站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共2頁西安思源學(xué)院《控制科學(xué)與工程專題》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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)的設(shè)計過程中，選擇合適的控制器類型和參數(shù)對于系統(tǒng)性能的優(yōu)化起著關(guān)鍵作用。當(dāng)面對一個具有大滯后特性的被控對象，要求系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度和較小的超調(diào)量時，以下哪種控制器更有可能滿足要求？（）A.PID控制器，通過比例、積分和微分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)B.模糊控制器，基于模糊邏輯和規(guī)則推理C.智能優(yōu)化算法控制器，如遺傳算法優(yōu)化的控制器D.隨機選擇一種控制器，不考慮被控對象的特性2、在計算機控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)（PerformanceIndex）方面，以下描述不正確的是：（）A.常見的性能指標(biāo)包括穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等B.穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時輸出與期望值之間的偏差C.超調(diào)量越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，性能越好D.調(diào)節(jié)時間是指系統(tǒng)從受到擾動到重新穩(wěn)定所需的時間3、計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理技術(shù)用于對采集到的信號進(jìn)行分析和處理。例如，通過濾波去除噪聲、通過頻譜分析提取有用信息等。在一個音頻處理系統(tǒng)中，需要對聲音信號進(jìn)行降噪和增強。以下關(guān)于數(shù)字信號處理在計算機控制中的應(yīng)用，錯誤的是：（）A.數(shù)字信號處理可以提高信號的質(zhì)量和可靠性B.快速傅里葉變換（FFT）是數(shù)字信號處理中常用的算法之一C.數(shù)字信號處理的算法越復(fù)雜，效果就越好D.數(shù)字信號處理需要考慮硬件的計算能力和實時性要求4、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的最優(yōu)控制（OptimalControl）理論，以下說法不正確的是（）A.最優(yōu)控制的目標(biāo)是在滿足一定約束條件下，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)B.可以通過求解最優(yōu)控制問題的數(shù)學(xué)模型，得到最優(yōu)的控制策略C.最優(yōu)控制在實際應(yīng)用中往往難以實現(xiàn)，因為需要精確的系統(tǒng)模型和大量的計算資源D.最優(yōu)控制理論只適用于理論研究，對實際的控制系統(tǒng)沒有任何指導(dǎo)意義5、在計算機控制系統(tǒng)的性能評估中，如果要全面評價系統(tǒng)的控制效果，以下哪些指標(biāo)是需要考慮的？（）A.穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間B.抗干擾能力、魯棒性和適應(yīng)性C.控制精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性D.以上指標(biāo)都是6、有關(guān)計算機控制系統(tǒng)中的虛擬儀器技術(shù)，以下哪種說法是比較全面的？（）A.虛擬儀器技術(shù)將計算機與測量儀器相結(jié)合，通過軟件定義儀器的功能。它具有靈活性高、可擴展性強、成本低等優(yōu)點，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、顯示和控制等功能。虛擬儀器技術(shù)廣泛應(yīng)用于科研、教學(xué)、工業(yè)測試等領(lǐng)域，提高了測試和測量的效率和精度B.虛擬儀器技術(shù)只是一種概念，實際應(yīng)用價值不大C.虛擬儀器技術(shù)完全取代了傳統(tǒng)的物理儀器，不再需要傳統(tǒng)儀器D.虛擬儀器技術(shù)的開發(fā)和使用非常復(fù)雜，不適合一般用戶7、在計算機控制技術(shù)中，多變量控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計具有一定的難度。多個變量之間可能存在耦合關(guān)系，需要進(jìn)行解耦處理。例如，在一個化工反應(yīng)釜的溫度和壓力控制系統(tǒng)中，溫度和壓力之間存在相互影響。以下關(guān)于多變量控制系統(tǒng)的說法，錯誤的是：（）A.可以通過矩陣運算等方法對多變量系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析B.解耦控制可以將多變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多個單變量系統(tǒng)，簡化控制設(shè)計C.多變量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析比單變量系統(tǒng)更復(fù)雜D.多變量控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中很少見，一般可以通過簡化為單變量系統(tǒng)來處理8、在計算機控制技術(shù)的應(yīng)用中，傳感器的精度和響應(yīng)速度對系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實時性有著重要影響。當(dāng)需要測量一個快速變化的物理量，且要求測量精度達(dá)到很高的水平時，以下哪種類型的傳感器更適合？（）A.光電式傳感器，具有高響應(yīng)速度和高精度B.電容式傳感器，適用于測量微小變化C.電感式傳感器，穩(wěn)定性較好但響應(yīng)速度一般D.熱電偶傳感器，常用于溫度測量但精度有限9、在計算機控制系統(tǒng)的傳感器和變送器選擇中，以下關(guān)于傳感器和變送器的性能指標(biāo)，哪種說法是不準(zhǔn)確的？（）A.傳感器的性能指標(biāo)包括靈敏度、分辨率、線性度、重復(fù)性、遲滯等，這些指標(biāo)決定了傳感器對被測量的檢測精度和可靠性B.變送器的作用是將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號，如4-20mA、0-5V等，其性能指標(biāo)包括精度、穩(wěn)定性、溫度特性等C.在選擇傳感器和變送器時，需要根據(jù)被測量的特點、測量范圍、精度要求、環(huán)境條件等因素綜合考慮，選擇合適的型號和規(guī)格D.傳感器和變送器的性能指標(biāo)越高越好，不需要考慮成本和系統(tǒng)的實際需求，以確保測量的準(zhǔn)確性和可靠性10、在計算機控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)延遲對控制性能的影響，以下哪種分析是最深入和全面的？（）A.網(wǎng)絡(luò)延遲會導(dǎo)致控制信號的傳輸滯后，影響系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。延遲的不確定性還可能導(dǎo)致系統(tǒng)的振蕩和失穩(wěn)。為了減小網(wǎng)絡(luò)延遲的影響，可以采用預(yù)測控制、事件觸發(fā)控制等方法，同時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和硬件設(shè)施B.網(wǎng)絡(luò)延遲對控制性能的影響較小，可以通過增加緩沖區(qū)來解決，無需對控制算法進(jìn)行特殊設(shè)計C.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，只要網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠大，就可以忽略網(wǎng)絡(luò)延遲的影響D.網(wǎng)絡(luò)延遲只影響數(shù)據(jù)的傳輸速度，不影響控制效果，因此在設(shè)計控制系統(tǒng)時無需考慮11、關(guān)于計算機控制系統(tǒng)中的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，假設(shè)要設(shè)計一個高精度的控制系統(tǒng)，以下哪個方面是需要重點關(guān)注的？（）A.忽略A/D和D/A轉(zhuǎn)換的精度和速度要求B.重點關(guān)注A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率、轉(zhuǎn)換速度、線性度和誤差等指標(biāo)，選擇合適的轉(zhuǎn)換器以滿足系統(tǒng)對精度和實時性的要求C.只選擇價格便宜的轉(zhuǎn)換器，不考慮性能D.不進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換的選型和配置12、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(fù)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13、在計算機控制技術(shù)中，關(guān)于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，假設(shè)要判斷一個復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)在不同輸入條件下是否穩(wěn)定，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.僅通過觀察系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，主觀判斷其穩(wěn)定性B.利用勞斯判據(jù)，通過計算系統(tǒng)特征方程的系數(shù)來確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，該方法適用于線性定常系統(tǒng)，能準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)是否具有右半平面的極點，從而確定其穩(wěn)定性C.采用根軌跡法，繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，通過觀察根軌跡是否穿越虛軸來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但對于高階系統(tǒng)計算較為復(fù)雜D.完全依賴模擬實驗，不進(jìn)行理論分析14、對于一個計算機控制的電力系統(tǒng)，需要實現(xiàn)電壓和頻率的穩(wěn)定控制，同時要應(yīng)對分布式能源的接入和負(fù)荷的變化。以下哪種控制策略能夠有效地協(xié)調(diào)各部分的運行？（）A.分層控制策略，將系統(tǒng)分為不同層次進(jìn)行控制B.協(xié)調(diào)控制策略，綜合考慮各子系統(tǒng)的關(guān)系C.智能優(yōu)化控制策略，基于智能算法尋找最優(yōu)控制方案D.以上策略結(jié)合使用，適應(yīng)電力系統(tǒng)的復(fù)雜特性15、在計算機控制系統(tǒng)的人機交互界面設(shè)計中，如果需要操作人員能夠直觀、方便地監(jiān)控和操作控制系統(tǒng)，以下哪個方面是需要重點關(guān)注的？（）A.界面的布局和顏色搭配B.操作的便捷性和響應(yīng)速度C.數(shù)據(jù)的可視化展示方式D.以上都是二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)有哪些。2、（本題5分）說明如何保障生物醫(yī)學(xué)控制系統(tǒng)的安全性。3、（本題5分）簡要分析計算機控制在印刷行業(yè)的作用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在計算機控制技術(shù)中，PID控制器因其簡單有效而被廣泛應(yīng)用。請詳細(xì)闡述PID控制器的工作原理，包括比例、積分和微分環(huán)節(jié)的作用。分析PID控制器參數(shù)（如比例系數(shù)、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)）對系統(tǒng)性能的影響。結(jié)合實際控制對象，討論如何通過實驗或仿真方法來整定PID參數(shù)，以獲得滿意的控制效果，并說明在不同工況下PID參數(shù)的調(diào)整策略。2、（本題5分）深入探討計算機控制系統(tǒng)中的最優(yōu)控制中的動態(tài)規(guī)劃方法，解釋其基本思想和求解步驟，分析在實際問題中的應(yīng)用和計算復(fù)雜性。3、（本題5分）詳細(xì)論述計算機控制系統(tǒng)中的自組織控制技術(shù)及其應(yīng)用，分析自組織控制的原理和特點，討論在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境中的適應(yīng)性和自調(diào)節(jié)能力。4、（本題5分）全面論述計算機控制系統(tǒng)中的智能傳感器與智能執(zhí)行器，闡述智能傳感器的功能（自校準(zhǔn)、自診斷、數(shù)字通信）和智能執(zhí)行器的特點（高精度、快速響應(yīng)、智能化控制）。分析智能傳感器與智能執(zhí)行器在系統(tǒng)中的集成和通信方式，結(jié)合一個智能化的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，說明如何利用它們提高系統(tǒng)的性能和智能化水平。5、（本題5分）全面論述計算機控制系統(tǒng)中的礦山開采控制系統(tǒng)，如采掘設(shè)備控制、通風(fēng)系統(tǒng)控制和選礦過程控制。解釋礦山開采過程中的安全監(jiān)測和環(huán)境