2025年大學第四學年（自動化）智能控制系統(tǒng)設計試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3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.以下哪種智能控制算法常用于處理復雜的非線性系統(tǒng)？A.傳統(tǒng)PID控制B.模糊控制C.線性二次型最優(yōu)控制D.自適應控制2.智能控制系統(tǒng)中，能夠模仿人類專家決策過程的是？A.神經(jīng)網(wǎng)絡B.專家系統(tǒng)C.遺傳算法D.蟻群算法3.下列關(guān)于智能傳感器在智能控制系統(tǒng)中的作用，說法錯誤的是？A.能提高數(shù)據(jù)采集的準確性B.可實現(xiàn)對環(huán)境的自適應感知C.不具備數(shù)據(jù)預處理能力D.有助于系統(tǒng)的智能化決策4.智能控制系統(tǒng)的核心特點不包括以下哪一項？A.學習能力B.自適應能力C.確定性控制D.優(yōu)化能力5.在智能控制中，用于處理不確定性和模糊性的數(shù)學工具是？A.概率論B.模糊數(shù)學C.線性代數(shù)D.數(shù)理統(tǒng)計6.以下哪種智能控制策略適合于動態(tài)環(huán)境下的系統(tǒng)控制？A.固定增益控制B.基于模型的預測控制C.開環(huán)控制D.簡單比例控制7.智能控制系統(tǒng)中，能夠自動調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)以適應環(huán)境變化的是？A.自適應控制B.魯棒控制C.最優(yōu)控制D.滑模控制8.關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡在智能控制中的應用，不正確的是？A.可用于模式識別B.能進行函數(shù)逼近C.訓練速度快且不需要大量數(shù)據(jù)D.具有很強的非線性映射能力9.智能控制系統(tǒng)設計中，考慮系統(tǒng)可靠性的主要方法不包括？A.冗余設計B.容錯控制C.增加傳感器數(shù)量D.故障診斷與修復10.以下哪種算法不屬于群體智能算法？A.粒子群優(yōu)化算法B.人工蜂群算法C.支持向量機算法D.蟻群算法第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.智能控制系統(tǒng)主要由______、______、______和______等部分組成。2.模糊控制的核心是______和______。3.遺傳算法的基本操作包括______、______和______。4.專家系統(tǒng)通常由______、______、______和______等部分構(gòu)成。5.智能傳感器的發(fā)展趨勢包括______、______、______和______。三、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述智能控制系統(tǒng)的主要特點。2.說明模糊控制的基本原理。3.遺傳算法在智能控制中有哪些應用？4.智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有哪些優(yōu)勢？四、分析題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。閱讀材料，回答問題。材料：在一個工業(yè)生產(chǎn)過程中，采用了智能控制系統(tǒng)來控制溫度、壓力等參數(shù)。該系統(tǒng)結(jié)合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)。在運行過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對溫度的控制效果有時不太理想，溫度波動較大。1.請分析可能導致溫度控制效果不理想的原因。2.針對溫度波動問題，提出改進措施。五、設計題（共20分）答題要求：本大題共1小題。請根據(jù)以下要求設計一個智能控制系統(tǒng)。設計一個用于智能家居的智能照明控制系統(tǒng)，要求能夠根據(jù)環(huán)境光照強度和用戶需求自動調(diào)節(jié)燈光亮度。請說明系統(tǒng)的組成部分、控制策略以及實現(xiàn)方法。答案：一、選擇題答案1.B2.B3.C4.C5.B6.B7.A8.C9.C10.C二、填空題答案1.控制器、執(zhí)行器、傳感器、知識庫2.模糊化、模糊推理、清晰化3.編碼、選擇操作、交叉操作、變異操作4.知識庫、推理機、數(shù)據(jù)庫、人機接口5.智能化、微型化、集成化、網(wǎng)絡化三、簡答題答案1.智能控制系統(tǒng)的主要特點包括：學習能力、自適應能力、優(yōu)化能力、容錯能力、自組織能力、實時性和智能決策能力等。2.模糊控制的基本原理是將輸入的精確量通過模糊化處理轉(zhuǎn)化為模糊量，然后利用模糊規(guī)則進行模糊推理，得到模糊輸出，最后通過清晰化處理將模糊輸出轉(zhuǎn)化為精確控制量，實現(xiàn)對被控對象的控制。3.遺傳算法在智能控制中的應用包括：系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化、控制器設計、故障診斷、模式識別等。4.智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比的優(yōu)勢有：具有智能處理能力，可對數(shù)據(jù)進行預處理；能自動補償和校準；具備自適應能力，可適應環(huán)境變化；可實現(xiàn)多傳感器融合，提高信息可靠性和準確性等。四、分析題答案1.可能導致溫度控制效果不理想的原因有：模糊控制規(guī)則不夠完善，不能準確反映溫度變化與控制量之間的關(guān)系；神經(jīng)網(wǎng)絡訓練不足，對溫度變化的預測不準確；傳感器精度不夠，采集的溫度數(shù)據(jù)存在誤差；環(huán)境干擾因素較多，影響了溫度控制。2.改進措施：重新優(yōu)化模糊控制規(guī)則，根據(jù)實際運行情況調(diào)整規(guī)則參數(shù)；增加神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練數(shù)據(jù)量，提高訓練精度，使其能更準確地預測溫度變化；更換高精度的溫度傳感器，提高數(shù)據(jù)采集的準確性；采取抗干擾措施，如增加濾波裝置等，減少環(huán)境干擾對溫度控制的影響。五、設計題答案系統(tǒng)組成部分：包括光照傳感器、亮度調(diào)節(jié)模塊、控制器和智能終端。光照傳感器用于檢測環(huán)境光照強度，亮度調(diào)節(jié)模塊控制燈光亮度，控制器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和用戶需求進行決策，智能終端用于用戶設置和操作。控制策略：采用模糊控制策略，將光照強度分為不同等級，根據(jù)用戶需求設置亮度目標