晋中师范高等专科学校《线性系统理论》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《线性系统理论》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、对于计算机控制系统中的传感器和变送器，以下关于其作用和选型要点的描述，哪一项是正确的？（）A.传感器用于检测物理量并将其转换为电信号，变送器则将电信号放大和标准化，选型时主要考虑测量范围和精度，对响应时间和稳定性要求不高B.传感器和变送器的作用是将非电量转换为电量，选型时需要综合考虑测量范围、精度、响应时间、稳定性、工作环境等因素，以确保准确可靠地获取被控对象的信息C.传感器和变送器在系统中作用不大，随便选择即可满足控制要求D.选型时只需关注价格，选择价格低廉的传感器和变送器就能满足一般控制需求2、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3、在计算机控制系统的设计过程中，系统建模是重要的基础工作。关于系统建模，以下说法错误的是（）A.可以采用机理建模的方法，根据被控对象的物理和化学规律建立数学模型B.实验建模方法通过对被控对象进行实验测试，获取输入输出数据，然后运用系统辨识的方法建立数学模型C.建立的数学模型越复杂、越精确，对计算机控制系统的设计就越有利D.在实际应用中，往往需要根据具体情况选择合适的建模方法，并对模型进行适当的简化和近似4、关于计算机控制系统中的先进控制策略（AdvancedControlStrategy），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5、在计算机控制技术中，先进控制策略不断涌现。以下关于先进控制策略的描述，哪一项是不正确的？（）A.预测控制通过预测系统未来的输出，提前采取控制措施，提高控制性能B.自适应控制能够根据系统的变化自动调整控制器的参数，适应不同的工况C.鲁棒控制在系统存在不确定性和干扰的情况下，仍能保持较好的控制效果D.先进控制策略虽然性能优越，但计算复杂度高，不适合在实时性要求高的系统中应用6、在计算机控制系统的节能控制策略中，以下哪种方法能够显著降低系统能耗？（）A.不采取任何节能措施，让系统一直处于全速运行状态B.采用智能调速技术（如变频调速）、优化控制算法（如根据负载调整输出）、合理安排设备运行时间等方法，根据实际需求动态调整系统的运行状态，在满足控制要求的前提下，显著降低系统的能耗C.节能控制会影响系统的性能，不应该采用D.只要降低设备的运行功率，就能实现节能7、在计算机控制的煤矿通风系统中，需要根据井下的瓦斯浓度、人员分布等情况自动调节通风量。当通风网络复杂且存在多个通风机联合工作时，以下哪种通风控制算法能够实现有效的风量分配和节能运行？（）A.遗传算法B.模拟退火算法C.粒子群优化算法D.以上都是8、当利用计算机控制技术实现一个仓储管理系统时，需要对货物的入库、出库和库存进行精确控制和管理。为了提高仓储效率和减少错误，以下哪种技术的应用是重要的？（）A.射频识别（RFID）技术，自动识别货物信息B.数据库管理技术，存储和处理大量数据C.自动化搬运设备的控制技术，实现货物的自动搬运D.以上技术结合使用，实现仓储的智能化管理9、对于一个采用计算机控制的风力发电系统，为了实现最大功率跟踪和稳定的电能输出，需要综合考虑风速变化、机械传动和电力电子等多个环节。以下哪种控制策略在应对风速的快速变化方面具有优势？（）A.基于模型预测的控制，提前预测风速变化并调整控制B.滑模控制，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力C.比例谐振控制，针对特定频率的信号进行有效控制D.模糊自适应控制，根据经验和规则自动调整控制策略10、在计算机控制系统的故障诊断和容错控制方面，如果系统中的某个传感器发生故障，导致测量数据不准确，以下哪种方法能够及时检测到故障并采取相应的容错措施？（）A.基于硬件冗余的方法，使用多个相同传感器进行对比B.基于模型的方法，通过模型预测值与实际测量值的差异判断C.基于信号处理的方法，分析测量信号的特征来检测故障D.以上方法结合使用，提高故障诊断的准确性和可靠性11、对于计算机控制系统中的工业以太网应用，在考虑其与传统现场总线的比较时，以下哪一项优势是最为突出的？（）A.工业以太网具有更高的带宽、更远的传输距离、更好的兼容性和开放性，能够满足现代工业自动化系统对大数据量、高速通信和互操作性的需求B.工业以太网的安装和维护成本低于传统现场总线，因为其使用的线缆和连接器更为常见和便宜C.传统现场总线在实时性和确定性方面优于工业以太网，因此在对实时性要求极高的场合，工业以太网不适用D.工业以太网的安全性不如传统现场总线，容易受到网络攻击和干扰12、在计算机控制系统的实时操作系统选择中，以下关于其特点和考虑因素的描述，哪一项是正确的？（）A.实时操作系统具有任务调度的及时性、确定性和可靠性等特点。在选择实时操作系统时，需要考虑系统的硬实时或软实时要求、任务数量和优先级、内存管理、中断响应时间等因素。合适的实时操作系统能够保障计算机控制系统的实时性能B.实时操作系统的选择对计算机控制系统的性能影响不大，可以随意选择C.任何通用操作系统都可以作为计算机控制系统的实时操作系统，不需要专门的实时操作系统D.一旦选择了实时操作系统，就不能再更换或升级13、计算机控制系统的可靠性设计是确保系统长期稳定运行的关键。以下关于可靠性设计的描述，错误的是（）A.可以采用冗余技术，如硬件冗余、软件冗余和信息冗余，提高系统的可靠性B.对关键部件进行故障诊断和预测，及时发现潜在的故障并采取相应的措施C.合理选择元器件和设备，进行严格的质量控制和可靠性测试D.为了降低成本，可以适当降低系统的可靠性要求14、在计算机控制技术中，关于控制系统的性能指标，以下哪种描述是较为全面和准确的？（）A.控制系统的性能指标仅包括稳定性，只要系统稳定，其他方面都不重要B.控制系统的性能指标涵盖了稳定性、准确性和快速性。稳定性确保系统在受到干扰后能够恢复到平衡状态；准确性要求系统的输出能够精确地跟踪给定的输入信号；快速性则强调系统的响应速度要快，以满足实时性的要求C.控制系统的性能指标只关注快速性，越快越好，不考虑稳定性和准确性D.控制系统的性能指标不包括稳定性，而主要是精度和响应时间15、在计算机控制系统的组成部分中，关于传感器（Sensor）的作用，以下描述不正确的是：（）A.传感器用于检测被控对象的各种物理量，并将其转换为电信号B.传感器的精度和响应速度对控制系统的性能有重要影响C.不同类型的传感器可以测量不同的物理量，如温度、压力、位移等D.传感器输出的信号可以直接被控制器处理，无需进行任何转换和调理16、在计算机控制的污水处理厂中，需要对生物反应池中的溶解氧浓度进行精确控制。当进水水质和水量波动较大时，以下哪种控制方法能够更快速地响应变化，维持溶解氧浓度在合适的范围内？（）A.模糊PID控制B.自适应模糊控制C.专家系统控制D.以上都是17、计算机控制系统中的人机交互界面（HMI）为操作人员提供了与系统交互的途径。以下关于HMI的描述，哪一项是不准确的？（）A.HMI应该具有直观、简洁、易于操作的特点，方便操作人员进行监控和控制B.图形化显示能够直观地展示系统的运行状态和数据，帮助操作人员快速做出决策C.HMI可以支持多种输入方式，如触摸屏、键盘、鼠标等，满足不同用户的需求D.HMI的设计对系统性能没有影响，只需要关注界面的美观和易用性18、在设计一个计算机控制系统的人机界面时，需要考虑操作人员的使用习惯和工作效率。如果系统需要显示大量的复杂数据和图形，以下哪种界面设计原则对于提高操作人员的信息获取和决策能力最为关键？（）A.简洁明了B.色彩搭配协调C.布局合理D.交互性强19、在计算机控制系统的软件设计中，如果要求系统具有良好的可扩展性和可维护性，以下哪种编程架构和方法是应该优先采用的？（）A.面向过程编程，按功能模块划分程序B.面向对象编程，封装数据和操作C.结构化编程，使用顺序、选择和循环结构D.函数式编程，强调函数的组合和纯函数20、关于计算机控制系统中的数据采集与处理，在保证数据准确性和可靠性方面，以下哪一种措施是最为重要的？（）A.选择合适的传感器和变送器，确保其精度和稳定性满足要求；采用有效的信号调理电路，去除噪声和干扰；采用合适的数据采集卡和采集算法，保证数据的完整性和准确性B.增加数据采集的频率，即使采集到大量冗余数据，也能通过后期处理得到准确的结果C.忽略数据中的异常值和错误数据，认为它们对系统的影响不大D.数据采集与处理过程中，应尽量简化硬件和软件设计，以降低成本和提高效率，准确性和可靠性可以在一定程度上牺牲21、对于计算机控制系统的无线控制（WirelessControl）技术，以下哪种说法是错误的？（）A.无线控制可以摆脱线缆的束缚，实现更灵活的控制方式B.蓝牙、Zigbee、Wi-Fi等是常见的无线控制技术C.无线控制的信号传输容易受到干扰和距离限制D.无线控制技术在安全性和可靠性方面已经完全达到了有线控制的水平22、对于计算机控制系统中的数字信号处理技术，以下关于其在控制中的作用和方法的描述，哪一种是准确的？（）A.数字信号处理技术在计算机控制系统中用于信号的滤波、变换、特征提取等。通过离散傅里叶变换、数字滤波器设计等方法，可以提高信号的质量和有用信息的提取，为控制决策提供更准确的数据。数字信号处理技术有助于改善系统的抗干扰能力和控制精度B.数字信号处理技术对计算机控制系统的性能提升作用不大，可以忽略C.数字信号处理技术只适用于特定类型的控制系统，应用范围有限D.数字信号处理技术的方法复杂，计算量大，不适合在实时控制系统中应用23、在计算机控制系统的状态空间模型（StateSpaceModel）表示和分析中，以下叙述不准确的是（）A.状态空间模型能够全面描述系统的内部状态和外部输入输出关系B.通过状态空间模型，可以分析系统的稳定性、可控性和可观性等特性C.状态空间模型的求解需要一定的数学知识和计算方法，如矩阵运算和线性代数D.状态空间模型只适用于线性系统，对于非线性系统无法进行描述和分析24、在计算机控制技术的分布式控制系统（DCS）中，以下关于其结构和特点的描述，哪一项是正确的？（）A.DCS采用分层分布式结构，包括现场控制层、监控层和管理层，具有分散控制、集中管理、可靠性高、开放性好等特点，适用于大型工业过程的控制B.DCS结构复杂、成本高，不如集中式控制系统实用C.DCS的各层之间相互独立，没有信息交互D.DCS已经过时，被新的控制系统所取代25、在计算机控制技术中，抗干扰技术是保证系统稳定运行的重要措施。干扰可能来自系统内部，也可能来自外部环境。例如，电磁干扰、电源波动、噪声等都可能影响系统的正常工作。以下关于抗干扰技术的说法，错误的是：（）A.硬件抗干扰措施如滤波、屏蔽、接地等可以有效减少干扰的影响B.软件抗干扰技术如数字滤波、指令冗余、软件陷阱等也能提高系统的稳定性C.只要系统的硬件设计合理，就不需要考虑软件抗干扰措施D.综合运用硬件和软件抗干扰技术可以更好地保障系统的可靠运行二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释工业以太网与传统以太网的区别。2、（本题5分）阐述多变量系统的极点配置问题。3、（本题5分）什么是计算机控制网络？其主要特点有哪些？4、（本题5分）简述控制系统的仿真技术。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个计算机控制的扭矩控制系统，确保扭矩在0-500N·m范围内精确控制，误差在±5N·m以内。2、（本题5分）设计一个智能家居的智能安防监控视频存储与检索系统。3、（本题5分）设计一个计算机控制的磁场强度分布调节系统，调节磁场在空间内的分布。4、（本题5分）针对一个污水处理厂的生物处理过程，设计其溶解氧和酸碱度的控制系统。5、（本题5分）针对一个啤酒生产厂的发酵过程，