(最新整理)系统建模与仿真期末考试试卷

1、(完整)系统建模与仿真期末考试试卷(完整)系统建模与仿真期末考试试卷 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)系统建模与仿真期末考试试卷）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为(完整)系统建模与仿真期末考试试卷的全部内容。电子信息科学与技术11级系统建模与仿真期末考试试卷（2014年12月)院系：

2、年级: 班级： 学号： 姓名: 题号12345总成绩评卷人得分说明:请保留题目,在每个题目解答部分的空白处依次作答,并写清楚每个小题的题号；作答要给出程序代码、仿真结果;为了节约纸张环保，请缩小贴图、合理排版、双面打印。1. （30分）已知系统的传递函数模型为:(1)利用zp2ss()函数将该传递函数模型转化为状态空间模型;（5分)（2） 假设系统的输入为：利用状态空间模型，假设状态的初始条件为1;2，t=0：0。1:4，求在 输入下的状态响应、输出响应(利用subplot（)函数将仿真曲线作在同一个窗口中).（5分）利用laplace（)函数求的拉普拉斯变换；（5分）利用拉普拉斯反变换函数i

3、laplace()求系统输出的解析解，并根据此解析解仿真t=0:0。1:6系统输出响应；（5分）利用lsim()函数仿真t=0：0。1：6系统输出响应。(5分)假设系统的脉冲响应为 ，利用 仿真t=0：0。1:6系统输出响应。（5分）解：（1):a,b，c，d=zp2ss（-2,-3,-4,2）a = 7.0000 3.4641 3.4641 0b = 1 0c = 2。0000 1。1547d = 0（2):：clc，clear;a，b，c,d=zp2ss（2，3,4，2）；g=ss(a，b,c，d）；t=0:0。1：4;u=exp(-t）；y,x=lsim（g，u，t,1：2)；subpl

4、ot（2，1，1);plot（x，t)；subplot(2，1,2）;plot（y,t）；clc,clear;syms t;f=exp(t)；f=laplace（f）;pretty(simple（f) 1 - s + 1clc，clear;syms s;f=exp（-s）;f=laplace（f)；h=2(s+2)/(s+3）(s+4）)；pretty(simple(ilaplace（f*h) 2 4 - - - exp（3 t) exp（4 t） - - t + 1clc,clear;t=0：0。1:6;y=-(2./exp（3。t)4。/exp（4.*t)）。/（t+1）；plot(t,y

5、); clc,clear;a,b,c，d=zp2ss(-2，-3,-4,2）；g=ss（a,b,c,d）；t=0:0。1:6;u=exp（-t)；lsim(g，u，t);2. （30分）假设系统的框图为：其中k为系统的增益，用状态空间表示的系统g1、g2分别为:（1）求系统的开环传递函数；（5分）（2)绘制开环传递函数的根轨迹，并利用根轨迹确定闭环系统稳定的k的范围；(5分）(3）假设系统g1、g2的初始值均为0，分别取k=0.3、k=0.4，在t=0时刻加上阶跃为1的输入，利用simulink仿真系统的输出响应（t=0-100）；（10分)（4) 假设系统g1、g2的初始值均为0,分别取k=

6、0。3、k=0.4，在t=0时刻加上阶跃为1的输入，利用step（ ）仿真系统的输出响应（t=0100）。（10分）解:（1）clc,clear;a1=1 2； 4 -2；b1=2； 1；c1=1 2；d1=1；a2=1 1； 1 -5；b2=-1; 1；c2=-2 4；d2=0；num1, den1=ss2tf(a1， b1， c1， d1);num2， den2=ss2tf(a2， b2， c2, d2）；g1=tf(num1, den1）；g2=tf（num2， den2）；g=g1*g2 transfer function: 6 s3 + 46 s2 + 208 s + 120-s4

7、+ 7 s3 + 18 s2 + 28 s 40（2）clc，clear；a1=1 2； 4 -2；b1=2； 1；c1=1 2；d1=1;a2=1 -1; 1 -5;b2=1; 1;c2=2 4;d2=0;num1, den1=ss2tf（a1, b1， c1， d1)；num2, den2=ss2tf（a2, b2, c2， d2)；g1=tf(num1， den1）；g2=tf(num2， den2);g=g1*g2;rlocus（g)；sgrid 从图上可得k的范围为：0.33-inf;（3) (4)clc，clear;a1=-1 -2； 4 2;b1=2； 1；c1=1 2;d1=1

8、；a2=1 1; 1 -5；b2=1; 1；c2=-2 4;d2=0;num1, den1=ss2tf(a1， b1, c1, d1）;num2, den2=ss2tf(a2， b2， c2, d2）;g1=tf（num1, den1）;g2=tf(num2， den2）;g=g1*g2;t=tf（0。3，1);gg=feedback(g,t,1）;step（gg，100）clc,clear;a1=1 2； 4 2;b1=2; 1;c1=1 2;d1=1；a2=1 -1; 1 5；b2=1; 1;c2=-2 4；d2=0；num1, den1=ss2tf（a1, b1, c1, d1)；num

9、2, den2=ss2tf(a2， b2, c2, d2）；g1=tf(num1, den1）；g2=tf（num2， den2）；g=g1g2；t=tf（0.4,1）;gg=feedback(g，t，-1）;step(gg，100）3。 （15分）已知时间微分方程（1） （5分）用euler方法求解常微分方程初值问题，并将数值解和该问题的解析解()比较;（2）（5分）利用四阶rungekutta方法编程仿真；（3）（5分）利用ode45（）函数求解并仿真。注:本题仿真时间取。解：（1)clc;clear；h=0.02;y(1）=1;t=0：h：5;for n=1：length(t）-1 xn

10、=t(n）;yn=y（n); y(n+1）=yn+h*（yn*xn/(xn*xn+1）;endt0=0:h:5;y0=(t0。*t0+1)。(-1/2);plot(t0,y0，bo,t，y，r*）legend(解析解，数值解）（2)clear;clc；t0=0;tn=5;y0=1；h=0。02;t = t0： h : tn；n = length （t）；for i = 1 : n-1 t1 = t0 + h; k1 = runge(t0， y0）； k2 = runge(t0 + h/2， y0 + h*k1/2）; k3 =runge（t0 + h/2， y0 + hk2/2）; k4 =

11、runge（t0 + h, y0 + hk3)； y= y0 + （h/6）*（k1 + 2k2 + 2*k3 + k4）; t0=t1； y0=y； yy1(i)=y;end plot （t， 1，yy1）; function dy=runge(t,y) dy=-t*y/（tt+1）；end（3)clc；clear；y0=1；t,y=ode45（runge，0，5,y0);plot（t，y)4. （15分）已知一个离散时间系统的输入输出数据如下表给出：(1)求它的级联结构形式；（5分）(2）求它的并联结构形式；(5分）（3)分别利用直接型、并联型结构求阶跃输出响应（n=0:20），并比较响应

12、曲线.（5分）解:（1）clc;clear;n=0: 20;b=3 5 4 4；a=1 0.2 0。5 0。1；sos， g=tf2sos（b， a）sos = 1。0000 1.3958 0 1.0000 0。1765 0 1.0000 0.2709 0.9553 1。0000 0.3765 0.5665g = 3(2）直接型转换为并联型需要编写子程序dir2par.m、cplxcomp。m：function c,b，a=dir2par（b，a）% 直接型转成并联型子程序m=length（b);n=length(a);r1，p1，c=residuez（b,a);p=cplxpair（p1，1

13、0000000*eps）；i=cplxcomp（p1，p);r=r1（i);k=floor（n/2)；b=zeros(k,2）；a=zeros(k,3)；if k2=n for i=1:2：（n2) brow=r(i:1：(i+1）,：)； arow=p（i:1：(i+1)，：）; brow，arow=residuez（brow,arow,）;b（fix(i+1)/2),：）=real(brow); a（fix(i+1）/2)，：）=real(arow）； end brow，arow=residuez（r（n-1),p（n1），); b(k,：)=real(brow） 0; a（k，:）=re

14、al（arow） 0;else for i=1：2:（n1） brow=r（i:1:（i+1）,：）; arow=p(i：1：(i+1),：）; brow,arow=residuez（brow，arow，); b（fix（(i+1）/2），:)=real(brow)； a(fix(（i+1）/2),:）=real(arow）； endendfunction i=cplxcomp（p1，p2) i=cplxcomp（p1,p2) 比较两个包含同样标量元素但（可能）有不同下标的复数对% 本程序必须用cplxpair函数之后使用,以便重新排序频率极点向量% 及其相应的留数向量; p2=cplxpai

15、r（p1）;%i=;for j=1：1：length（p2) for i=1：1：length(p1) if（abs（p1（i）-p2（j)0。0001) i=i，i； end endendi=i；clc；clear；n=0： 20;b=3 5 4 4;a=1 0。2 0.5 0。1;c, b， a=dir2par(b， a)c = 40b = 7。7155 3。3355 29。2845 0a = 1。0000 -0.3765 0。5665 1。0000 0.1765 0（3)function y = parfiltr(c，b，a,x） % parallel form realization

16、of iir filters % y = parfiltr（c，b，a，x)； % y = output sequence c = polynomial （fir) part when m = n% b = k by 2 matrix of real coefficients containing bks % a = k by 3 matrix of real coefficients containing aks x = input sequence k,l = size（b)； n = length(x); w = zeros(k+1,n)； w(1，:）=filter（c,1,x） ； for i = 1：1：k w（i+1，：) = filter（b（i，：）,a(i,:),x) ; end y = sum(w）； clc；clear；n=0: 20;b=3 5 4 4;x=n=0；a=1 -0。2 0.5 0。1;c， b, a=dir2par(b, a）；y1=filter(b, a, x);y2=parfiltr（c, b, a， x);subplot（2，1