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《數控技術及裝備》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、計算機控制技術在工業機器人領域發揮著重要作用。機器人的運動軌跡規劃、關節控制、力控制等都依賴于計算機控制。例如，在汽車生產線上的焊接機器人需要精確控制焊接位置和力度。以下關于計算機控制在工業機器人中的應用，不準確的是：（）A.可以采用離線編程的方式，提前規劃機器人的運動軌跡B.機器人的控制系統需要具備高速計算和實時響應的能力C.傳感器反饋對于機器人的精確控制作用不大，可以忽略D.機器人的控制系統需要與其他設備進行協同工作，實現自動化生產2、在計算機控制技術的多變量控制系統中，以下關于其特點和控制策略的描述，哪一項是正確的？（）A.多變量控制系統具有多個輸入和多個輸出，變量之間存在耦合關系。控制策略包括解耦控制、預測控制、自適應控制等。解耦控制用于消除變量之間的耦合；預測控制考慮系統的未來行為；自適應控制能夠根據系統變化調整控制器參數。這些策略旨在實現良好的控制性能B.多變量控制系統與單變量控制系統沒有本質區別，控制策略可以通用C.多變量控制系統過于復雜，不適合在實際工程中應用D.多變量控制系統的控制策略只需要考慮當前的系統狀態，不需要考慮未來的變化3、對于計算機控制系統中的分布式控制系統（DCS），以下敘述不準確的是（）A.DCS是一種將控制功能分散、管理功能集中的控制系統，它由多個控制站、操作站和通信網絡組成B.各個控制站可以獨立完成局部的控制任務，通過通信網絡與操作站進行數據交換和協調控制C.DCS具有可靠性高、擴展性好、組態靈活等優點，廣泛應用于大型工業過程控制領域D.DCS是一種完全獨立的控制系統，與其他控制系統無法進行集成和通信4、當設計一個計算機控制的電梯系統時，需要考慮乘客的舒適性、安全性和運行效率。為了實現平穩的啟停和準確的樓層定位，以下哪種控制方法是常用的？（）A.變頻調速控制，調整電機的轉速B.閉環位置控制，精確控制電梯的位置C.智能群控算法，優化多部電梯的運行調度D.以上方法結合使用5、在計算機控制技術中，關于控制系統的穩定性分析，以下哪種說法是最為準確的？（）A.只要系統的開環增益足夠大，系統就一定穩定B.控制系統的穩定性只取決于系統的閉環極點是否都在復平面的左半平面。通過勞斯判據、根軌跡法等方法，可以對系統的穩定性進行精確分析和判斷。同時，系統的參數變化、外部干擾以及非線性因素等都可能影響系統的穩定性C.系統的穩定性與輸入信號的類型和幅值密切相關D.對于復雜的控制系統，無法進行穩定性分析，只能通過實際運行來驗證6、計算機控制系統中的嵌入式系統應用越來越廣泛。關于嵌入式系統，以下描述錯誤的是（）A.嵌入式系統是將計算機技術嵌入到設備中，實現特定功能的專用計算機系統B.具有體積小、功耗低、可靠性高等優點，適用于各種控制應用場景C.嵌入式系統的開發需要掌握硬件設計和軟件開發的知識和技能D.嵌入式系統的性能不如通用計算機系統，因此應用范圍有限7、在計算機控制技術的控制系統性能評估指標中，例如評估一個溫度控制系統的性能，以下哪個指標能夠綜合反映系統的快速性和穩定性？（）A.不明確性能評估指標，無法有效評估B.調節時間和超調量，調節時間越短，系統響應越快；超調量越小，系統穩定性越好，綜合這兩個指標可以較好地評價系統的性能C.只關注單一指標，評估不全面D.不進行性能評估，無法改進系統8、對于計算機控制系統中的數據采集與處理，以下關于其重要性和方法的描述，哪一種是準確的？（）A.數據采集與處理是計算機控制系統的基礎，它為控制決策提供依據。通過傳感器獲取原始數據后，需要進行濾波、放大、A/D轉換等處理。數據的準確性、實時性和完整性對于控制系統的性能至關重要，采用合適的數據處理算法可以提高數據質量B.數據采集與處理對控制系統的影響不大，可以簡單處理或忽略C.數據采集與處理只需要使用固定的方法和參數，不需要根據實際情況進行調整D.數據采集與處理只關注數據的采集，不需要進行后續的分析和利用9、在計算機控制系統的抗干擾技術中，以下關于其措施和原理的描述，哪一項是正確的？（）A.為提高計算機控制系統的可靠性，需要采取多種抗干擾措施，如電源濾波、接地處理、屏蔽技術、軟件濾波等。電源濾波用于抑制電源中的噪聲；接地處理確保電位基準穩定；屏蔽技術防止電磁干擾；軟件濾波對輸入信號進行數字處理。這些措施綜合運用，減少干擾對系統的影響B.抗干擾技術對計算機控制系統的作用不大，系統本身可以自動抵抗干擾C.只要硬件設計合理，就不需要考慮抗干擾的軟件措施D.抗干擾措施只需要在系統設計階段考慮，運行過程中不需要關注10、對于計算機控制系統中的非線性系統控制，假設要控制一個具有明顯非線性特性的對象，以下哪種處理方式是合適的？（）A.將非線性系統近似為線性系統，控制效果差B.采用非線性控制理論和方法，如反饋線性化、滑模控制等，直接針對非線性特性進行控制設計，以獲得更好的控制效果C.不處理非線性特性，系統性能不穩定D.放棄對非線性系統的控制，尋找替代方案11、對于計算機控制系統中的數字控制器設計，當考慮采用PID控制算法時，以下關于其參數整定方法的描述，哪一項是最恰當的？（）A.PID參數的整定可以通過理論計算、實驗試湊或基于模型的方法來實現。實驗試湊法雖然簡單直觀，但需要反復調試，耗費時間；基于模型的方法則需要準確的系統模型，否則難以得到理想的參數B.PID控制算法的參數整定只需根據經驗設定一組固定的值，無需根據系統的實際運行情況進行調整，因為其具有較強的適應性C.PID參數整定的關鍵在于使系統的響應速度最快，而不必考慮超調量和穩態誤差，只要能快速達到設定值即可D.數字控制器設計中應盡量避免使用PID控制算法，因為其過于老舊，有許多更先進的控制算法可以替代，如模糊控制、神經網絡控制等12、在計算機控制技術的工業機器人控制中，對于軌跡規劃和運動控制算法的設計，以下哪種考慮是最為關鍵的？（）A.軌跡規劃和運動控制算法需要考慮機器人的動力學特性、關節限制、工作空間約束以及任務要求，以實現精確、平穩、高效的運動控制B.工業機器人控制中，軌跡規劃和運動控制算法的設計主要依賴于機器人的機械結構和硬件性能，軟件算法的作用相對較小C.軌跡規劃和運動控制算法應盡量簡化，以降低計算量和控制成本，即使犧牲一定的控制精度也在所不惜D.工業機器人的控制只需要保證基本的運動功能，對于復雜的軌跡和高精度的要求可以忽略13、在計算機控制系統的抗干擾設計中，當系統受到強烈的電磁干擾時，以下哪種措施對于提高系統的抗干擾能力最為有效？（）A.屏蔽B.濾波C.接地D.以上都是14、關于計算機控制系統中的系統集成技術，以下對于其概念和實現方法的描述，哪一項是準確的？（）A.系統集成技術是將不同的硬件、軟件和網絡資源整合為一個協調工作的整體，實現方法包括硬件集成、軟件集成和通信集成等，通過標準化接口和協議，確保各部分之間的無縫連接和高效協同工作B.系統集成技術就是將各種設備簡單地連接在一起，不需要考慮兼容性和協同性C.系統集成技術難度大，成本高，不適合在一般計算機控制系統中應用D.系統集成技術只關注硬件設備的連接，不涉及軟件和通信方面15、對于計算機控制系統中的實時數據庫，以下關于其功能和特點的描述，不正確的是哪一項？（）A.實時數據庫用于存儲和管理計算機控制系統中的實時數據，包括測量數據、控制數據、報警數據等B.它能夠快速地響應數據的讀寫請求，保證數據的實時性和一致性，支持多用戶并發訪問C.實時數據庫具有數據壓縮、歷史數據存儲、數據檢索和分析等功能，為系統的監控和決策提供支持D.實時數據庫與關系數據庫沒有任何區別，可以使用相同的技術和方法進行設計和管理16、在計算機控制系統的設計過程中，系統建模是重要的第一步。以下關于系統建模的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以通過物理定律和數學方程建立系統的數學模型，描述系統的輸入輸出關系B.實驗建模方法通過對系統施加輸入信號并測量輸出響應，來辨識系統的模型參數C.系統建模的準確性直接影響到后續控制器的設計和系統性能的預測D.一旦建立了系統模型，就不需要再根據實際情況進行修正和完善17、在計算機控制的飛行器姿態控制系統中，由于飛行器的動態特性復雜且對控制的實時性要求苛刻，以下哪種控制器結構和算法能夠滿足要求？（）A.串級控制結構，提高系統的快速性和穩定性B.狀態反饋控制，基于系統狀態進行精確控制C.智能PID控制，結合智能算法優化PID參數D.以上控制結構和算法結合使用18、對于計算機控制系統中的抗干擾技術，在考慮電磁干擾的抑制措施時，以下哪種方法是最為關鍵和有效的？（）A.采用屏蔽、濾波、接地等技術手段，從源頭上減少電磁干擾的產生和傳播；同時，合理布線、優化系統布局，提高系統的抗干擾能力B.增加系統的功率和電壓，以抵抗電磁干擾的影響C.采用軟件濾波算法，對采集到的數據進行處理，消除干擾信號D.忽略電磁干擾的影響，認為系統自身具有足夠的穩定性和容錯能力19、在計算機控制技術中，故障診斷與容錯控制是提高系統可靠性的重要手段。通過對系統運行狀態的監測和分析，能夠及時發現故障并采取相應的措施。例如，在一個電力系統中，對變壓器、斷路器等設備進行實時監測和故障診斷。以下關于故障診斷與容錯控制的說法，準確的是：（）A.故障診斷只能基于硬件檢測，軟件分析無法實現B.容錯控制可以在系統出現故障時，自動切換到備用設備或采取降級運行模式C.故障診斷和容錯控制技術對于提高系統的可用性沒有幫助D.只要系統設計合理，就不會出現故障，不需要進行故障診斷和容錯控制20、在計算機控制技術的運動控制系統中，以下關于其分類和應用的描述，哪一個是恰當的？（）A.運動控制系統包括點位控制系統、直線控制系統和輪廓控制系統等。點位控制系統要求準確到達目標位置；直線控制系統實現直線軌跡的控制；輪廓控制系統能夠控制多軸協調運動，實現復雜的曲線軌跡。運動控制系統廣泛應用于數控機床、機器人、自動化生產線等領域B.運動控制系統的分類不重要，應用場景也比較單一C.運動控制系統只適用于高精度的工業設備，對一般的機械運動控制沒有作用D.運動控制系統的發展已經成熟，沒有進一步創新和改進的空間二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述醫療設備中的溫度控制實例。2、（本題5分）簡述計算機控制在風力發電中的應用。3、（本題5分）闡述如何評估控制系統的魯棒性。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）為自動化灌溉系統設計一個計算機控制的土壤濕度檢測與灌溉量控制系統。2、（本題5分）為一個水處理過程設計自動控制系統，保證水質指標符合要求。3、（本題5分）設計一個智能電表的階梯電價計費和控制管理系統。4、（本題5分）設計一個智能交通系