湖北醫(yī)藥學(xué)院《現(xiàn)代控制理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《現(xiàn)代控制理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在計算機控制系統(tǒng)的安全防護方面，以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)攻擊和防護措施的描述，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.計算機控制系統(tǒng)面臨著病毒、黑客攻擊、拒絕服務(wù)攻擊等多種網(wǎng)絡(luò)安全威脅，需要采取防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、加密技術(shù)等防護措施，同時加強用戶認(rèn)證和權(quán)限管理，保障系統(tǒng)的安全運行B.計算機控制系統(tǒng)相對獨立，不會受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，不需要采取防護措施C.簡單的殺毒軟件就足以保護計算機控制系統(tǒng)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊D.網(wǎng)絡(luò)攻擊對計算機控制系統(tǒng)影響不大，不必過于關(guān)注防護措施2、在計算機控制系統(tǒng)的信號類型中，以下關(guān)于模擬信號（AnalogSignal）和數(shù)字信號（DigitalSignal）的描述，錯誤的是：（）A.模擬信號是連續(xù)變化的，其幅值可以取任意值B.數(shù)字信號是離散的，只有有限個特定的取值C.模擬信號在傳輸過程中容易受到噪聲干擾，而數(shù)字信號抗干擾能力強D.數(shù)字信號可以直接通過模擬信道進行傳輸，無需進行任何轉(zhuǎn)換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?、在計算機控制技術(shù)中，系統(tǒng)的仿真和測試是必不可少的環(huán)節(jié)。以下關(guān)于系統(tǒng)仿真和測試的描述，哪一項是錯誤的？（）A.仿真可以在實際系統(tǒng)構(gòu)建之前，對系統(tǒng)的性能進行預(yù)測和評估，降低開發(fā)成本和風(fēng)險B.測試可以驗證系統(tǒng)的功能和性能是否滿足設(shè)計要求，發(fā)現(xiàn)潛在的問題C.可以使用數(shù)學(xué)模型和仿真軟件進行系統(tǒng)的離線仿真，也可以在實際硬件上進行在線測試D.系統(tǒng)的仿真和測試結(jié)果總是準(zhǔn)確可靠的，能夠完全反映系統(tǒng)在實際運行中的情況5、對于計算機控制技術(shù)中的數(shù)字濾波技術(shù)，在去除信號中的噪聲和干擾時，以下哪種濾波方法的效果通常最為顯著？（）A.中值濾波能夠有效地去除脈沖噪聲，對于突變的干擾信號有很好的抑制作用；均值濾波則可以平滑信號，但可能會使信號的細節(jié)丟失；卡爾曼濾波結(jié)合了預(yù)測和測量，能夠在動態(tài)環(huán)境中提供較為準(zhǔn)確的濾波效果B.數(shù)字濾波技術(shù)的效果取決于濾波器的階數(shù)，階數(shù)越高，濾波效果越好C.只要增加采樣頻率，就可以提高數(shù)字濾波的效果，無需選擇特定的濾波方法D.數(shù)字濾波技術(shù)對于高頻噪聲的去除效果較好，但對于低頻噪聲往往無能為力6、在計算機控制系統(tǒng)的工業(yè)控制計算機選型中，以下關(guān)于IPC（工業(yè)控制計算機）和PLC（可編程邏輯控制器）的比較，哪種說法是不正確的？（）A.IPC具有強大的計算能力和豐富的軟件資源，適用于復(fù)雜的控制算法和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，但環(huán)境適應(yīng)性相對較差B.PLC則具有高可靠性、抗干擾能力強、編程簡單等特點，適用于對可靠性要求高、控制邏輯相對固定的場合C.在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體的控制需求和現(xiàn)場環(huán)境，選擇IPC或PLC，或者將兩者結(jié)合使用，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢D.IPC的發(fā)展已經(jīng)完全取代了PLC，在現(xiàn)代工業(yè)控制中，PLC已經(jīng)很少被使用，而IPC成為了主流的控制設(shè)備7、在計算機控制技術(shù)的最優(yōu)控制問題中，例如要使一個控制系統(tǒng)在滿足約束條件下達到某種性能指標(biāo)最優(yōu)，以下哪種方法是可行的？（）A.不考慮最優(yōu)控制，無法達到最佳性能B.動態(tài)規(guī)劃法或線性二次型調(diào)節(jié)器（LQR）方法，通過建立性能指標(biāo)函數(shù)和約束條件，求解最優(yōu)控制策略，使系統(tǒng)性能達到最優(yōu)C.不了解最優(yōu)控制方法，無法實現(xiàn)優(yōu)化D.隨機選擇控制策略，不追求最優(yōu)8、在計算機控制系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器在信號處理中有著廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于數(shù)字濾波器的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)字濾波器可以分為有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器和無限脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器B.FIR濾波器具有線性相位特性，而IIR濾波器通常不具有C.數(shù)字濾波器的設(shè)計需要考慮截止頻率、通帶波紋、阻帶衰減等性能指標(biāo)D.數(shù)字濾波器的性能只取決于濾波器的類型（FIR或IIR），與濾波器的參數(shù)無關(guān)9、對于計算機控制技術(shù)中的自適應(yīng)控制，在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或存在未知干擾的情況下，以下哪種說法是最能體現(xiàn)其優(yōu)勢的？（）A.自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和環(huán)境變化，自動調(diào)整控制器的參數(shù)，以保持良好的控制性能，無需人工干預(yù)B.自適應(yīng)控制需要大量的先驗知識和精確的系統(tǒng)模型，否則難以發(fā)揮作用C.自適應(yīng)控制在應(yīng)對系統(tǒng)參數(shù)緩慢變化時效果較好，但對于突發(fā)的、劇烈的變化可能無法及時響應(yīng)D.相比于傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制，自適應(yīng)控制的計算復(fù)雜度高，實現(xiàn)成本高，因此在實際應(yīng)用中應(yīng)謹(jǐn)慎選擇10、在計算機控制系統(tǒng)的實時性要求（Real-timeRequirement）方面，以下描述錯誤的是（）A.實時性是指系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成對輸入信號的處理和輸出響應(yīng)B.對于一些對時間要求嚴(yán)格的控制系統(tǒng)（如工業(yè)過程控制），實時性至關(guān)重要C.影響實時性的因素包括計算機的運算速度、數(shù)據(jù)采集和傳輸速度、控制算法的復(fù)雜度等D.只要計算機的性能足夠強大，就可以忽略系統(tǒng)的實時性要求，因為總能及時完成任務(wù)11、在計算機控制的物流配送中心的分揀系統(tǒng)中，需要對大量不同類型的包裹進行快速準(zhǔn)確的分類和派送。當(dāng)包裹的流向和數(shù)量存在不確定性時，以下哪種智能優(yōu)化算法能夠幫助優(yōu)化分揀路徑和資源配置？（）A.禁忌搜索算法B.差分進化算法C.人工蜂群算法D.以上都是12、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計，以下對于實時操作系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用的描述，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.實時操作系統(tǒng)能夠保證任務(wù)的實時性和確定性，在對時間要求嚴(yán)格的計算機控制系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的實時操作系統(tǒng)，并合理安排任務(wù)的優(yōu)先級和調(diào)度策略，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和及時響應(yīng)B.實時操作系統(tǒng)對計算機控制系統(tǒng)沒有幫助，使用普通操作系統(tǒng)即可C.選擇實時操作系統(tǒng)時，只需要考慮其功能，不需要考慮資源占用和可擴展性D.任何實時操作系統(tǒng)都能滿足計算機控制系統(tǒng)的要求，無需仔細挑選13、在計算機控制系統(tǒng)的實時性要求（Real-timeRequirement）中，以下說法錯誤的是：（）A.實時性是指系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成對輸入信號的處理和輸出響應(yīng)B.對于不同的應(yīng)用場景，計算機控制系統(tǒng)的實時性要求不同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)的實時性D.只要系統(tǒng)的響應(yīng)速度足夠快，就一定滿足實時性要求14、在計算機控制的智能家居系統(tǒng)中，實現(xiàn)對各種設(shè)備的智能控制和節(jié)能管理是重要目標(biāo)。當(dāng)需要根據(jù)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)（如溫度、光照）自動調(diào)節(jié)燈光亮度和空調(diào)溫度時，以下哪種控制策略更節(jié)能且舒適？（）A.模糊控制策略，根據(jù)模糊規(guī)則進行決策B.比例控制策略，簡單直接調(diào)節(jié)C.開環(huán)控制策略，不考慮反饋D.手動控制策略，由用戶隨時調(diào)節(jié)15、計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在實現(xiàn)遠程監(jiān)控和分布式控制方面發(fā)揮著重要作用。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的描述，錯誤的是（）A.現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，具有開放性、互操作性和可靠性等優(yōu)點B.工業(yè)以太網(wǎng)將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、實時的數(shù)據(jù)傳輸C.無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為計算機控制系統(tǒng)提供了更加靈活的連接方式，但存在信號不穩(wěn)定和安全性等問題D.網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)只需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性，不需要考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性和實時性16、在計算機控制系統(tǒng)的節(jié)能控制（Energy-savingControl）策略中，以下敘述錯誤的是（）A.節(jié)能控制旨在降低系統(tǒng)的能耗，同時保證系統(tǒng)的性能和生產(chǎn)要求B.可以通過優(yōu)化控制算法、調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)等方式實現(xiàn)節(jié)能控制C.節(jié)能控制會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，對企業(yè)的經(jīng)濟效益沒有幫助D.隨著能源成本的增加和環(huán)保要求的提高，節(jié)能控制在工業(yè)領(lǐng)域越來越受到重視17、在計算機控制的飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)中，精確的姿態(tài)解算是保證飛行安全和穩(wěn)定的關(guān)鍵。當(dāng)飛行器處于復(fù)雜的動態(tài)環(huán)境中，以下哪種姿態(tài)解算算法更能提供準(zhǔn)確的姿態(tài)信息？（）A.卡爾曼濾波算法，融合多種傳感器數(shù)據(jù)B.互補濾波算法，結(jié)合低通和高通濾波C.梯度下降算法，迭代求解姿態(tài)D.不進行姿態(tài)解算，依靠飛行員的直覺判斷18、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)（SoftwareArchitecture），以下說法不準(zhǔn)確的是：（）A.軟件架構(gòu)包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序、控制算法和應(yīng)用程序等層次B.分層式的軟件架構(gòu)可以提高系統(tǒng)的可維護性和可擴展性C.實時操作系統(tǒng)在計算機控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，因為它能夠滿足實時性要求D.軟件架構(gòu)的設(shè)計只需要考慮功能的實現(xiàn)，不需要考慮資源的利用效率19、當(dāng)利用計算機控制技術(shù)實現(xiàn)一個智能家居系統(tǒng)時，需要考慮多種設(shè)備和系統(tǒng)的集成，如照明控制、家電控制、安防監(jiān)控等。為了實現(xiàn)統(tǒng)一的管理和智能化的場景控制，以下哪種通信協(xié)議和技術(shù)架構(gòu)是合適的？（）A.Zigbee協(xié)議，低功耗、短距離無線通信B.藍牙協(xié)議，常用于個人設(shè)備連接C.云計算架構(gòu)，集中處理和存儲數(shù)據(jù)D.以上技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建多層次的智能家居網(wǎng)絡(luò)20、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二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述控制系統(tǒng)的實驗研究方法。2、（本題5分）說明提高控制系統(tǒng)魯棒性的工程方法。3、（本題5分）解釋計算機控制系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù)。4、（本題5分）解釋計算機控制系統(tǒng)中的多智能體控制。5、（本題5分）說明如何進行控制系統(tǒng)的可靠性評估。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速度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對物體移動速度在0-10m/s范圍內(nèi)的精確控制，誤差不超過±0.1m/s。2、（本題5分）針對一個自動化包裝生產(chǎn)線，設(shè)計其包裝速度和質(zhì)量的控制系統(tǒng)。3、（本題5分）設(shè)計一個船舶航向控制系統(tǒng)，提高航行的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。4、（本題5分）設(shè)計一個計算機控制的無人機飛行姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)。5、（本題5分）為玻璃幕墻清洗機器人設(shè)計一個計算機控制的清洗路徑規(guī)劃和力度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）詳細說明計算機控制系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)測控制技術(shù)。闡述環(huán)境監(jiān)測中的水質(zhì)監(jiān)測、大氣污染監(jiān)測和噪聲監(jiān)測等方面的控制技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法。分析如何通過計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對環(huán)境