2025年高職智能設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)（智能控制系統(tǒng)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）（總共10題，每題3分，每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確答案填在括號(hào)內(nèi)）1.智能控制系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵特征是（）A.能對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效控制B.具備智能決策能力C.采用先進(jìn)傳感器技術(shù)D.運(yùn)用現(xiàn)代通信手段答案：B2.以下不屬于智能控制系統(tǒng)基本組成部分的是（）A.傳感器B.控制器C.執(zhí)行器D.顯示器答案：D3.模糊控制的核心是（）A.模糊化B.模糊推理C.清晰化D.以上都是答案：D4.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控制中主要用于（）A.模式識(shí)別B.故障診斷C.優(yōu)化控制D.以上都對答案：D5.專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中存放的是（）A.事實(shí)和規(guī)則B.數(shù)據(jù)和算法C.程序和指令D.經(jīng)驗(yàn)和案例答案：A6.智能控制系統(tǒng)中，自適應(yīng)控制的目的是（）A.適應(yīng)環(huán)境變化B.提高控制精度C.降低能耗D.簡化控制結(jié)構(gòu)答案：A7.以下哪種智能控制算法適用于處理具有不確定性的系統(tǒng)（）A.遺傳算法B.滑?？刂艭.預(yù)測控制D.模糊控制答案：D8.智能控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢不包括（）A.更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B.與其他技術(shù)融合C.智能化程度更高D.成本更低答案：A9.在智能控制系統(tǒng)中，傳感器的作用是（）A.獲取系統(tǒng)信息B.執(zhí)行控制指令C.存儲(chǔ)數(shù)據(jù)D.顯示結(jié)果答案：A10.智能控制中的學(xué)習(xí)控制主要是讓系統(tǒng)（）A.學(xué)習(xí)新知識(shí)B.提高控制速度C.減少誤差積累D.適應(yīng)不同工況答案：A第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題3分，共15分）1.智能控制系統(tǒng)的主要類型包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制、______和______等。答案：自適應(yīng)控制、學(xué)習(xí)控制2.模糊控制規(guī)則通常由______和______組成。答案：語言變量、語言值3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方式主要有______學(xué)習(xí)、______學(xué)習(xí)和______學(xué)習(xí)等。答案：監(jiān)督、無監(jiān)督、強(qiáng)化4.專家系統(tǒng)一般由______、______、______和推理機(jī)等部分組成答案：知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)5.在智能控制中，PID控制屬于______控制的范疇。答案：傳統(tǒng)三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述模糊控制的工作原理。答案：模糊控制首先將輸入的精確量進(jìn)行模糊化處理，轉(zhuǎn)化為模糊量。然后依據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，得到模糊控制量。最后通過清晰化處理，將模糊控制量轉(zhuǎn)化為精確量，用于控制被控對象。2.說明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控制中的應(yīng)用優(yōu)勢。答案：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性映射能力，能處理復(fù)雜的非線性關(guān)系。具有自學(xué)習(xí)能力，可自動(dòng)從數(shù)據(jù)中提取特征和規(guī)律。有很強(qiáng)的容錯(cuò)性，對不完整或有噪聲的數(shù)據(jù)有較好的處理能力。能并行處理信息，運(yùn)算速度快，適用于實(shí)時(shí)控制。3.闡述專家系統(tǒng)在智能控制中的作用。答案：專家系統(tǒng)能將專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以規(guī)則形式存入知識(shí)庫。在智能控制中，可根據(jù)傳感器獲取的信息，利用知識(shí)庫中的知識(shí)和推理機(jī)進(jìn)行推理，給出合理的控制決策，解決復(fù)雜系統(tǒng)中難以用傳統(tǒng)方法解決的問題，提高控制的智能性和可靠性。四、分析題（共15分）材料：某智能溫度控制系統(tǒng)，采用模糊控制算法。其輸入為當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度的差值e以及差值的變化率ec，輸出為加熱或制冷設(shè)備的控制量u。模糊控制規(guī)則如下：當(dāng)e為正大，ec為正大時(shí)，u為正大；當(dāng)e為正大，ec為正中時(shí)，u為正大；當(dāng)e為正大，ec為負(fù)大時(shí)，u為零……（此處省略部分規(guī)則）。1.請分析該模糊控制算法中，輸入量和輸出量的模糊化過程是如何進(jìn)行的？（7分）答案：對于輸入量差值e和差值變化率ec，首先要確定其論域，比如e的論域可以是[-50,50]℃，ec的論域可以是[-20,20]℃/min等。然后將論域進(jìn)行劃分，例如劃分為正大、正中、正小、零、負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大等模糊子集。接著根據(jù)實(shí)際的e和ec的值，按照一定的模糊化方法，如三角形隸屬度函數(shù)等，確定它們屬于各個(gè)模糊子集的程度，從而完成模糊化。2.當(dāng)系統(tǒng)檢測到當(dāng)前溫度比設(shè)定溫度低10℃，且溫度變化率為每分鐘升高5℃時(shí)，根據(jù)給定的模糊控制規(guī)則，推測控制量u的情況。（8分）答案：已知當(dāng)前溫度比設(shè)定溫度低10℃，即e為負(fù)大；溫度變化率為每分鐘升高5℃，即ec為正小。根據(jù)模糊控制規(guī)則，當(dāng)e為負(fù)大，ec為正小時(shí)，u為負(fù)中偏小。所以推測控制量u會(huì)使加熱設(shè)備適當(dāng)加大功率，但不會(huì)達(dá)到最大加熱功率，以逐步提升溫度，使其趨近于設(shè)定溫度。五、設(shè)計(jì)題（共20分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能故障診斷系統(tǒng)，用于某智能設(shè)備的故障診斷。該設(shè)備有多個(gè)傳感器可獲取溫度、壓力、振動(dòng)等參數(shù)。要求：1.簡述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，包括輸入層、隱藏層和輸出層的節(jié)點(diǎn)設(shè)置。（10分）答案：輸入層節(jié)點(diǎn)設(shè)置為與各個(gè)傳感器對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，比如溫度傳感器對應(yīng)一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，壓力傳感器對應(yīng)一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，振動(dòng)傳感器對應(yīng)一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)等，根據(jù)實(shí)際傳感器數(shù)量確定輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)。隱藏層可設(shè)置多層，節(jié)點(diǎn)數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試確定，一般會(huì)比輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)少，且相鄰層節(jié)點(diǎn)通過權(quán)重連接。輸出層節(jié)點(diǎn)設(shè)置為與可能出現(xiàn)的故障類型對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，每種故障類型對應(yīng)一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)的值表示該故障發(fā)生的可能性。2.說明如何對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障診斷。（10分）答案：首先收集大量設(shè)備正常狀態(tài)和各種故障狀態(tài)下的傳感器數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本。將樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如歸一化等。然后將