控制系统工程基础技能考核试题及答案

控制系统工程基础技能考核试题及答案考试时长：120分钟满分：100分考核对象：自动化、电子信息、计算机等相关专业本科二年级学生及行业初级工程师题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.系统工程的核心方法论是霍尔三维结构模型。2.系统动力学模型适用于分析线性系统。3.系统边界划分应确保系统内部要素高度关联且外部干扰最小化。4.系统功能分解时，子模块间依赖关系越多越好。5.系统需求分析阶段需明确所有未来可能出现的变更。6.系统建模时，参数精度越高越好。7.系统集成测试的目的是验证每个子模块的独立功能。8.系统可靠性分析中，故障树分析属于定性方法。9.系统优化问题中，线性规划适用于所有非线性目标函数。10.系统仿真实验需保证模拟次数越多结果越准确。二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪项不属于系统工程三大要素？（）A.目标B.方法C.资源D.时间2.系统需求分析中，优先级最高的需求属于？（）A.必须实现B.建议实现C.可选实现D.未来扩展3.系统建模时，用于描述因果关系最常用的工具是？（）A.流程图B.状态图C.因果图D.PERT图4.系统集成测试中，发现子模块间接口错误属于？（）A.需求缺陷B.设计缺陷C.实现缺陷D.环境缺陷5.系统可靠性分析中，MTBF表示？（）A.平均故障间隔时间B.平均修复时间C.故障率D.可用率6.系统优化问题中，约束条件越多，求解难度？（）A.越低B.越高C.不变D.难以确定7.系统仿真实验中，蒙特卡洛方法适用于？（）A.确定性系统B.随机性系统C.线性系统D.非线性系统8.系统功能分解时，遵循的原则是？（）A.分解越细越好B.保持模块独立性C.尽量减少子模块数量D.优先考虑成本9.系统需求变更控制中，以下哪项是关键环节？（）A.立即执行B.评估影响C.无需审批D.忽略历史版本10.系统测试中，黑盒测试关注？（）A.代码逻辑B.模块内部C.输入输出D.数据结构三、多选题（每题2分，共20分）1.系统工程常用的建模方法包括？（）A.需求模型B.功能模型C.数据模型D.状态空间模型2.系统可靠性设计原则包括？（）A.几余设计B.模块化C.容错机制D.简化结构3.系统集成测试的典型流程是？（）A.测试计划B.测试用例设计C.缺陷修复D.测试报告4.系统优化问题中，线性规划的应用场景包括？（）A.资源分配B.成本最小化C.生产计划D.非线性目标5.系统仿真实验的步骤包括？（）A.模型建立B.参数设置C.结果分析D.实验验证6.系统需求分析的方法有？（）A.访谈B.观察法C.文本分析D.代码审查7.系统功能分解的层次结构包括？（）A.顶层功能B.子功能C.细化模块D.具体操作8.系统测试的类型包括？（）A.单元测试B.集成测试C.系统测试D.性能测试9.系统可靠性分析方法有？（）A.故障树分析B.风险矩阵C.可用性分析D.网络分析法10.系统需求变更的影响包括？（）A.成本增加B.项目延期C.质量下降D.需求明确四、案例分析（每题6分，共18分）案例1：智能交通信号灯系统设计某城市计划开发一套智能交通信号灯系统，要求：（1）系统需根据实时车流量动态调整绿灯时长，优先保障主干道通行效率；（2）需预留接口接入未来可能增加的行人检测模块；（3）系统需具备故障自诊断功能，异常时自动切换至手动模式。问题：（1）请简述该系统需求分析的关键步骤及需考虑的约束条件。（4分）（2）若采用功能分解方法设计系统，请给出顶层功能模块划分及各模块间依赖关系。（2分）案例2：某化工生产线可靠性优化某化工生产线包含3个关键反应单元（A、B、C），故障数据如下：-单元A故障率：0.05/天，修复时间：4小时；-单元B故障率：0.03/天，修复时间：6小时；-单元C故障率：0.02/天，修复时间：3小时。问题：（1）若需提高系统可用率，请提出至少两种可靠性设计措施。（3分）（2）若采用故障树分析，请绘制单元A失效导致系统停机的故障树。（3分）五、论述题（每题11分，共22分）1.论述系统工程中“系统边界”的划分原则及其对项目成功的影响。（11分）2.结合实际案例，分析系统仿真实验在需求验证中的作用及局限性。（11分）---标准答案及解析一、判断题1.×（系统工程核心方法论是切克兰德七阶段模型）2.×（系统动力学适用于分析非线性、动态系统）3.√4.×（依赖关系过多会增加耦合，降低可维护性）5.×（需评估变更对进度、成本的影响）6.×（需考虑模型复杂度与实际需求的平衡）7.×（验证子模块间协作）8.√9.×（非线性问题需采用非线性规划）10.×（需考虑样本量与统计显著性）二、单选题1.D2.A3.C4.B5.A6.B7.B8.B9.B10.C三、多选题1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABCD6.ABC7.ABCD8.ABCD9.ABC10.ABC四、案例分析案例1（1）需求分析步骤：-收集用户需求（车流量、行人优先级等）；-约束条件：实时性（响应时间<1秒）、安全性（故障切换时间<5秒）、成本预算。（2）功能模块划分：-顶层模块：信号控制核心、数据采集、用户交互；-依赖关系：数据采集→信号控制核心（数据输入），信号控制核心→用户交互（状态反馈）。案例2（1）可靠性设计措施：-几余设计：单元A/B增加热备；-容错机制：故障时自动切换至备用管道。（2）故障树：```系统停机└──单元A故障└──单元A内部元件失效```五、论述题1.系统边界划分原则：-明确系统与环境的交互界面；-