控制系统数字仿真复习题

1、1.数值积分法中，其计算精度p=2的算法是：C.四阶一龙格库塔法A.欧拉法B.梯形法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:AA. h (2 3)(丿ReB. h4-lRe IC. h 21ReD.Re3.关于MATLAB语言中，变量的命名错误的是:A.B.C.D.必须以字母开头；可以由字母、数字和下划线混合组成，不能包含有标点符号; 变量长度应不大于 63个； 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:B. ans5.A. pifigure命令的作用是：A.绘图 B.关闭当图形行窗口C. iD. eps6.7.9.C.打开新的图形窗口

2、D.循环将系统传递函数形式变换为零极点形式的命令是:A. tf2zp B. ss2tf给图形添加栅格的命令是:A. figureC. hold onhold命令的作用是:A.给图形添加栅格C.关闭图形绘制系统零极点图的命令是:C.ss2zp D. zp2tfB. hold offA. stepB. pzmap10 某系统传递函数为 G ,gridB.图形窗口保持D.去除图形栅格C. rlocusDD.sgrid语句step(G)的执行结果为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A. 4B

3、. 3C. 2D. 112.要保证四阶一龙格库塔法的稳定性,其步长要满足的条件是:1A.h (2FB.4r；C. (c) h 2$ ReD.1Re13.数值积分法中，是恒定稳定的算法是:A.欧拉法C.四阶一龙格库塔法B.梯形法D.以上都不是11、仿真所遵循的原则是几何相似和物理相似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. clc D. load18某系统的函数关系式为：y1x1 2 3 4 * 6 7 * 9 2x4，绘制x在0至10之间变化的图形，正确的15. 绘制控制系统根轨迹的命令是:A. stepB. pzmap C. r

4、locus D. sgrid16将系统零极点形式变换为传递函数形式的命令是：B. ss2tfA. tf2zp B. ss2tf C. ss2zp D. zp2tf17.在线形图型格式的设置中，字符b表示什么颜色：A.蓝色B.黑色C.黄色D.红色是:A. fplot(1/(x*3-2*x+4),0 10)B. fplot(1/(x.A3-2*x+4) ,0 10)C. plot(1/(x.A3-2*x+4) ,0 10)D. plot(1/(x*3-2*x+4),0 10)19绘制系统奈氏曲线的命令是：A. step B. pzmap C. nyq uist20.某系统传递函数为G ,语句pzm

5、ap(G)D. sgrid的执行结果为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12、数值积分法中，计算精度p=2的是梯形法implus计算机13、绘制系统单位脉冲响应曲线的命令是14、仿真的三要素是实际系统、数学模型和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

6、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

7、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

8、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一库塔法，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.

9、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

10、下框图所示系统的传递函数。解：g仁tf(2.4 1.2,2 0);g2=tf(0.8 0.2,4 0); g3=tf(1.2,4 1)；g4=tf(0.5,10 1);g5=2.5;g6=1;gg仁feedback(g2*g3,g5);G=feedback(g1*gg1*g4,g6)2、某随动系统结构图如图所示。已知心 40 , K2 0.5 , T 0.2 ,2。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ts。解：程序：gl=tf(0.5JOJ 1 0):g2=tf(2 gg l=feedback(g 1 尼 2)汁 G=feedback(40lt=ggL 1 slept

11、 G)+结果：ct% = 16.%匚=0戈秒aii3、已知单位负反馈系统的开环传函为G(s)2K s1 2 2s 23s，编写仿真程序要求:CT? 一Root LOCUS-2.5-2-1 .5-1-0 50.5Real5 .O 5.4、系统的开环传递函数为G(s)H(s)5s(s 1)(0.1s 1)编写仿真程序要求:解z num-l 2 2;den=l 0 0 0:G=tftaum: dea)jrlocus(G) Pcp efin d (G 卜根轨迹如右图=*当氏Al时，系统稳定卩-1 .5-2注：图形不画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

12、传递函数为统的根轨迹图。解: G=tf(1,2,1,2,2); subplot(121); pzmap(G) subplot(122);rlocus(G)G(s)K(s 2)s2 2s 2，试绘制开环系统的零极点图和闭环系3.52s2 3s 2，试绘制奈氏曲线并求系统的幅值2、系统的开环传递函数为: 裕度和相角裕度。解: G=tf(3.5,1,2,3,2);nyq uist(G)h,r,wg,wc=margi n(G)3、系统的开环传递函数为: 环系统的稳定性。解:k=100;z=-4;G(s)100(s 4)2s(s 0.5)( s 50)，绘制系统的伯德图，并判别闭p=0,-0 5,-50

13、,-50;G=zpk(z,p,k); bode(G)4、一个二阶系统为G(s) 厂s cs Kc=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：end c=1,2,4; k=1.25,2,29;hold onfor j=1:3num=k(j);den=1,c(j),k(j);g=tf( nu m,de n)step(g)hold off5、编程计算1+2+3 -+100的值。解: sum=0;for i=1:100 sum=sum+i;endsumG(s)试判定系统的稳定性。32s 7s 24 s 24432s4 10s3

14、35s6、闭环系统的传递函数为 解：由M语句输入： 50s 24G=tf(1,7,24,24,1,10,35,50,24);roots(G .den1)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G(s)4s3 2s2 3s 4Gc(s)s 3T3O*1”G)IH(s)10.01s 1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)1、 仿真所遵循的原则是物理相似和几何