控制系统数字仿真复习题.docx
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控制系统数字仿真复习题
1.数值积分法中，其计算精度p=2的算法是：
【B】
A.欧拉法B.梯形法C.四阶—龙格库塔法D.以上都不是
2.要保证欧拉法算法的稳定性，其步长要满足的条件是：
【】
A.
B.
C.
D.
3.关于MATLAB语言中，变量的命名错误的是：
【D】
A.必须以字母开头；
B.可以由字母、数字和下划线混合组成，不能包含有标点符号；
C.变量长度应不大于63个；
D.字母不区分大小写。
4．在MATLAB工作空间中，表示圆周率的特殊变量是：
【A】
A.piB.ansC.iD.eps
5．figure命令的作用是：
【C】
A.绘图B.关闭当图形行窗口C.打开新的图形窗口D.循环
6．将系统传递函数形式变换为零极点形式的命令是：
【A】
A.tf2zpB.ss2tfC.ss2zpD.zp2tf
7．给图形添加栅格的命令是：
【D】
A.figureB.holdoff
C.holdonD.grid
8．hold命令的作用是：
【B】
A.给图形添加栅格B.图形窗口保持
C.关闭图形D.去除图形栅格
9．绘制系统零极点图的命令是：
【B】
A.stepB.pzmapC.rlocusD.sgrid
10．某系统传递函数为G，语句step（G）的执行结果为:
【D】
A.绘制系统的根轨迹图B.绘制系统的单位脉冲响应曲线”
C.绘制系统的奈氏曲线D.绘制系统的单位阶跃响应曲线
11.数值积分法中，欧拉法的计算精度是：
【D】
A.4B.3C.2D.1
12.要保证四阶—龙格库塔法的稳定性，其步长要满足的条件是：
【】
A.
B.
C.（c）
D.
13.数值积分法中，是恒定稳定的算法是：
【B】
A.欧拉法B.梯形法
C.四阶—龙格库塔法D.以上都不是
14．MATLAB中，以下常用的操作命令中，哪个为清除命令窗口的内容：
【】
A.dirB.closeC.clcD.load
15．绘制控制系统根轨迹的命令是：
【C】
A.stepB.pzmapC.rlocusD.sgrid
16．将系统零极点形式变换为传递函数形式的命令是：
【D】
A.tf2zpB.ss2tfC.ss2zpD.zp2tf
17．在线形图型格式的设置中，字符b表示什么颜色：
【A】
A.蓝色B.黑色
C.黄色D.红色
18．某系统的函数关系式为：
，绘制x在0至10之间变化的图形，正确的是：
【B】
A.fplot（'1/（x*3-2*x+4）',[010]）
B.fplot（'1/（x.^3-2*x+4）',[010]）
C.plot（'1/（x.^3-2*x+4）',[010]）
D.plot（'1/（x*3-2*x+4）',[010]）
19．绘制系统奈氏曲线的命令是：
【C】
A.stepB.pzmapC.nyquistD.sgrid
20．某系统传递函数为G，语句pzmap（G）的执行结果为:
【B】
A.绘制系统的根轨迹图B.绘制系统的零极点图
C.绘制系统的奈氏曲线D.绘制系统的单位阶跃响应曲线
1、仿真所遵循的原则是物理相似和几何相似。
2、欧拉法的计算精度p=2。
3、绘制系统单位阶跃响应曲线的命令是?
?
step?
?
。
4、在线形图型格式的设置中，字符r表示什么颜色?
?
红色?
。
5、在MATLAB中，plot命令用于?
?
绘制二维图形?
?
。
6、margin（G）的含义是?
计算系统的相角裕度和幅值裕度?
。
7、控制系统的数学模型有传递函数、微分方程和状态空间表达式。
8、MATLAB中clf用于清除图形窗口上的旧图形。
9、MATLAB的含义为矩阵实验室。
10、绘制系统根轨迹的命令式是?
rlocus?
?
?
。
11、仿真所遵循的原则是几何相似和物理相似。
12、数值积分法中，计算精度p=2的是梯形法。
13、绘制系统单位脉冲响应曲线的命令是?
implus?
?
?
。
14、仿真的三要素是实际系统、数学模型和计算机。
15、控制系统的数学模型有状态空间表达式、微分方程和传递函数。
16、数值积分法中，恒稳的算法是梯形法。
17、在保证计算稳定性及计算精度的要求下，尽可能选较大的仿真步长。
18、在线形图型格式的设置中，字符b表示什么颜色?
蓝色?
?
?
。
19、MATLAB中clf用于清除图形窗口上的旧图形。
20、系统仿真有三个基本的活动是模型建立、模型变换和仿真实验
1、什么是仿真？
仿真所遵循的基本原则是什么？
答：
仿真就是利用模型（物理模型或数学模型）代替实际系统进行实验和研究。
仿真所遵循的基本原理是相似原理，即几何相似和数学相似。
2、简答数值积分法的选择原则是什么?
答：
选择积分方法时要考虑的因素很多，如精度、计算速度、数值解的稳定性等等。
计算精度包括初始误差，舍入误差和截断误差，通常掌握的原则是：
在保证计算稳定性及计算精度的要求下，尽可能选较大的仿真步长。
计算速度，为加快计算速度，在确定积分方法和保证计算精度和稳定的条件下，尽量选用较大的步长，以缩短积分时间。
数值计算的稳定性
3、数字仿真包括哪几个要素？
其关系如何？
答：
实际系统、数学模型、计算机称为系统仿真的三要素。
将实际系统抽象为数学模型，此过程也称为系统辨识。
通过一些仿真算法将系统的数学模型转换为仿真模型，以便将模型放到计算机上进行处理。
通过计算机的运算处理，把实际系统的特点、性能等表示出来，用于指导实际系统。
4、简述采用计算机来实现控制系统仿真的过程。
答：
1）.建立控制系统的数学模型
可以是机理建模，也可以采用系统参数辨识的方法，或者两者结合起来的方法建模。
2）.建立控制系统的仿真模型
将系统的数学模型转换为计算机能处理的仿真模型。
3）.编制控制系统的仿真程序
对于非实时仿真，可用一般的高级语言或仿真语言。
对于快速实时仿真，往往需要用汇编语言。
4）.在计算机上进行仿真实验并输出仿真结果
5、简述数值积分法的误差来源。
答1.）初始误差
在对系统仿真时，要采集现场的原始数据，而计算时要提供初始条件，这样由于数据的采集不一定很准，会造成仿真过程中产生一定的误差，此类误差称为初始误差。
2.）舍入误差
目前，系统仿真大都采用计算机程序处理和数值计算，由于计算机的字长有限，不同档次的计算机其计算结果的有效值不一致，导致仿真过程出现舍入误差。
3）.截断误差
当仿真步距确定后，采用的数值积分公式的阶次将导致系统仿真时产生截断误差，阶次越高，截断误差越小。
通常仿真时多采用四阶龙格—库塔法，其原因就是这种计算公式的截断误差较小。
6简述MATLAB的特点。
答：
1.功能强大，适用范围广。
2.编程效率高。
3.界面友好用户使用方便。
4.扩充能力强。
5.语句简单内涵丰富。
6.强大方便的图形功能。
7.功能齐备的自动控制软件工具包
7、什么是物理仿真和数学仿真？
简述二者的优缺点。
答：
（1）物理仿真
所谓物理仿真就是应用几何相似原理，仿制一个与实际系统工作原理相同、质地相同但几何尺寸较小的物理模型进行实验研究。
优点：
直观、形象，具有实时性与在线的特点。
缺点：
仿真模型构成复杂，投资大、周期长、修改参数和改变系统结构比较困难。
（2）数学仿真
所谓数学仿真就是应用数学相似原理，按照真实系统的数学关系构造系统的数学模型，并在数学模型上进行实验研究
1、用MATLAB语句编程求以下框图所示系统的传递函数。
解：
g1=tf（[2.41.2],[20]）;g2=tf（[0.80.2],[40]）;
g3=tf（1.2,[41]）;g4=tf（0.5,[101]）;g5=2.5;g6=1;
gg1=feedback（g2*g3,g5）;G=feedback（g1*gg1*g4,g6）
2、某随动系统结构图如图所示。
已知
，
，
，
。
试编制仿真程序，绘制阶跃响应曲线并确定闭环系统动态性能指标
和
。
3、已知单位负反馈系统的开环传函为
，编写仿真程序要求：
（1）绘制系统根轨迹；
（2）求使系统稳定的K值范围。
注：
图形不画
4、系统的开环传递函数为
，编写仿真程序要求：
绘制系统的开环对数频率特性曲线和开环幅相曲线，试求相角裕度和幅值裕度。
1、设系统的开环传递函数为，试绘制开环系统的零极点图和闭环系统的根轨迹图。
解：
G=tf（[1,2],[1,2,2]）;
subplot（121）;
pzmap（G）
subplot（122）;
rlocus（G）
2、系统的开环传递函数为：
，试绘制奈氏曲线并求系统的幅值裕度和相角裕度。
解：
G=tf（3.5,[1,2,3,2]）;
nyquist（G）
[h,r,wg,wc]=margin（G）
3、系统的开环传递函数为：
，绘制系统的伯德图，并判别闭环系统的稳定性。
解：
k=100;
z=[-4];
p=[0,-0.5,-50,-50];
G=zpk（z,p,k）;bode（G）
4、一个二阶系统为
c={1，2，4}，K={1.25，2，29}
试绘制系统对应三组不同参数配合下，同一坐标轴里的三条阶跃响应曲线。
解：
endc=[1,2,4];k=[1.25,2,29];
holdon
forj=1:
3
num=k（j）;
den=[1,c（j）,k（j）];
g=tf（num,den）
step（g）
holdoff
5、编程计算1+2+3···+100的值。
解：
sum=0;
fori=1:
100
sum=sum+i;
end
sum
i
6、闭环系统的传递函数为试判定系统的稳定性。
解：
由M语句输入:
G=tf（[1,7,24,24],[1,10,35,50,24]）;
roots（G.den{1}）
G1=ss（G）;eig（G1.a）
1、系统结构图如图所示，用MATLAB语句编程求所示系统的闭环传递函数。
2、系统结构图如图示。
其中
绘制开环、闭环系统的脉冲响应曲线。
解：
G=tf（4,[1,2,3,4]）;
Gc=tf（[1,-3],[1,3]）;
H=tf（1,[0.01,1]）;
Gk=Gc*G*H;
Gb=feedback（G*Gc,H）;
subplot（211）;
impulse（Gk）;
subplot（212）;
impulse（Gb）
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