船舶控制理論與應(yīng)用評(píng)估試卷及答案考試時(shí)長：120分鐘滿分：100分試卷名稱：船舶控制理論與應(yīng)用評(píng)估試卷考核對(duì)象：船舶工程、海洋工程及相關(guān)專業(yè)中等級(jí)別學(xué)習(xí)者或從業(yè)者題型分值分布：-判斷題（10題，每題2分）總分20分-單選題（10題，每題2分）總分20分-多選題（10題，每題2分）總分20分-案例分析（3題，每題6分）總分18分-論述題（2題，每題11分）總分22分總分：100分---一、判斷題（每題2分，共20分）1.船舶自動(dòng)舵的PID控制算法中，比例環(huán)節(jié)主要作用是減小超調(diào)量。2.船舶橫搖角的穩(wěn)定性主要由船舶的初穩(wěn)性高（GM）決定。3.船舶自動(dòng)駕駛儀的羅經(jīng)系統(tǒng)通常采用磁羅經(jīng)作為主傳感器。4.船舶的航向穩(wěn)定性增益越大，航向控制越容易實(shí)現(xiàn)。5.船舶推進(jìn)系統(tǒng)的效率與螺旋槳的螺距比無關(guān)。6.船舶橫搖阻尼系數(shù)越大，船舶的橫搖響應(yīng)越快。7.船舶自動(dòng)駕駛儀的航向控制回路通常采用二階系統(tǒng)模型。8.船舶的操縱性指數(shù)（K）越小，船舶的回轉(zhuǎn)性能越好。9.船舶的橫搖頻率與船舶的船長成正比。10.船舶的自動(dòng)舵系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng)浪條件下會(huì)自動(dòng)降低控制增益以避免超調(diào)。二、單選題（每題2分，共20分）1.下列哪種傳感器常用于船舶姿態(tài)控制系統(tǒng)的橫搖角測(cè)量？A.磁羅經(jīng)B.液壓陀螺儀C.氣壓計(jì)D.溫度傳感器2.船舶自動(dòng)駕駛儀的航向控制中，以下哪種控制策略最常用于抑制超調(diào)？A.比例控制B.積分控制C.比例-積分控制D.比例-積分-微分控制3.船舶的橫搖阻尼主要來源于？A.船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)B.水動(dòng)力阻力C.螺旋槳推力D.空氣阻力4.船舶的操縱性指數(shù)（K）通常與以下哪個(gè)參數(shù)相關(guān)？A.船舶寬度B.船舶排水量C.船舶回轉(zhuǎn)半徑D.船舶橫搖頻率5.船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)的魯棒性主要取決于？A.控制算法的復(fù)雜度B.傳感器精度C.控制增益大小D.船舶穩(wěn)性高6.船舶推進(jìn)系統(tǒng)的效率最高時(shí)，螺旋槳的螺距比通常接近？A.0.5B.1.0C.1.5D.2.07.船舶的橫搖頻率（ω_r）與以下哪個(gè)參數(shù)無關(guān)？A.船舶船長（L）B.船舶寬度（B）C.船舶排水量（D）D.船舶吃水（T）8.船舶自動(dòng)駕駛儀的航向控制中，以下哪種算法最適用于非線性系統(tǒng)？A.PID控制B.LQR控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.MPC控制9.船舶的操縱性指數(shù)（K）越小，以下哪個(gè)性能越優(yōu)？A.船舶加速性B.船舶回轉(zhuǎn)性C.船舶搖擺性D.船舶穩(wěn)性10.船舶的橫搖阻尼系數(shù)通常與以下哪個(gè)參數(shù)成正比？A.船舶速度B.船舶寬度C.船舶吃水D.船舶排水量三、多選題（每題2分，共20分）1.船舶自動(dòng)駕駛儀的常見傳感器包括？A.磁羅經(jīng)B.液壓陀螺儀C.壓力傳感器D.渦流傳感器E.溫度傳感器2.船舶的操縱性指數(shù)（K）與以下哪些參數(shù)相關(guān)？A.船舶回轉(zhuǎn)半徑B.船舶寬度C.船舶排水量D.船舶舵面積E.船舶推進(jìn)器類型3.船舶的橫搖阻尼主要來源于？A.水動(dòng)力阻力B.船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)C.螺旋槳推力D.空氣阻力E.船舶搖擺慣性4.船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)的魯棒性主要取決于？A.控制算法的復(fù)雜度B.傳感器精度C.控制增益大小D.船舶穩(wěn)性高E.船舶操縱性指數(shù)5.船舶推進(jìn)系統(tǒng)的效率最高時(shí)，螺旋槳的螺距比通常接近？A.0.5B.1.0C.1.5D.2.0E.3.06.船舶的橫搖頻率（ω_r）與以下哪些參數(shù)相關(guān)？A.船舶船長（L）B.船舶寬度（B）C.船舶排水量（D）D.船舶吃水（T）E.船舶橫搖阻尼系數(shù)7.船舶自動(dòng)駕駛儀的航向控制中，以下哪些算法常用于非線性系統(tǒng)？A.PID控制B.LQR控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制D.MPC控制E.PID-LQR混合控制8.船舶的操縱性指數(shù)（K）越小，以下哪些性能越優(yōu)？A.船舶加速性B.船舶回轉(zhuǎn)性C.船舶搖擺性D.船舶穩(wěn)性E.船舶操縱靈活性9.船舶的橫搖阻尼系數(shù)通常與以下哪些參數(shù)成正比？A.船舶速度B.船舶寬度C.船舶吃水D.船舶排水量E.船舶橫搖頻率10.船舶的自動(dòng)舵系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng)浪條件下會(huì)采取哪些措施？A.降低控制增益B.增加控制頻率C.啟用冗余傳感器D.關(guān)閉自動(dòng)駕駛功能E.提高舵機(jī)響應(yīng)速度四、案例分析（每題6分，共18分）案例1：某大型油輪的自動(dòng)駕駛儀在航行過程中出現(xiàn)航向控制不穩(wěn)定，具體表現(xiàn)為：在平靜水域中航向控制正常，但在風(fēng)浪條件下航向偏差較大，且舵機(jī)頻繁超調(diào)。請(qǐng)分析可能的原因并提出改進(jìn)措施。案例2：某散貨船在航行過程中遭遇橫風(fēng)，導(dǎo)致船舶橫搖角度迅速增大，自動(dòng)駕駛儀未能有效抑制橫搖。請(qǐng)分析可能的原因并提出改進(jìn)措施。案例3：某渡輪的推進(jìn)系統(tǒng)效率較低，導(dǎo)致船舶加速性能差。請(qǐng)分析可能的原因并提出改進(jìn)措施。五、論述題（每題11分，共22分）論述題1：論述船舶自動(dòng)駕駛儀的魯棒性設(shè)計(jì)方法及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。論述題2：論述船舶橫搖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其對(duì)船舶航行安全的影響。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.×（比例環(huán)節(jié)主要作用是快速響應(yīng)，積分環(huán)節(jié)減小超調(diào)）2.√3.×（通常采用陀螺羅經(jīng)）4.√5.×（螺旋槳效率與螺距比密切相關(guān)）6.×（阻尼系數(shù)越大，響應(yīng)越慢）7.√8.√9.×（橫搖頻率與船長成反比）10.√二、單選題1.B2.D3.B4.C5.B6.B7.A8.C9.B10.D三、多選題1.A,B2.A,B,C,D3.A,D,E4.B,C,D5.B6.A,B,C,D,E7.B,C,D8.B,E9.B,C,D,E10.A,C四、案例分析案例1：可能原因：1.風(fēng)浪條件下水動(dòng)力變化導(dǎo)致船舶操縱性下降；2.自動(dòng)駕駛儀控制增益未根據(jù)風(fēng)浪條件調(diào)整；3.傳感器精度不足或存在噪聲干擾。改進(jìn)措施：1.優(yōu)化控制算法，增加自適應(yīng)增益調(diào)整；2.提高傳感器精度，減少噪聲干擾；3.增加冗余控制策略，如風(fēng)浪補(bǔ)償控制。案例2：可能原因：1.橫風(fēng)導(dǎo)致船舶橫搖力矩增大；2.橫搖阻尼不足；3.自動(dòng)駕駛儀橫搖控制回路增益過低。改進(jìn)措施：1.增加橫搖阻尼裝置，如減搖鰭；2.優(yōu)化橫搖控制算法，提高控制增益；3.增加橫搖傳感器精度，實(shí)時(shí)調(diào)整控制策略。案例3：可能原因：1.螺旋槳螺距比不合理；2.推進(jìn)器效率低下；3.船舶排水量過大。改進(jìn)措施：1.優(yōu)化螺旋槳設(shè)計(jì)，調(diào)整螺距比；2.增加推進(jìn)器效率，如采用高效螺旋槳；3.減輕船舶自重，降低排水量。五、論述題論述題1：魯棒性設(shè)計(jì)方法：1.抗干擾控制：采用濾波器或自適應(yīng)控制算法，減少外部干擾；2.參數(shù)不確定性補(bǔ)償：設(shè)計(jì)魯棒控制器，如H∞控制，應(yīng)對(duì)參數(shù)變化；3.冗余設(shè)計(jì)：增加傳感器或執(zhí)行器冗余，提高系統(tǒng)可靠性；4.模糊控制：利用模糊邏輯處理非線性系統(tǒng)不確定性。重要性：1.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，避免超調(diào)或振蕩；2.增強(qiáng)系統(tǒng)適應(yīng)性，應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況；3.降低維護(hù)成本，延長系統(tǒng)壽命。論述題2：設(shè)計(jì)