(fù)雜、越精確，對計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計就越有利D.在實際應(yīng)用中，往往需要根據(jù)具體情況選擇合適的建模方法，并對模型進行適當(dāng)?shù)暮喕徒?、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的先進控制策略（AdvancedControlStrategy），以下說法不正確的是（）A.先進控制策略包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測控制等，用于解決復(fù)雜的控制問題B.這些策略通?；谌斯ぶ悄堋C器學(xué)習(xí)等技術(shù)，能夠適應(yīng)系統(tǒng)的不確定性和非線性特性C.先進控制策略的實現(xiàn)需要較高的計算資源和復(fù)雜的算法，在實際應(yīng)用中受到一定限制D.傳統(tǒng)的控制策略（如PID控制）已經(jīng)能夠滿足所有控制需求，無需采用先進控制策略5、在計算機控制技術(shù)中，先進控制策略不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于先進控制策略的描述，哪一項是不正確的？（）A.預(yù)測控制通過預(yù)測系統(tǒng)未來的輸出，提前采取控制措施，提高控制性能B.自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的變化自動調(diào)整控制器的參數(shù)，適應(yīng)不同的工況C.魯棒控制在系統(tǒng)存在不確定性和干擾的情況下，仍能保持較好的控制效果D.先進控制策略雖然性能優(yōu)越，但計算復(fù)雜度高，不適合在實時性要求高的系統(tǒng)中應(yīng)用6、在計算機控制系統(tǒng)的節(jié)能控制策略中，以下哪種方法能夠顯著降低系統(tǒng)能耗？（）A.不采取任何節(jié)能措施，讓系統(tǒng)一直處于全速運行狀態(tài)B.采用智能調(diào)速技術(shù)（如變頻調(diào)速）、優(yōu)化控制算法（如根據(jù)負載調(diào)整輸出）、合理安排設(shè)備運行時間等方法，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)，在滿足控制要求的前提下，顯著降低系統(tǒng)的能耗C.節(jié)能控制會影響系統(tǒng)的性能，不應(yīng)該采用D.只要降低設(shè)備的運行功率，就能實現(xiàn)節(jié)能7、在計算機控制的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中，需要根據(jù)井下的瓦斯?jié)舛?、人員分布等情況自動調(diào)節(jié)通風(fēng)量。當(dāng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜且存在多個通風(fēng)機聯(lián)合工作時，以下哪種通風(fēng)控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)有效的風(fēng)量分配和節(jié)能運行？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上都是8、當(dāng)利用計算機控制技術(shù)實現(xiàn)一個倉儲管理系統(tǒng)時，需要對貨物的入庫、出庫和庫存進行精確控制和管理。為了提高倉儲效率和減少錯誤，以下哪種技術(shù)的應(yīng)用是重要的？（）A.射頻識別（RFID）技術(shù)，自動識別貨物信息B.數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，存儲和處理大量數(shù)據(jù)C.自動化搬運設(shè)備的控制技術(shù)，實現(xiàn)貨物的自動搬運D.以上技術(shù)結(jié)合使用，實現(xiàn)倉儲的智能化管理9、對于一個采用計算機控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，為了實現(xiàn)最大功率跟蹤和穩(wěn)定的電能輸出，需要綜合考慮風(fēng)速變化、機械傳動和電力電子等多個環(huán)節(jié)。以下哪種控制策略在應(yīng)對風(fēng)速的快速變化方面具有優(yōu)勢？（）A.基于模型預(yù)測的控制，提前預(yù)測風(fēng)速變化并調(diào)整控制B.滑?？刂?，具有較強的魯棒性和抗干擾能力C.比例諧振控制，針對特定頻率的信號進行有效控制D.模糊自適應(yīng)控制，根據(jù)經(jīng)驗和規(guī)則自動調(diào)整控制策略10、在計算機控制系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方面，如果系統(tǒng)中的某個傳感器發(fā)生故障，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準確，以下哪種方法能夠及時檢測到故障并采取相應(yīng)的容錯措施？（）A.基于硬件冗余的方法，使用多個相同傳感器進行對比B.基于模型的方法，通過模型預(yù)測值與實際測量值的差異判斷C.基于信號處理的方法，分析測量信號的特征來檢測故障D.以上方法結(jié)合使用，提高故障診斷的準確性和可靠性11、對于計算機控制系統(tǒng)中的工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用，在考慮其與傳統(tǒng)現(xiàn)場總線的比較時，以下哪一項優(yōu)勢是最為突出的？（）A.工業(yè)以太網(wǎng)具有更高的帶寬、更遠的傳輸距離、更好的兼容性和開放性，能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)量、高速通信和互操作性的需求B.工業(yè)以太網(wǎng)的安裝和維護成本低于傳統(tǒng)現(xiàn)場總線，因為其使用的線纜和連接器更為常見和便宜C.傳統(tǒng)現(xiàn)場總線在實時性和確定性方面優(yōu)于工業(yè)以太網(wǎng)，因此在對實時性要求極高的場合，工業(yè)以太網(wǎng)不適用D.工業(yè)以太網(wǎng)的安全性不如傳統(tǒng)現(xiàn)場總線，容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊和干擾12、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13、計算機控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計是確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。以下關(guān)于可靠性設(shè)計的描述，錯誤的是（）A.可以采用冗余技術(shù)，如硬件冗余、軟件冗余和信息冗余，提高系統(tǒng)的可靠性B.對關(guān)鍵部件進行故障診斷和預(yù)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障并采取相應(yīng)的措施C.合理選擇元器件和設(shè)備，進行嚴格的質(zhì)量控制和可靠性測試D.為了降低成本，可以適當(dāng)降低系統(tǒng)的可靠性要求14、在計算機控制技術(shù)中，關(guān)于控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，以下哪種描述是較為全面和準確的？（）A.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)僅包括穩(wěn)定性，只要系統(tǒng)穩(wěn)定，其他方面都不重要B.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)涵蓋了穩(wěn)定性、準確性和快速性。穩(wěn)定性確保系統(tǒng)在受到干擾后能夠恢復(fù)到平衡狀態(tài)；準確性要求系統(tǒng)的輸出能夠精確地跟蹤給定的輸入信號；快速性則強調(diào)系統(tǒng)的響應(yīng)速度要快，以滿足實時性的要求C.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)只關(guān)注快速性，越快越好，不考慮穩(wěn)定性和準確性D.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)不包括穩(wěn)定性，而主要是精度和響應(yīng)時間15、在計算機控制系統(tǒng)的組成部分中，關(guān)于傳感器（Sensor）的作用，以下描述不正確的是：（）A.傳感器用于檢測被控對象的各種物理量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號B.傳感器的精度和響應(yīng)速度對控制系統(tǒng)的性能有重要影響C.不同類型的傳感器可以測量不同的物理量，如溫度、壓力、位移等D.傳感器輸出的信號可以直接被控制器處理，無需進行任何轉(zhuǎn)換和調(diào)理16、在計算機控制的污水處理廠中，需要對生物反應(yīng)池中的溶解氧濃度進行精確控制。當(dāng)進水水質(zhì)和水量波動較大時，以下哪種控制方法能夠更快速地響應(yīng)變化，維持溶解氧濃度在合適的范圍內(nèi)？（）A.模糊PID控制B.自適應(yīng)模糊控制C.專家系統(tǒng)控制D.以上都是17、計算機控制系統(tǒng)中的人機交互界面（HMI）為操作人員提供了與系統(tǒng)交互的途徑。以下關(guān)于HMI的描述，哪一項是不準確的？（）A.HMI應(yīng)該具有直觀、簡潔、易于操作的特點，方便操作人員進行監(jiān)控和控制B.圖形化顯示能夠直觀地展示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，幫助操作人員快速做出決策C.HMI可以支持多種輸入方式，如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等，滿足不同用戶的需求D.HMI的設(shè)計對系統(tǒng)性能沒有影響，只需要關(guān)注界面的美觀和易用性18、在設(shè)計一個計算機控制系統(tǒng)的人機界面時，需要考慮操作人員的使用習(xí)慣和工作效率。如果系統(tǒng)需要顯示大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)和圖形，以下哪種界面設(shè)計原則對于提高操作人員的信息獲取和決策能力最為關(guān)鍵？（）A.簡潔明了B.色彩搭配協(xié)調(diào)C.布局合理D.交互性強19、在計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，如果要求系統(tǒng)具有良好的可擴展性和可維護性，以下哪種編程架構(gòu)和方法是應(yīng)該優(yōu)先采用的？（）A.面向過程編程，按功能模塊劃分程序B.面向?qū)ο缶幊?，封裝數(shù)據(jù)和操作C.結(jié)構(gòu)化編程，使用順序、選擇和循環(huán)結(jié)構(gòu)D.函數(shù)式編程，強調(diào)函數(shù)的組合和純函數(shù)20、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與處理，在保證數(shù)據(jù)準確性和可靠性方面，以下哪一種措施是最為重要的？（）A.選擇合適的傳感器和變送器，確保其精度和穩(wěn)定性滿足要求；采用有效的信號調(diào)理電路，去除噪聲和干擾；采用合適的數(shù)據(jù)采集卡和采集算法，保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性B.增加數(shù)據(jù)采集的頻率，即使采集到大量冗余數(shù)據(jù)，也能通過后期處理得到準確的結(jié)果C.忽略數(shù)據(jù)中的異常值和錯誤數(shù)據(jù)，認為它們對系統(tǒng)的影響不大D.數(shù)據(jù)采集與處理過程中，應(yīng)盡量簡化硬件和軟件設(shè)計，以降低成本和提高效率，準確性和可靠性可以在一定程度上犧牲21、對于計算機控制系統(tǒng)的無線控制（WirelessControl）技術(shù)，以下哪種說法是錯誤的？（）A.無線控制可以擺脫線纜的束縛，實現(xiàn)更靈活的控制方式B.藍牙、Zigbee、Wi-Fi等是常見的無線控制技術(shù)C.無線控制的信號傳輸容易受到干擾和距離限制D.無線控制技術(shù)在安全性和可靠性方面已經(jīng)完全達到了有線控制的水平22、對于計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理技術(shù)，以下關(guān)于其在控制中的作用和方法的描述，哪一種是準確的？（）A.數(shù)字信號處理技術(shù)在計算機控制系統(tǒng)中用于信號的濾波、變換、特征提取等。通過離散傅里葉變換、數(shù)字濾波器設(shè)計等方法，可以提高信號的質(zhì)量和有用信息的提取，為控制決策提供更準確的數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理技術(shù)有助于改善系統(tǒng)的抗干擾能力和控制精度B.數(shù)字信號處理技術(shù)對計算機控制系統(tǒng)的性能提升作用不大，可以忽略C.數(shù)字信號處理技術(shù)只適用于特定類型的控制系統(tǒng)，應(yīng)用范圍有限D(zhuǎn).數(shù)字信號處理技術(shù)的方法復(fù)雜，計算量大，不適合在實時控制系統(tǒng)中應(yīng)用23、在計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型（StateSpaceModel）表示和分析中，以下敘述不準確的是（）A.狀態(tài)空間模型能夠全面描述系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和外部輸入輸出關(guān)系B.通過狀態(tài)空間模型，可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性和可觀性等特性C.狀態(tài)空間模型的求解需要一定的數(shù)學(xué)知識和計算方法，如矩陣運算和線性代數(shù)D.狀態(tài)空間模型只適用于線性系統(tǒng)，對于非線性系統(tǒng)無法進行描述和分析24、在計算機控制技術(shù)的分布式控制系統(tǒng)（DCS）中，以下關(guān)于其結(jié)構(gòu)和特點的描述，哪一項是正確的？（）A.DCS采用分層分布式結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)場控制層、監(jiān)控層和管理層，具有分散控制、集中管理、可靠性高、開放性好等特點，適用于大型工業(yè)過程的控制B.DCS結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，不如集中式控制系統(tǒng)實用C.DCS的各層之間相互獨立，沒有信息交互D.DCS已經(jīng)過時，被新的控制系統(tǒng)所取代25、在計算機控制技術(shù)中，抗干擾技術(shù)是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要措施。干擾可能來自系統(tǒng)內(nèi)部，也可能來自外部環(huán)境。例如，電磁干擾、電源波動、噪聲等都可能影響系統(tǒng)的正常工作。以下關(guān)于抗干擾技術(shù)的說法，錯誤的是：（）A.硬件抗干擾措施如濾波、屏蔽、接地等可以有效減少干擾的影響B(tài).軟件抗干擾技術(shù)如數(shù)字濾波、指令冗余、軟件陷阱等也能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.只要系統(tǒng)的硬件設(shè)計合理，就不需要考慮軟件抗干擾措施D.綜合運用硬件和軟件抗干擾技術(shù)可以更好地保障系統(tǒng)的可靠運行二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的區(qū)別。2、（本題5分）闡述多變量系統(tǒng)的極點配置問題。3、（本題5分）什么是計算機控制網(wǎng)絡(luò)？其主要特點有哪些？4、（本題5分）簡述控制系統(tǒng)的仿真技術(shù)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個計算機控制的扭矩控制系統(tǒng)，確保扭矩在0-500N·m范圍內(nèi)精確控制，誤差在±5N·m以內(nèi)。2、（本題5分）設(shè)計一個智能家居的智能安防監(jiān)控視頻存儲與檢索系統(tǒng)。3、（本題5分）設(shè)計一個計算機控制的磁場強度分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)磁場在空間內(nèi)的分布。4、（本題5分）針對一個污水處理廠的生物處理過程，設(shè)計其溶解氧和酸堿度的控制系統(tǒng)。5、（本題5分）針對一個啤酒生產(chǎn)廠的發(fā)酵過程，