计算机仿真技术 试卷及答案 A卷

1、计算机仿真技术考试试卷（A卷）班级 姓名 学号题号总得分评卷人审核人得分填空题。（每空1分，共20分）1、计算机仿真中系统由、 等三个要素组成。2、常见的系统实验建模法有、 等几种方法。3、表达simulink中常见的可变步长的仿真算法有:、o （任举四种）4、MATALB的Comand windows窗口中可以显示workspace中的全部变量的命令是 5、计算机仿真算法的算法引起的误差是、o6、三维立体绘图中， 是三维曲线绘图命令，是三 维网格线绘图命令，着色外表图绘图命令。7、符号运算中，泰勒级数计算的函数是 傅里叶变换的函数简答题。（此题5小题，每题8分，共40分）1、计算机仿真的目的

2、和作用2、列举几种计算机仿真软件，并简要介绍一下（要求4种以上）3、matlab主界面主要包括那些窗口，分别有什么样的功能4、局部变量和全局变量之间的区别5、计算机仿真技术中相似性主要包含那几个方面三.编程题（此题6小题、共40分）根据下面要求，写出程序代码。1、（5分）设（2ECB）AT=C,其中E是4阶单位矩阵,AT是4阶矩阵A的转置。求矩阵A-32-2-32100010212、3、（5分）输入下面的矩阵，求出特征多项式和特征根，并求出特征多项式的微分。12（5分）设计一个循环结构的程序，求其矩阵B中的每列元素和的余弦值，最终结果以十六进制的形式显示出来。4、（5分）利用符号运算求以下积分

3、5XX-1G(s) =G(s) =2 +s+28?+1452+17+125、（10分）判断系统G（S）的稳定性，求出其系统的零极点增益式和极点留数式。画出对其阶 跃响应曲线及其峰值时间。6、（10分）控制系统的方框图如下图，求d=2和10时系统的单位阶跃响应和稳定裕度R(s)R(s)计算机仿真技术考试试卷（A卷）答案1、对象，属性，活动。2、测试建模、概率统计建模、回归分析法建模、系统辨识法、蒙特卡洛法。（四种即可）3、ode45, ode23,_ode23, odel5s 等。（任举四种）4、who, whoso5、截断误差，舍入误差。6、plot3, mesh, surf7、taylor

4、fourier二.简答题。（此题5小题，每题8分，共40分）1、计算机仿真的目的和作用（1）优化设计作为工程设计和科学实验，往往希望系统能够以一种最优的形式运行，尤其是电气与自动 化的系统的设计。在设计或运行调试过程中，可以通过计算机仿真技术，仿真实验得到系统的 性能和参数，以便进行参数的调整和优化。例如在控制系统中，通过屡次的参数计算仿真，保 证系统可以有一个比拟理想的动、静态特性。（2）经济性通过计算机仿真可以防止实际系统运行时所消耗的材料或能源，节省设计或研究的费用, 另外，采用物理模型或实物实验，花费巨大，采用数学模型即计算机数学仿真可大幅度的降低 本钱并可重复使用。例如，在进行飞机制

5、造的过程中，进行风洞实验时，常常采用缩小的飞机 模型替代实际飞机，或者是采用专用软件进行造型分析。（3）平安性利用计算机仿真技术可以提高系统实验运行平安系数，减少由于系统试制阶段的状态不确 定性而造成的人员或财物的损失。例如平安载人飞行器和核电站的危险性不允许人员在不成熟 的情况下冒然进入现场操作运行，必须进行仿真。(4)预测性对于非工程系统，直接实验不可能，只能采用预测的方法。例如市场中的股票价格分析和 天气预报等。(5)复原性通过仿真的手段复现一些场景或物体，从而使人们能够对一些事件进行模拟分析，实现事 件评估或情景模拟。例如虚拟现实技术和平安事件分析评估等。2、列举几种计算机仿真软件，并

6、简要介绍一下(要求4种以上)2.Mathmat ica该软件是一款科学计算软件，数学计算功强，可以完成复杂的符号计算，主要在理论界应 用，该软件很好地结合了数值和符号计算引擎、图形系统、编程语言、文本系统。很多功能在 相应领域内处于世界领先地位。3.MathCAD该软件又称数学文字软件，是常用的一种工程计算软件，该软件允许工程师利用详尽的应 用数学函数和动态、可感知单位的计算来同时设计和记录工程计算。具有独特的可视化格式和 便笺式界面，将直观、标准的数学符号、文本和图形均集成到一个工作表中。 计算过程近似 透明，使用户专注于对问题的思考而不是繁琐的求解步骤。4.Maple该软件也是通用的数学和

7、工程计算软件之一，Maple系统内置高级技术解决建模和仿真中 的数学问题，包括世界上最强大的符号计算、无限精度数值计算、创新的互联网连接、强大的 4GL语言等，内置超过5000个计算命令，数学和分析功能覆盖几乎所有的数学分支，如微积 分、微分方程、特殊函数、线性代数、图像声音处理、统计、动力系统等。MATLAB的符号 运算内部也是采用Maple符号函数的内核，两个软件可以通过连接，实现互相调用。5.Sc i Lab该软件又称为免费的MATLAB克隆体，该软件本身的语法和基本功能完全可以和 MATLAB相媲美。可以完成多种科学计算(如加、减、乘、除、微积分、逻辑推理等)，适用 于各种工程技术，金

8、融、经济等方面的应用。在各个领域，SciLab以其开放源码、免费的形式 在广大学者、教师和学生中得到广泛应用。3、matlab主界面主要包括那些窗口，分别有什么样的功能在安装完成后双击MATLAB图标，即启动MATLAB应用程序，如图2-1所示为软件默认 的主界面显示窗口，主要包括命令窗口及其菜单与工具栏、当前工作路径窗口、工作空间窗口 以及历史命令窗口等。4、局部变量和全局变量之间的区别根据作用域的不同，可以将MATLAB程序中的变量分为局部变量和全局变量。局部变量是 在函数中使用的变量，只能在函数的范围内使用。而全局变量却在文本文件或命令窗口中仿真计 算时定义。函数文件不能直接访问MATL

9、AB工作空间中的全局变量，它只能读取通过参数传入的变量和 那些定义为全局变量的工作空间变量。5、计算机仿真技术中相似性主要包含那几个方面(1)性能相似性能相似可以分为数学性能相似和物理性能相似。数学性能相似一般是通过原理抽象，利用各个学科内的各类定律和规律，通过数学模型来 表征系统，并进行仿真计算研究。(2)几何相似根据相似原理把原来的实际系统放大可缩小。例如把12000吨水压机可用1200吨或120吨水 压机作其模型，进行形变等仿真实验。万吨轮船或大型飞机也要用缩小的模型来进行流体力学 方面的仿真研究。(3)环境相似一种是指通过模拟系统的运行环境，使人或设备能够及时感知当前环境的适应度，例如

10、驾 驶员培训模拟器，可以从视觉、听觉和触觉等方面使学员有一种身临其境的感觉。另一类本身 模拟环境就是研究对象，从而研究环境的运行的情况。例如天气模拟系统。三.编程题(此题6小题、共40分)根据下面要求，写出程序代码。1、(5分)设(2EC-iB)AT=CL其中E是4阶单位矩阵，AT是4阶矩阵A的转置。求矩阵AB=l 2 -3 -2;0 1 2 -3;0 0 1 2; 0 0 0 1;C=l 2 0 1;0 1 2 0; 0 0 1 2;0 0 0 1;E=eye(4);F=2*E-inv(C)*B;G=inv(F)*inv(C);A=Gf2、(5分)输入下面的矩阵，求出特征多项式和特征根，并求

11、出特征多项式的微分。A=12 1 7; 3 2 5;7 9 2;AE=eig(A);AP=poly(A) ; D=polyder(AP)3、(5分)设计一个循环结构的程序，求其矩阵B中的每列元素和的余弦值，最终结果以十六进 制的形式显示出来。423B= 1 1 06 2 34、(5分)利用符号运算求以下积分5、(10分)判断系统G(S)的稳定性，求出其系统的零极点增益式和极点留数式。画出对其阶 跃响应曲线及其峰值时间。_/+s+285“ 一 ?+14?+17,+12num=1 1 28;den=l 14 17 12;z,p,k=tf2zp(num,dn);rl, pl, kl=residue(num,den);step(num,den);y,x,t= step(num,den);Tp=spline(y,t,max(y)6、(10分)控制系统的方框图如下图，求d=2和10时系统的单位阶跃响应和稳定裕度 nl=2;n2=10;sysf=tf(nl*3,1,1100);sysb=tf (2,1, 1);% sysh=feedback(sysf,s