Digitale Regelungstechnik: Online-Quiz für Maschinenbau-Studierende

Question 1

Was versteht man unter der Nyquist-Frequenz?

Accepted Answer

Die maximale Frequenz, bis zu der ein Signal ohne Aliasing rekonstruiert werden kann.

Answer

Die halbe Abtastrate.

Answer

Die doppelte Abtastrate.

Answer

Die Frequenz, ab der das Signal verzerrt wird.

Question 2

Welche Quantisierungsmethode ist linear?

Accepted Answer

Uniform

Answer

Logarithmisch

Answer

Nichtlineare Quantisierung

Answer

Delta-Quantisierung

Question 3

Welche Filterart dient dazu, unerwünschte hochfrequente Komponenten zu entfernen?

Accepted Answer

Tiefpassfilter

Answer

Hochpassfilter

Answer

Bandpassfilter

Answer

Bandsperrfilter

Question 4

Welche Einheit drückt keine Quantisierungsgenauigkeit aus?

Accepted Answer

Dezibel

Answer

Bit

Answer

Prozent

Answer

Quantisierungslevel

Question 5

Was ist ein Vorteil von IIR-Filtern gegenüber FIR-Filtern?

Accepted Answer

Steilere Flanken

Answer

Linearphasenverhalten

Answer

Geringerer Rechenaufwand

Answer

Einfachere Implementierung

Question 6

Welche Abtastmethode wird in digitalen Regelungssystemen üblicherweise eingesetzt?

Accepted Answer

Haltewertmethode

Answer

Impulsmessung

Answer

Mittelwertbildung

Answer

Überabtastung

Question 7

Was ist die Quantisierungsgleichung?

Accepted Answer

Q = (x - x_min) / (x_max - x_min) * (2^n - 1)

Answer

Q = (x - x_min) / (x_max - x_min) * 2^n

Answer

Q = (x - x_min) * (2^n - 1)

Answer

Q = (x - x_min) * 2^n

Question 8

Nach welchem Kriterium wird die Abtastfrequenz in einem digitalen Regelungssystem gewählt?

Accepted Answer

Mindestens doppelt so hoch wie die höchste Systemfrequenz

Answer

Gleich der höchsten Systemfrequenz

Answer

Mindestens halb so hoch wie die höchste Systemfrequenz

Answer

Nach Belieben

Question 9

Welche Auswirkung kann eine zu niedrige Abtastfrequenz haben?

Accepted Answer

Aliasing

Answer

Rauschen

Answer

Verzerrungen

Answer

Instabilität

Question 10

Wie wird ein FIR-Filter implementiert?

Accepted Answer

Mit einem Schieberegister und einer Gewichtungsschaltung

Answer

Mit einer verzögerungsfreien Rückkopplungsschleife

Answer

Mit einer analogen Filterstufe

Answer

Mit einem IIR-Filter

Question 11

Welches Verfahren dient zur Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal?

Accepted Answer

Abtastung

Answer

Interpolation

Answer

Quantisierung

Question 12

Wie viele Bits benötigt man, um ein Signal mit einer Auflösung von 0,25 V darzustellen, wenn der Messbereich ±5 V beträgt?

Accepted Answer

4

Answer

3

Answer

5

Question 13

Welche der folgenden Ursachen kann zu einem Aliasing-Effekt bei der Abtastung führen?

Accepted Answer

Abtastfrequenz unterhalb der Nyquist-Frequenz

Answer

Quantisierungsfehler

Answer

Störungen

Question 14

Mit welchem Filterdesignverfahren entwirft man FIR-Filter?

Accepted Answer

Fenstermethode

Answer

Frequenzgangsmethode

Answer

Impulsantwortmethode

Question 15

Welche Quantisierungsmethode verwendet die Rundung, um Eingabewerte diskreten Werten zuzuordnen?

Accepted Answer

Runde Quantisierung

Answer

Gleichmäßige Quantisierung

Answer

Mitten-Treppe Quantisierung

Answer

Dithering Quantisierung

Question 16

Welcher Filtertyp verwendet Rekursion?

Accepted Answer

IIR-Filter

Answer

FIR-Filter

Answer

Butterworth-Filter

Answer

Tiefpassfilter

Question 17

Welche Realisierungsmethode für digitale Filter bietet begrenzte Genauigkeit, ist aber rechnerisch effizienter?

Accepted Answer

Direkte Form I

Answer

Direkte Form II

Answer

Normalform

Answer

Kaskadenform

Question 18

Welcher Algorithmus wird zur Berechnung des Faltungsintegrals diskreter Signale verwendet?

Accepted Answer

FFT-Algorithmus

Answer

DFT-Algorithmus

Answer

Z-Transformationsalgorithmus

Answer

IDFT-Algorithmus

Question 19

Welche Eigenschaft ist einem FIR-Filter zugeordnet?

Accepted Answer

Linearphasig

Answer

Unendliche Impulsantwort

Answer

Rekursiv

Answer

Stabil, wenn alle Pole innerhalb des Einheitskreises liegen

Question 20

Welche Komponente eines digitalen Signalsystems wandelt ein analoges Signal in ein digitales Signal um?

Accepted Answer

Abtaster

Answer

Quantisierer

Answer

Digitalfilter

Answer

Halteglied

Question 21

Welche Aussage zur Quantisierung ist richtig?

Accepted Answer

Sie unterteilt den Wertebereich des analogen Signals in diskrete Intervalle.

Answer

Sie entfernt unerwünschte Frequenzkomponenten aus dem Signal.

Answer

Sie erhöht die Auflösung des digitalen Signals.

Answer

Sie führt zu keinem Informationsverlust.

Question 22

Welcher Begriff beschreibt die maximale Änderungsrate des Eingangssignals, die von einem digitalen Regelungssystem verarbeitet werden kann, ohne nennenswerte Verzerrungen zu verursachen?

Accepted Answer

Bandbreite

Answer

Auflösung

Answer

Quantisierungsfehler

Answer

Abtastfrequenz

Question 23

Welche Aussage zur Implementierung digitaler Regelalgorithmen ist korrekt?

Accepted Answer

Sie können auch auf Standard-Mikrocontrollern implementiert werden.

Answer

Sie erfordern stets spezielle digitale Hardware.

Answer

Sie sind immer schneller als analoge Algorithmen.

Answer

Sie sind immer weniger effizient als analoge Algorithmen.

Question 24

Definieren Sie den Begriff Abtastung im Kontext der digitalen Regelungstechnik.

Accepted Answer

Diskontinuierliche Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal

Answer

Kontinuierliche Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal

Answer

Umsetzung eines digitalen Signals in ein analoges Signal

Answer

Quantisierung eines analogen Signals

Question 25

Nennen Sie die Voraussetzung, die für die Vermeidung von Aliasing bei der Abtastung erfüllt sein muss.

Accepted Answer

Die Abtastfrequenz muss mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenzkomponente im Signal.

Answer

Die Abtastfrequenz muss doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenzkomponente im Signal.

Answer

Die Abtastfrequenz muss dreimal so hoch sein wie die höchste Frequenzkomponente im Signal.

Answer

Die Abtastfrequenz muss so hoch wie möglich sein.

Question 26

Welche der folgenden Quantisierungsmethoden ist durch die gleichmäßige Verteilung der Quantisierungsstufen gekennzeichnet?

Accepted Answer

Uniform

Answer

Nicht-linear

Answer

Logarithmisch

Answer

Delta-Modulation

Question 27

Was charakterisiert einen FIR-Filter im Gegensatz zu einem IIR-Filter?

Accepted Answer

Impulsantwort ist endlich und stabil

Answer

Impulsantwort ist unendlich und stabil

Answer

Impulsantwort ist endlich und instabil

Answer

Impulsantwort ist unendlich und instabil

Question 28

Welche Aussage über digitale Regler ist korrekt?

Accepted Answer

Sie sind immer stabiler als analoge Regler.

Answer

Sie haben eine unendliche Abtastrate.

Answer

Sie sind für langsame Regelungen geeignet.

Answer

Sie können immer im ersten Anlauf stabil entworfen werden.

Question 29

Nennen Sie eine Anwendung, die für digitale Regelungssysteme ungeeignet ist.

Accepted Answer

Historische Aufzüge

Answer

Roboter

Answer

Flugzeuge

Answer

Haushaltsgeräte

Question 30

Welche der folgenden Methoden wird zur Stabilitätsanalyse digitaler Regelungssysteme verwendet?

Accepted Answer

Alle aufgeführten Methoden

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Root-Locus-Verfahren

Question 31

Welche der folgenden Aussagen zum Entwurf digitaler Regler ist falsch?

Accepted Answer

Digitale Regler können immer stabil entworfen werden.

Answer

Sie können mit verschiedenen Methoden entworfen werden.

Answer

Das Zustandsraumverfahren ist eine gängige Entwurfsmethode.

Answer

Die Wahl der Entwurfsmethode ist unabhängig von den Systemanforderungen.

Question 32

Welche Techniken werden zur Verbesserung der Leistung digitaler Regelungssysteme eingesetzt?

Accepted Answer

Alle aufgeführten Techniken

Answer

Zustandsbeobachtung

Answer

Nichtlineare Regelung

Answer

Robuste Regelung

Question 33

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Abtastung korrekt?

Accepted Answer

Sie wandelt ein kontinuierliches Signal in ein diskretes Signal um.

Answer

Sie wird mit einer variablen Frequenz durchgeführt.

Answer

Sie ist immun gegen Aliasing.

Answer

Sie erhöht die Auflösung des Eingangssignals.

Question 34

Was ist der Hauptzweck der Quantisierung?

Accepted Answer

Datenkomprimierung

Answer

Rauschunterdrückung

Answer

Verhinderung von Aliasing

Answer

Erhöhung der Signalbandbreite

Question 35

Was ist die Abtastfrequenz?

Accepted Answer

Die Rate, mit der ein kontinuierliches Signal digitalisiert wird.

Answer

Die maximale Frequenz, die durch einen digitalen Filter passieren kann.

Answer

Die Frequenz, bei der Aliasing auftritt.

Answer

Die Frequenz, bei der das Signal quantisiert wird.

Question 36

Welche Art von Quantisierungsfehler tritt auf, wenn der Schritt des Quantisierers zu groß ist?

Accepted Answer

Granulierungsfehler

Answer

Rundungsfehler

Answer

Abschneidefehler

Answer

Quantisierungsrauschen

Question 37

Was ist ein Hauptmerkmal von FIR-Filtern?

Accepted Answer

Beide der oben genannten

Answer

Lineare Phasenantwort

Answer

Hohe Dämpfung bei unerwünschten Frequenzen

Answer

Keine der oben genannten

Question 38

Welche Einschränkung ist mit der Verwendung von IIR-Filtern verbunden?

Accepted Answer

Mögliche Instabilität

Answer

Hohe Latenz

Answer

Begrenzte Frequenzselektivität

Answer

Keine der oben genannten

Question 39

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Funktion eines digitalen Reglers in einem Regelkreis?

Accepted Answer

Berechnung des Steuersignals

Answer

Vergleich des Sollwerts mit dem aktuellen Wert

Answer

Messung der Regelgröße

Answer

Betätigung des Stellglieds

Question 40

Was ist das primäre Ziel eines Anti-Aliasing-Filters in einem digitalen Regelungssystem?

Accepted Answer

Vermeidung von Aliasing-Effekten

Answer

Glättung des Ausgangssignals

Answer

Verstärkung des Eingangssignals

Answer

Kompensation von Verzögerungen im System

Question 41

Welcher AD-Wandlertyp zeichnet sich durch die höchste Auflösung aus?

Accepted Answer

Σ-Δ-Wandler

Answer

Approximativer Sukzessivapproximations-Wandler

Answer

Flash-Wandler

Answer

Spannungsrampen-Wandler

Question 42

Welche Aufgabe erfüllt ein Digital-Analog-Wandler (DA-Wandler) in einem digitalen Regelungssystem?

Accepted Answer

Erzeugung des analogen Ausgangssignals

Answer

Abtastung des Eingangssignals

Answer

Quantisierung des Ausgangssignals

Answer

Filterung des Eingangssignals

Question 43

Welcher der folgenden Vorteile zeichnet einen PID-Regler gegenüber einem PD-Regler aus?

Accepted Answer

Verringerung der stationären Regelabweichung

Answer

Erhöhung der Stabilitätsmarge

Answer

Reduzierung der Verzögerung

Answer

Leichtere Implementierung

Question 44

Welches Abtastverfahren ist für digitale Regelungssysteme am weitesten verbreitet?

Accepted Answer

Regelmäßige Abtastung

Answer

Adaptive Abtastung

Answer

Zufällige Abtastung

Answer

Ereignisgesteuerte Abtastung

Question 45

Welche Art von Filter wird eingesetzt, um hochfrequentes Rauschen in digitalen Regelungssignalen zu unterdrücken?

Accepted Answer

Tiefpassfilter

Answer

Bandpassfilter

Answer

Hochpassfilter

Question 46

Welches Kriterium ist entscheidend bei der Wahl der Abtastrate für digitale Regelungssysteme?

Accepted Answer

Bandbreite des Signals

Answer

Prozessorgeschwindigkeit

Answer

Speicherkapazität

Answer

Kosten

Question 47

Welche Aussage zu digitalen Regelungssystemen trifft zu?

Accepted Answer

Sie ermöglichen präzise Steuerung und hohe Wiederholgenauigkeit.

Answer

Sie sind weniger anfällig für Rauschen als analoge Systeme.

Answer

Sie sind immer stabiler als analoge Systeme.

Question 48

Welche Komponente bildet das Herzstück eines digitalen Regelkreises?

Accepted Answer

Digitaler Regler

Answer

Sensor

Answer

Analog-Digital-Wandler

Answer

Leistungsverstärker

Question 49

Was ist der Vorteil einer PID-Regelung in digitalen Regelungssystemen?

Accepted Answer

Robustheit gegenüber Modellunsicherheiten

Answer

Kurze Anstiegszeit

Answer

Geringes Überschwingen

Answer

Hohe Verstärkung

Question 50

Welcher Nachteil digitaler Regelungssysteme im Vergleich zu analogen Systemen ist besonders hervorzuheben?

Accepted Answer

Zeitliche Verzögerung durch das Abtasten

Answer

Schwierigere Implementierung

Answer

Geringere Genauigkeit

Answer

Höhere Kosten

Question 51

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten den Prozess der Abtastung?

Accepted Answer

Umwandlung eines kontinuierlichen Signals in ein diskretes Signal

Answer

Reduzierung des Rauschens in einem Signal

Answer

Erhöhung der Bandbreite eines Signals

Question 52

Welche Art von Filter wird eingesetzt, um unerwünschte Rauschkomponenten aus einem digitalen Signal zu entfernen?

Accepted Answer

Tiefpassfilter

Answer

Allpassfilter

Answer

Hochpassfilter

Answer

Bandpassfilter

Question 53

Welcher wesentliche Vorteil ergibt sich aus der Verwendung digitaler Regelungssysteme im Vergleich zu analogen Systemen?

Accepted Answer

Erhöhte Genauigkeit und Zuverlässigkeit

Answer

Einfachere Implementierung

Answer

Schnellere Reaktionszeit

Answer

Geringere Kosten

Question 54

Wie lautet die digitale Entsprechung des Laplace-Operators in der kontinuierlichen Regelungstechnik?

Accepted Answer

Z-Transformation

Answer

Mellin-Transformation

Answer

Fourier-Transformation

Answer

Hilbert-Transformation

Question 55

Wie wirkt sich eine Vergrößerung der Abtastperiode auf die Reaktionszeit eines digitalen Regelungssystems aus?

Accepted Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie wird unbestimmt.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie bleibt gleich.

Question 56

Welches Merkmal unterscheidet digitale von analogen Regelungssystemen grundlegend?

Accepted Answer

Verwendung diskreter Signale

Answer

Langsamere Reaktionszeit

Answer

Schwierigere Implementierung

Answer

Geringere Genauigkeit

Question 57

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Abtastvorgang korrekt?

Accepted Answer

Umwandlung eines kontinuierlichen Signals in ein diskretes Signal durch Messung zu festgelegten Zeitpunkten

Answer

Mittelwertbildung eines Signals über einen Zeitraum

Answer

Kontinuierliche Messung eines Signals ohne Unterbrechung

Answer

Differenzierung eines Signals über die Zeit

Question 58

Welcher Schritt folgt unmittelbar nach der Abtastung in einem digitalen Regelungssystem?

Accepted Answer

Quantisierung

Answer

Filterung

Answer

Transformation

Question 59

Nennen Sie den Hauptzweck eines digitalen Filters in einem digitalen Regelungssystem.

Accepted Answer

Reduzierung von Rauschen und Störungen im Signal

Answer

Erzeugung des Steuersignals für den Regler

Answer

Verstärkung des Signals vor der Regelung

Answer

Messung des Signals vom Sensor

Question 60

Welcher der aufgeführten Algorithmen wird am häufigsten in der digitalen Regelung verwendet?

Accepted Answer

PID-Regelung

Answer

Fuzzy-Logik

Answer

Genetische Algorithmen

Answer

Neuronale Netze

Question 61

Erläutern Sie den grundlegenden Unterschied zwischen analogen und digitalen Regelungssystemen.

Accepted Answer

Digitale Systeme verarbeiten diskrete Signale, während analoge Systeme kontinuierliche Signale verarbeiten.

Answer

Digitale Systeme sind grundsätzlich schneller als analoge Systeme.

Question 62

Welche Kenngröße eines analogen Signals wird durch Abtastung ermittelt?

Accepted Answer

Momentanwert

Answer

Frequenz

Answer

Phase

Answer

Amplitude

Question 63

Welcher der aufgeführten Quantisierer bietet die geringste Auflösung?

Accepted Answer

1-Bit-Quantisierer

Answer

2-Bit-Quantisierer

Answer

8-Bit-Quantisierer

Answer

4-Bit-Quantisierer

Question 64

Welche Filterklasse ist für die Glättung von Signalen vorgesehen?

Accepted Answer

Tiefpassfilter

Answer

Bandpassfilter

Answer

Hochpassfilter

Answer

Bandsperrfilter