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《系統建模與仿真》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、在計算機控制的機器人系統中，為了實現精確的軌跡規劃和運動控制，需要對機器人的動力學模型進行分析。當機器人的關節數量較多，且運動復雜時，以下哪種建模方法能夠更有效地描述其運動特性？（）A.拉格朗日方程B.牛頓-歐拉方程C.凱恩方程D.以上都不是2、在計算機控制的印刷電路板（PCB）制造過程中，鉆孔精度和速度的控制直接影響產品質量和生產效率。當需要在不同厚度和材質的PCB上進行高精度鉆孔時，以下哪種控制方式更能保證鉆孔質量和效率？（）A.數控系統控制，結合刀具補償B.手動控制，依靠工人經驗C.開環控制，不進行反饋調節D.隨機控制，不考慮鉆孔參數3、在計算機控制系統的實時操作系統選擇中，以下關于其特點和考慮因素的描述，哪一項是正確的？（）A.實時操作系統具有任務調度的及時性、確定性和可靠性等特點。在選擇實時操作系統時，需要考慮系統的硬實時或軟實時要求、任務數量和優先級、內存管理、中斷響應時間等因素。合適的實時操作系統能夠保障計算機控制系統的實時性能B.實時操作系統的選擇對計算機控制系統的性能影響不大，可以隨意選擇C.任何通用操作系統都可以作為計算機控制系統的實時操作系統，不需要專門的實時操作系統D.一旦選擇了實時操作系統，就不能再更換或升級4、在計算機控制技術中，關于控制系統的可靠性設計，以下描述錯誤的是：（）A.可靠性設計包括硬件冗余、軟件容錯、故障檢測與診斷等方面，以提高系統的可靠性B.采用冗余技術可以在關鍵部件出現故障時，自動切換到備份部件，保證系統的正常運行C.軟件容錯技術通過錯誤處理程序和恢復機制，使系統在軟件故障時能夠繼續工作D.只要在設計階段考慮了可靠性因素，系統在運行過程中就不會出現任何故障5、關于計算機控制系統中的智能傳感器（IntelligentSensor），以下描述錯誤的是（）A.智能傳感器具有自診斷、自校準、數字通信等功能B.它能夠提高測量的精度和可靠性，減少系統的誤差C.智能傳感器的使用會增加系統的成本和復雜性，因此應盡量避免使用D.智能傳感器可以與計算機控制系統無縫集成，實現智能化的數據采集和處理6、關于計算機控制系統中的實時數據庫管理，以下對于其作用和特點的描述，哪一項是恰當的？（）A.實時數據庫用于存儲和管理系統運行過程中的實時數據，具有數據采集快速、存儲高效、查詢靈活等特點，能夠為控制決策提供及時準確的數據支持，保證系統的實時性和可靠性B.實時數據庫與普通數據庫沒有區別，不需要特殊的管理和處理C.實時數據庫只適用于大型控制系統，小型系統不需要使用D.實時數據庫管理復雜，維護成本高，不如使用文件存儲數據7、在計算機控制的物流分揀系統中，需要對包裹進行快速準確的分類和輸送。當包裹的形狀、大小和重量差異較大時，以下哪種識別和分揀技術能夠提高系統的工作效率和準確性？（）A.條碼識別B.圖像識別C.射頻識別D.以上都是8、在計算機控制技術的智能家居系統中，關于環境監測和設備控制的實現方式，以下哪一種描述是最符合實際的？（）A.通過部署各種傳感器（如溫度、濕度、光照、煙霧等傳感器）采集環境數據，利用微控制器或嵌入式系統進行數據處理和分析，然后根據設定的規則或用戶的指令，通過智能插座、繼電器等控制設備實現對家電、照明等的自動控制B.智能家居系統的環境監測和設備控制主要依賴于云服務器的計算和決策能力，本地設備只負責數據采集和傳輸C.智能家居系統中的設備控制通常采用集中式控制架構，所有設備的控制信號都由一個中央控制器統一發送D.為了降低成本和復雜性，智能家居系統可以忽略環境監測功能，只實現基本的設備控制9、在計算機控制的工業機器人焊接系統中，為了保證焊接質量和效率，需要對焊接電流、電壓和焊接速度等參數進行精確控制。當焊接對象的材質和形狀發生變化時，以下哪種控制策略能夠快速調整焊接參數，適應不同的焊接需求？（）A.基于經驗的控制B.基于模型的控制C.智能控制D.手動控制10、在計算機局域網組建中，關于網絡拓撲結構的選擇，以下描述不準確的是：（）A.總線型拓撲結構中，所有節點都連接在一條總線上，易于擴展，但故障診斷和隔離較困難B.星型拓撲結構以中心節點為核心，連接其他節點，具有易于管理和故障隔離的優點，但中心節點故障可能導致整個網絡癱瘓C.環型拓撲結構中，節點依次連接形成環形，數據沿一個方向傳輸，傳輸效率高，但某個節點故障會影響整個網絡D.樹型拓撲結構是星型拓撲的擴展，層次清晰，適用于大型網絡，但結構復雜，成本較高，且對根節點的依賴性強，根節點一旦出現故障，整個網絡將無法正常工作11、在設計一個計算機控制系統的人機界面時，需要考慮操作人員的使用習慣和工作效率。如果系統需要顯示大量的復雜數據和圖形，以下哪種界面設計原則對于提高操作人員的信息獲取和決策能力最為關鍵？（）A.簡潔明了B.色彩搭配協調C.布局合理D.交互性強12、在計算機控制系統的信號調理電路中，以下關于其作用和類型的描述，不正確的是哪一項？（）A.信號調理電路的作用是將傳感器輸出的微弱信號進行放大、濾波、隔離等處理，使其滿足A/D轉換器的輸入要求B.放大電路可以提高信號的幅度，使其能夠被準確測量；濾波電路用于去除信號中的噪聲和干擾；隔離電路用于防止信號之間的串擾和共模干擾C.信號調理電路可以分為模擬信號調理電路和數字信號調理電路，分別適用于不同類型的信號和系統D.信號調理電路的性能對系統的測量精度和穩定性沒有影響，只要能夠將信號轉換為合適的形式即可13、在計算機控制技術中的PID控制器參數整定，比如要為一個溫度控制系統整定PID參數，以下哪種方法是較為實用且有效的？（）A.盲目嘗試不同的參數組合，效率低下B.采用Ziegler-Nichols經驗公式法，根據系統的開環階躍響應特性來初步確定PID參數，然后通過實驗和調整來優化參數，以達到滿意的控制效果C.完全依賴自動整定工具，不理解原理D.不進行參數整定，使用默認參數14、在計算機控制系統的軟件設計中，以下關于實時操作系統的作用和特點，哪一項是不正確的？（）A.實時操作系統能夠保證系統在規定的時間內完成對外部事件的響應和處理，滿足系統的實時性要求B.它提供了任務調度、內存管理、中斷處理等功能，為應用程序的開發提供了一個穩定、高效的運行環境C.實時操作系統通常具有較小的內核和較低的資源占用，以確保系統能夠快速啟動和運行D.實時操作系統不支持多任務處理，只能按照順序依次執行任務，無法滿足復雜系統的需求15、在計算機控制技術中，關于控制系統的性能指標，以下哪種描述最為全面且準確？（）A.控制系統的性能指標僅僅包括穩定性，只要系統穩定，性能就良好B.性能指標主要涵蓋了穩定性、快速性和準確性，其中穩定性是指系統在受到干擾后能夠恢復到平衡狀態，快速性反映系統的響應速度，準確性則體現系統輸出與期望值的接近程度C.控制系統的性能指標只有快速性重要，因為快速響應能滿足大多數實際需求D.準確性是唯一關鍵的性能指標，其他指標相對次要16、在計算機控制的半導體制造工藝中，需要對溫度、氣體流量、壓力等多個工藝參數進行高精度控制。當工藝要求不斷提高，對控制精度的要求達到亞微米級別時，以下哪種先進控制技術能夠滿足需求？（）A.預測控制B.滑模控制C.自抗擾控制D.以上都是17、在計算機控制的化工生產過程中，需要對多個反應釜的溫度、壓力等參數進行精確控制。當生產工藝發生變化，需要對控制系統進行重新調整時，以下哪種控制參數整定方法能夠更快地找到最優的控制參數？（）A.試湊法B.臨界比例度法C.衰減曲線法D.以上都是18、對于計算機控制系統的人機交互界面設計，假設要設計一個操作方便、直觀的界面供操作人員使用，以下哪個方面是需要著重考慮的？（）A.界面布局混亂，操作復雜B.信息的清晰展示、操作的便捷性和反饋的及時性，界面應能夠清晰地呈現系統狀態和控制參數，操作按鈕易于理解和操作，同時系統應能夠及時響應操作人員的操作并給出反饋C.只注重界面美觀，忽略功能D.不考慮操作人員的需求，自行設計19、對于一個計算機控制的自動化生產線升級項目，需要在現有設備的基礎上進行改造和優化。在評估可行性和制定方案時，以下哪個因素是首要考慮的？（）A.新設備與現有設備的兼容性B.升級成本和預期收益C.技術的先進性和成熟度D.對生產流程的影響和調整難度20、在計算機控制系統的先進控制技術中，以下關于預測控制的特點和優勢，哪種說法是不準確的？（）A.預測控制基于模型預測未來的輸出，并通過優化算法計算最優的控制輸入，能夠有效地處理具有約束和時滯的系統B.它能夠充分利用系統的過去、現在和未來的信息，對系統的動態性能進行預測和優化，提高控制品質C.預測控制算法復雜，計算量大，對模型的精度要求高，因此在實際應用中受到一定的限制D.預測控制適用于多變量、強耦合的復雜工業過程控制，在石油化工、電力等行業得到了廣泛的應用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述計算機控制在電力系統中的應用。2、（本題5分）說明非線性系統的穩定性判別方法。3、（本題5分）說明如何應對預測控制中的模型失配問題。4、（本題5分）解釋數字控制器的設計方法。5、（本題5分）簡述計算機控制在智能空氣凈化器中的應用。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）針對一個污水處理廠的生物處理過程，設計其溶解氧和酸堿度的控制系統。2、（本題5分）針對一個水泥廠的熟料庫，設計其庫存管理和卸料控制的系統。3、（本題5分）設計一個基于計算機的光照強度變化率控制系統，控制光照強度變化率。4、（本題5分）設計一個計算機控制的液體濃度分布控制系統，控制液體濃度在容器內的分布。5、（本題5分）為一個自動化倉庫的貨架存儲優化設計控制系統。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討計算機控制系統中的采樣過程和保持過程。闡述采樣定理的內涵及其在保證系統性能方面的關鍵作用，分析零階保持器對系統性能的影響，包括相位滯后、頻率特性改變等。結合實際的工業控制應用，說明如何合理選