辽宁科技学院《计算机控制技术》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《计算机控制技术》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、在计算机控制系统的模型预测控制（ModelPredictiveControl，MPC）中，以下说法不正确的是（）A.MPC通过预测未来一段时间内系统的输出，并根据优化目标计算最优控制输入B.它能够处理约束条件，适用于具有多变量、非线性和约束的复杂系统C.MPC的计算复杂度较高，实时性要求较高的系统可能不太适用D.MPC不需要建立系统的精确模型，依靠经验和试错就能实现良好的控制效果2、在计算机控制的智能家居系统中，需要实现对灯光、窗帘、空调等设备的自动化控制。当用户需求多样化，且设备分布较广时，以下哪种通信协议更适合构建智能家居的控制网络？（）A.ZigbeeB.BluetoothC.Wi-FiD.以上都不是3、关于计算机控制系统的无线通信在控制中的应用，以下叙述错误的是：（）A.无线通信技术为计算机控制系统提供了更灵活的通信方式，摆脱了线缆的束缚B.常见的无线通信技术如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等在工业控制中都有应用C.无线通信在控制中的应用存在信号干扰、传输距离有限、安全性等问题D.无线通信技术不稳定，不适合在对可靠性要求高的计算机控制系统中使用4、对于计算机控制系统中的无线控制技术（WirelessControlTechnology），以下观点不正确的是（）A.无线控制技术可以摆脱线缆的束缚，实现灵活的远程控制B.常见的无线控制技术有蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等C.无线控制技术存在信号不稳定、易受干扰、安全性差等问题D.无线控制技术在所有控制场景中都优于有线控制技术，应优先选择5、在计算机控制技术的PID控制器参数整定中，以下关于其重要性和常用方法的描述，哪一个是恰当的？（）A.PID控制器参数的整定直接影响控制系统的性能。通过试凑法、临界比例度法、衰减曲线法等，可以确定合适的比例系数、积分时间和微分时间。整定过程需要结合系统的实际运行情况，不断调整参数，以达到期望的控制效果，如快速响应、小超调、无稳态误差等B.PID控制器的参数可以随意设置，不需要进行整定C.PID控制器参数整定是一次性的工作，设置好后不需要再调整D.PID控制器已经过时，不应该在现代计算机控制系统中使用6、在计算机控制系统中，控制器的参数整定是优化系统性能的重要步骤。以下关于控制器参数整定的描述，哪一项是错误的？（）A.可以通过试凑法、临界比例度法等经验方法来整定控制器的参数B.基于模型的参数整定方法需要建立准确的系统模型，并通过优化算法求解最优参数C.参数整定的结果是唯一的，一旦整定完成，就不需要再进行调整D.控制器的参数整定需要在系统实际运行中进行，根据系统的响应不断优化7、关于计算机控制系统的稳定性裕度计算，假设要评估一个控制系统的稳定程度和鲁棒性，以下哪个指标是重要的？（）A.不计算稳定性裕度，无法评估系统B.相位裕度和幅值裕度，它们能够定量地反映系统在稳定性方面的储备，相位裕度越大，系统的相对稳定性越好；幅值裕度越大，系统对参数变化的不敏感性越强C.只关注稳定性，不考虑裕度D.不了解稳定性裕度的概念和计算方法8、在计算机控制系统的采样过程中，以下关于其对系统性能的影响及解决方法的描述，哪一项是正确的？（）A.采样过程会导致信息丢失和混叠现象，可能影响系统的稳定性和控制精度。为减少采样带来的影响，可以提高采样频率、采用合适的采样保持器、进行信号滤波等。同时，需要根据系统的特性和控制要求，合理选择采样周期，以平衡控制效果和计算负担B.采样过程对系统性能没有任何影响，不需要采取特殊的措施来处理C.采样频率越高越好，不需要考虑其他因素对系统的影响D.一旦确定了采样周期，就不能再进行调整和优化9、有关计算机控制系统中的大数据分析在控制中的应用，下列说法不正确的是：（）A.大数据分析可以从海量的控制数据中挖掘出有价值的信息，为控制决策提供支持B.通过对历史数据的分析，可以预测系统的行为和故障，提前采取措施C.大数据分析需要强大的计算和存储能力，以及有效的数据处理和挖掘算法D.大数据分析在计算机控制中的应用还处于初级阶段，对控制性能的提升作用有限10、在计算机控制系统的系统建模方法中，以下关于机理建模和实验建模的比较，哪种说法是不正确的？（）A.机理建模是根据系统的物理、化学、生物等原理，建立系统的数学模型，能够反映系统的内部结构和工作机理B.实验建模则是通过对系统输入输出数据的采集和分析，建立系统的数学模型，不需要了解系统的内部结构C.机理建模适用于对系统工作原理清晰、内部结构简单的系统进行建模，而实验建模适用于复杂的、难以用机理分析的系统D.机理建模的精度和可靠性高于实验建模，因此在系统建模中应优先选择机理建模，而尽量避免使用实验建模11、对于计算机控制系统中的模糊控制技术，以下关于其原理和特点的描述，不正确的是哪一项？（）A.模糊控制是一种基于模糊逻辑的智能控制方法，它不需要精确的数学模型，而是根据操作人员的经验和知识制定控制规则B.模糊控制器将输入的精确量通过模糊化转换为模糊量，然后根据模糊控制规则进行推理和决策，最后将输出的模糊量通过解模糊转换为精确量C.模糊控制具有较强的鲁棒性和适应性，能够处理非线性、时变和不确定的系统，但控制精度相对较低D.模糊控制只能用于简单的控制系统，对于复杂的多变量、大滞后系统无法发挥作用12、有关计算机控制系统中的传感器和变送器，以下哪种说法是比较全面的？（）A.传感器用于检测物理量并将其转换为电信号，变送器则将传感器输出的信号进行调理和转换，以满足计算机输入的要求。选择合适的传感器和变送器需要考虑测量范围、精度、响应时间、线性度、稳定性等因素。它们的性能直接影响系统的测量准确性和控制效果B.传感器和变送器的选择只需要考虑价格，越便宜越好C.传感器和变送器的性能对计算机控制系统的影响不大，可以随意选择D.一旦安装了传感器和变送器，就不需要再对其进行校准和维护13、在计算机控制技术的多变量控制系统中，以下关于其特点和控制策略的描述，哪一项是正确的？（）A.多变量控制系统具有多个输入和多个输出，变量之间存在耦合关系。控制策略包括解耦控制、预测控制、自适应控制等。解耦控制用于消除变量之间的耦合；预测控制考虑系统的未来行为；自适应控制能够根据系统变化调整控制器参数。这些策略旨在实现良好的控制性能B.多变量控制系统与单变量控制系统没有本质区别，控制策略可以通用C.多变量控制系统过于复杂，不适合在实际工程中应用D.多变量控制系统的控制策略只需要考虑当前的系统状态，不需要考虑未来的变化14、对于计算机控制技术中的自适应控制，在系统参数发生变化或存在未知干扰的情况下，以下哪种说法是最能体现其优势的？（）A.自适应控制能够根据系统的运行状态和环境变化，自动调整控制器的参数，以保持良好的控制性能，无需人工干预B.自适应控制需要大量的先验知识和精确的系统模型，否则难以发挥作用C.自适应控制在应对系统参数缓慢变化时效果较好，但对于突发的、剧烈的变化可能无法及时响应D.相比于传统的固定参数控制，自适应控制的计算复杂度高，实现成本高，因此在实际应用中应谨慎选择15、对于一个复杂的计算机控制系统，在进行系统设计时，需要综合考虑性能、成本和可靠性等因素。如果系统对控制精度要求极高，而成本相对不那么敏感，以下哪种控制器硬件配置方案是较为合适的？（）A.采用低端微控制器，搭配简单的外围电路B.选用高性能的工业级PLC（可编程逻辑控制器）C.使用通用的个人计算机，并安装专用的控制卡D.定制专用的集成电路（ASIC）来实现控制功能16、在计算机控制技术中，关于数字控制器的设计方法，以下哪种说法是不准确的？（）A.数字控制器的设计可以基于连续控制系统的设计方法，通过离散化将其转换为数字形式。常用的离散化方法有前向差分法、后向差分法和双线性变换法等B.直接数字设计法是直接根据系统的性能指标和数字控制器的特点，在z域中进行设计，无需经过连续系统到离散系统的转换过程C.数字控制器的设计需要考虑系统的稳定性、准确性和快速性等性能指标，通过调整控制器的参数来满足这些要求D.数字控制器的设计一旦完成，就不能再进行修改和优化，即使系统的运行环境或控制要求发生变化17、关于计算机控制系统中的分布式控制系统（DCS），以下哪种说法是错误的？（）A.DCS是一种分散控制、集中管理的控制系统，由多个现场控制站和一个中央控制室组成，通过网络进行通信和数据交换B.现场控制站负责对现场设备进行实时控制和数据采集，中央控制室负责对整个系统进行监控、调度和管理C.DCS具有可靠性高、开放性好、易于扩展和维护等优点，广泛应用于大型工业生产过程D.DCS中的各个节点是完全独立的，没有任何关联和协调，各自完成自己的任务18、在计算机控制系统中，数字控制器的设计是关键环节之一。关于数字控制器的设计方法，以下描述不正确的是（）A.模拟化设计方法是先将连续的被控对象模型离散化，然后按照离散系统的设计方法进行控制器设计B.数字化设计方法直接在离散域进行控制器的设计，无需进行模型的离散化处理C.无论是模拟化设计方法还是数字化设计方法，都需要考虑系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标D.数字控制器的设计方法非常简单，不需要掌握复杂的数学知识和控制理论19、在计算机控制技术中，控制系统的性能指标是衡量系统优劣的重要标准。关于控制系统的性能指标，以下描述错误的是（）A.稳定性是控制系统能够正常工作的首要条件，指系统在受到外界干扰后，能够恢复到原来的平衡状态或趋于一个新的平衡状态B.快速性要求系统能够在较短的时间内对输入信号做出响应，通常用上升时间、调节时间等指标来衡量C.准确性要求系统的输出能够准确地跟踪给定的输入信号，常用稳态误差来表示D.为了实现良好的控制性能，只需要关注快速性和准确性，稳定性并不重要20、对于计算机控制系统的人机交互界面设计，假设要设计一个操作方便、直观的界面供操作人员使用，以下哪个方面是需要着重考虑的？（）A.界面布局混乱，操作复杂B.信息的清晰展示、操作的便捷性和反馈的及时性，界面应能够清晰地呈现系统状态和控制参数，操作按钮易于理解和操作，同时系统应能够及时响应操作人员的操作并给出反馈C.只注重界面美观，忽略功能D.不考虑操作人员的需求，自行设计21、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22、在计算机控制的自动化生产线中，为了保证系统的可靠性和稳定性，通常会采用冗余技术。当关键的控制器出现故障时，以下哪种冗余方式能够最快地实现无缝切换，确保生产不受影响？（）A.硬件冗余B.软件冗余C.信息冗余D.时间冗余23、在计算机控制的工业生产过程中，对于多变量控制系统的解耦控制是一个复杂的问题。当多个变量之间存在较强的耦合关系，严重影响系统控制性能时，以下哪种解耦方法更有效？（）A.前馈补偿解耦，通过引入前馈通道实现解耦B.对角矩阵解耦，将系统矩阵转化为对角矩阵C.单位矩阵解耦，使耦合矩阵变为单位矩阵D.忽略耦合关系，分别对每个变量进行独立控制24、在计算机控制技术中，实时操作系统的选择对于系统的性能和可靠性有着重要影响。实时操作系统能够保证系统在规定的时间内完成任务。例如，在一个武器控制系统中，对目标的跟踪和打击需要在极短的时间内完成。以下关于实时操作系统的说法，不正确的是：（）A.实时操作系统具有任务调度、内存管理和中断处理等功能B.硬实时操作系统比软实时操作系统的响应时间更短，要求更严格C.只要操作系统的性能足够强大，就能够满足计算机控制系统的实时性要求D.选择实时操作系统时需要考虑系统的资源需求和应用场景25、关于计算机控制系统中的前馈控制应用，假设要补偿系统中的可测干扰，以下哪种情况适合使用前馈控制？（）A.不使用前馈控制，无法有效补偿干扰B.干扰可测且其对系统输出的影响规律已知，通过前馈控制器提前对干扰进行补偿，减少其对系统输出的影响C.不了解干扰特性，无法应用前馈控制D.认为前馈控制复杂，不采用26、在计算机控制技术中，虚拟仪器技术将计算机与测量仪器相结合，实现了测量和控制的自动化。例如，通过软件定义的虚拟示波器可以完成各种信号的测量和分析。以下关于虚拟仪器技术的说法，不准确的是：（）A.虚拟仪器技术具有灵活性高、成本低、功能强大等优点B.虚拟仪器技术完全取代了传统的物理仪器，不再需要使用C.虚拟仪器的开发需要掌握相关的编程语言和测量原理D.虚拟仪器技术可以提高测量和控制的效率和精度27、在计算机控制的水质监测系统中，实时准确地检测多种污染物的浓度对于环境保护和水资源管理具有重要意义。当需要同时检测低浓度和高浓度的多种污染物时，以下哪种传感器和检测方法的组合更能满足要求？（）A.电化学传感器结合化学发光检测法B.光学传感器结合比色法C.生物传感器结合荧光分析法D.不使用传感器，依靠人工采样和实验室分析28、在计算机控制技术中，关于开环控制系统和闭环控制系统的特点，以下哪种说法是不准确的？（）A.开环控制系统中，控制作用的产生不依赖于输出量的反馈，系统结构相对简单，但控制精度往往较低，容易受到外部干扰的影响B.闭环控制系统通过将输出量与期望值进行比较，产生偏差信号，进而调整控制作用，能够实现较高的控制精度和稳定性，但系统结构较为复杂，成本也相对较高C.开环控制系统适用于对控制精度要求不高、外部干扰较小的场合，如一些简单的自动化生产线；而闭环控制系统则更适用于对控制精度要求严格、外部干扰较大的场合，如精密机床的控制D.闭环控制系统总是比开环控制系统更优越，在任何情况下都应优先选择闭环控制系统，而无需考虑成本和系统复杂性等因素29、在计算机控制技术中，当设计一个闭环控制系统来精确控制工业生产中的温度时，需要考虑多个因素。其中，对于传感器的选择，以下哪个特性对于确保温度测量的准确性和稳定性至关重要？（）A.测量范围B.响应时间C.精度D.价格30、在计算机控制技术中，关于数字控制器的设计方法，以下选项错误的是：（）A.模拟化设计方法是先将连续的被控对象模型离散化，然后基于离散模型设计数字控制器B.直接数字设计方法直接根据系统的性能指标和数字控制器的特点进行设计，无需经过离散化过程C.无论采用哪种设计方法，最终得到的数字控制器都能够精确地实现预期的控制性能，不存在任何误差和限制D.设计数字控制器时，需要考虑系统的稳定性、准确性和快速性等性能指标二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述计算机控制系统中的最优控制理论及其应用，解释最优控制的数学模型和求解方法，