2024年大学试题(计算机科学)-计算机仿真技术历年考试高频考点试题附带答案

2024年大学试题(计算机科学)-计算机仿真技术历年考试高频考点试题附带答案（图片大小可自由调整）第1卷一.参考题库(共25题)1.设系统的状态空间表达式为： 若取线性变换阵： 设新的状态变量为，则利用MATLAB求在新状态变量下，系统状态空间表达式。2.连续系统数值积分的基本思想？3.已知系统状态空间表达式为，计算步长h=0.1，输入信号u=1（t0）试采用欧拉法，四阶龙格－库塔法计算th时对应的y值。4.求f（kT）=kexp（-akT）的Z变换表达式。5.虚拟现实6.数学模型的作用主要可从哪两方面来表达？建模的两个主要目标又是什么？7.设系统微分方程为。式中，u和y分别为系统输入和输出量。试列写可控标准型（即矩阵A为友矩阵）及可观测标准型（即矩阵A为友矩阵转置）状态空间表达式。8.按环节离散化就是将系统分成若干个环节，在每个环节的入口处加一个虚拟的（），并立即跟一个信号重构过程（加（）），以便使信号恢复为（）形式，这时系统实际上已成为一个（）系统。当采样周期足够小时，这个采样系统就近似等价于原（）系统。9.已知系统结构图如下所示，若采用面向结构图的数字仿真方法，系统初始状态为零，h=0.1。试求系统的状态方程和输出方程。 10.被创建的构建上有若干个Marker，请问这些Marker的作用是什么？11.已知系统的状态空间表达式为： 试用MATLAB求其传递函数阵。12.欧拉法的截断误差为（），二阶龙格－库塔法的截断误差为（）。（步长用h表示）13.仿真的可信性评估包括哪几方面？为什么要进行可信性评估？14.串联校正主要包括（）、（）、（）。15.MATLAB中运算符号前带有小点表示执行元素对元素的运算。16.写出sys=zpk（{[]；[23]}，{1；[0-1]}，[-5；1]）的运行结果。17.tf2ss函数只能将传递函数模型转换成为可控标准型状态方程。18.已知系统结构图如下图所示，1、2、3、4、5为典型环节，a为常数，试写出其连接矩阵W、W0、Wc 19.设单位反馈系统的开环传递函数 试利用二阶-龙格库塔法求系统的单位阶跃响应。20.已知系统传递函数，试采用零阶保持器方法求解系统差分方程，采样周期T=0.121.写出sys1=ss（sys）的运行结果。22.什么叫柔性体？一般在何种情况下须考虑机构中的柔性？23.试比较数值积分法与离散相似法的区别。24.求方程cos（t）^2*exp（-0.1t）=0.5t的解25.化系统结构图为状态方程的转换方法有（）、（）和（）等方法。第2卷一.参考题库(共25题)1.多媒体仿真2.clc命令不仅用于清除命令窗口显示的内容同时也删除MATLAB工作空间中的变量3.系统模型的表达形式一般分为（）和（）两类。4.单步法与多步法、显式法与隐式法、定步长与变步长的定义？5.已知系统结构图如下，试采用四阶龙格－库塔法求系统输出响应。 6.ADAMS软件的英文全称是什么？ADAMS的中文含义是什么？7.简述龙格-库塔法的基本思路。8.MATLAB提供了3种逻辑操作符，其中~表示非。9.为使仿真的结果被证实是真实可靠的，也就是结果是可信的，仿真所遵循的基本原则是相似原理：（）、（）和（）。10.subplot（211）把屏幕分成两个部分，并把曲线放在左半部分。11.离散事件系统的定义及特点？12.借助于有限元软件创建柔性构件（采用ADAMS/Flex方法）与直接应用ADAMS软件创建柔性构件（采用DiscreteFlexibleLink法）的区别是什么？13.在MATLAB中，2ⅹ2的矩阵A=[12，34]是一种正确的输入方式。14.在SIMULINK中，简述建立子系统的方法。15.数值积分方法有哪些？16.非线性时变系统的微分方程为 试写出系统的状态方程。17.定制用户对话框的作用是什么？18.试证明双线性变换离散法不改变系统稳定性。19.离散事件系统有（）、（）、（）等基本要素。20.在DiscreateFlexibleLink对话框中，Segments代表什么？它的取值大小对柔性杆的创建有怎样的影响？21.系统的结构如下图所示：写出判断闭环系统稳定性的程序22.为什么说计算步长与截断误差和舍入误差有关？如何选取合理的计算步长？23.什么是采样系统？其系统仿真有些什么特点？仿真计算时要注意什么主要问题？24.设D2y-3Dy+2y=x，y（0）=1，Dy（0）=0，求y（0.5）的值。25.相似的常用方法有（）、（）、（）、（）。第3卷一.参考题库(共25题)1.已知系统的传递函数为 试用MATLAB建立其状态空间表达式。2.什么是实时仿真？什么情况下需要进行实时仿真？它在算法上有什么要求？3.计算机仿真的定义、类型、作用？4.分别阐述函数ss（）、tf（）和zpk（）的功能5.简述计算机仿真的过程。6.利用input（）函数修改下图所给程序ex3_2.m，将其中给定的参数r，P，W，W0和Wc利用键盘输入，使其变为连续控制系统面向结构图的通用数字仿真程序。 7.定制用户菜单的作用是什么？8.系统仿真9.求以下方程组边值问题的解。Df=3f+4g，Dg=-4f+3g，f（0）=0，g（0）=110.什么叫数学建模？11.数学模型的定义是什么？12.已知某采样控制系统的脉冲传递函数为，则系统的差分方程为（）13.求函数y（t）=exp（-t）*|sin[cost]|的最大值（0<=t<inf）。14.仿真是指用（）代替（）进行实验和研究。15.已知系统传递函数，试求约当型动态方程，并画出状态变量图。16.什么是数值稳定性问题？如何保证计算中的数值稳定性？17.一般的排队系统由（）、（）、（）三个基本*部分组成。18.在ADAMS软件中如何创建传感器？19.各种数值积分法的截断误差与积分方法的（）和（）有关。是由于计算机的字长是有限制的，计算只能限制在有限位数内，因而产生了舍入误差。20.建立系统模型的依据有哪些？21.编程实现用Euler法求初值问题的数值解，设方程如下：du/dt=√u+5u，且u（0）=1，t=[0，10]，并取步长h=0.1。22.什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？23.根据模型不同可以把控制系统仿真分为（）、（）、（）。24.机构运动学分析与动力学分析的区别是什么？25.系统的结构如下图所示：写出求解闭环系统传递函数的程序第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案: 2.参考答案:连续系统数值积分如果要求其解，必须首先（差分法）将其离散化，然后进行求解。3.参考答案: 4.参考答案: 5.参考答案:虚拟现实是用高科技手段构造出来的一种人工环境，它具有模仿人的视觉、听觉、触觉等感知功能的能力，具有使人可以亲身体验沉浸在这种虚拟环境中并与之相互作用的能力6.参考答案: 作用：首先是帮助人们加深对客观世界的认识。其次是提高人们的决策和对客观世界的干预能力。 目标： 1、提高认识 2、提高干预能力7.参考答案: 8.参考答案:采样开关；保持器；连续；采样；连续9.参考答案: 10.参考答案:ADAMS中Marker点的作用：Marker具有独立的方向性，随零件和运动副的加入而产生，可作为零件或运动副位置的控制变量11.参考答案: 12.参考答案:O（h2）；O（h3）13.参考答案:可信性评估包括：模型校核（Verification）、模型验证（Validation）、模型确认（Accreditation），即VV&A可信性研究的目标是找出某种指标或方法来衡量这种相似程度，以便为真实系统的试验和生产提供充分可信的依据。14.参考答案:串联超前校正；串联滞后校正；串联超前－滞后校正15.参考答案:正确16.参考答案: 17.参考答案:正确18.参考答案: 19.参考答案: 20.参考答案: 21.参考答案: 22.参考答案: 柔性体：是相对于刚体的概念，它强调了可变形性，至于应力应变关系可以是线弹性，也可以是粘弹性或者弹塑料等。柔性体包括了弹性体。 有一部分机构，构件的刚度降低弹性增加情况下，需在运动过程中对“柔性”加以考虑。23.参考答案: 数值积分法：比较成熟，精度较高，计算公式复杂，计算量大，适合离线仿真； 离散相似法：计算公式简单，计算量小，速度快，精度较数值积分法低，适合在线仿真。24.参考答案: 25.参考答案:级联法；串联法；并联法第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案:将数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合，并与先进的计算机通信和广播电视技术相结合，形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交互系统的仿真技术。2.参考答案:错误3.参考答案:物理模型；数学模型4.参考答案: 单步法是指计算某时刻数值yk+1，只需前一时刻tk有关信息，它是一种能自启动的算法。 多步法是指计算某时刻数值yk+1需要tk，tk-1时刻有关信息，它是一种不能自启动的算法。 显式是指计算yk+1时所需数据均已算出。 隐式是指计算yk+1的算式中含有tk+1时刻的数据。因此在使用隐式公式中，需要用另一公式估计这里未知数据，然后用隐式公式进行迭代，这叫预估－校正法。显然这种方法不能自启动。 定步长为积分步长h在仿真运行过程中始终不变。而积分步长在仿真运行过程中自动修正改变为变步长。5.参考答案: 程序清单如下： r=2； [numo，deno]=series（[1，1]，[1，4]，4，[1，3，2]）； [numc，denc]=cloop（numo，deno）； [A，B，C，D]=tf2ss（numc，denc）； Tf=input（‘仿真时间Tf=’）； h=input（‘计算步长h=’）； X=zeros（size（A，1），1）； y=0；t=0； fori=1：Tf/h K1=A*X+B*r； K2=A*（X+h*K1/2）+B*r； K3=A*（X+h*K2/2）+B*r； K4=A*（X+h*K3）+B*r； X=X+h*（K1+2*K2+2*K3+K4）/6； y=[y，C*X]；t=[t，t（i）+h]； end plot（t，y）；6.参考答案: A.DAMS英文全称全称是：AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem， 中文含义：机械系统自动动力学分析系统。7.参考答案:用函数值f（t，y）的线性组合来代替f（t，y）的高阶导数项。8.参考答案:正确9.参考答案:几何相似；环境相似；性能相似10.参考答案:错误11.参考答案: 离散事件系统的定义：是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统，系统的迁移发生在一串离散事件点上。 离散事件系统的特点： 1、系统中的状态只是在离散时间点上发生变化，而且这些离散事件点一般是不确定的； 2、系统中的状态变化往往无法用数学公式表示； 3、描述方式通常为图、表等接近自然语言的方式； 4、动态仿真，时间是仿真中的一个关键变量； 5、离散事件系统总包含排队过程；12.参考答案:直接应用ADAMS软件创建柔性构件（采用DiscreteFlexibleLink法）只能创建简单柔性体，借助于有限元软件创建柔性构件（采用ADAMS/Flex方法）可以考虑比较复杂柔性体的弹性，在ADAMS/View中创建出复杂柔性体，进而有效提高机械系统的仿真精度。13.参考答案:错误14.参考答案: 方法1：使用subsystem块，然后添加所需要的模块，增加输入输出端口即可； 方法2：在模块窗口菜单选项中选择[Edit>>CreatSubsystem]用一个子系统模块代替选中的模块组。15.参考答案:欧拉法、梯度法、龙格一库塔法、阿达姆斯法和吉尔法16.参考答案: 首先需要明确的是，这里的u（t）不是系统的输入函数，它同x（t）一样是系统的状态变量。 取系统的状态变量为： 则系统的状态方程为： 17.参考答案:定制用户对话框的作用：将用户化定制的有关命令统一放在定制的用户菜单，方便用户调用。18.参考答案: 19.参考答案:实体；活动；事件20.参考答案:Segments代表柔性杆组成单元，segments的取值大小决定柔性杆的柔性。21.参考答案: [num，den]=tfdata（gs，’v’）； temp=roots（den）； temp1=find（real（temp）>=0）； n=length（temp）； ifn~=0 disp（’unstable’） elsedisp（’stable’） end22.参考答案: 计算步长的选取影响系统的稳定性，当步长选取太大时，数值积分会使得各种误差传递出去。 合理选取计算步长：首先要保证计算稳定。其次要求有一定的计算精度。23.参考答案: 采样系统仿真特点： 1.连续系统仿真所用的虚拟采样间隔对整个系统来说一般是相同的，且是同步的。 2.采样控制系统采样周期、采样器所处位置及保持器的类型则是实际存在的。 3.连续部分离散化模型中的仿真步距与实际采样周期可能相同，也可能不同。 主要问题： 1.对于给定的采样控制系统，首先必须解决的是：如何来确定仿真步距？ 2.实际系统分为离散和连续两部分，如何处理在不同采样间隔下的差分模型？24.参考答案: 25.参考答案:模式；模糊；组合；坐标变换第3卷参考答案一.参考题库1.参考答案: 2.参考答案:即仿真时钟与实际时钟完全一致，模型仿真的速度与实际系统运行的速度相同。当被仿真的系统中存在物理模型或实物时，必须进行实时仿真。3.参考答案: 计算机仿真（ComputerSimulation）定义：借助高速、大存储量数字计算机及相关技术，对复杂真实系统的运行过程或状态进行数字化模拟的技术。 计算机仿真的分类： ①根据计算机分类：模拟计算机仿真、数字计算机仿真、模拟数字混合计算机仿真 ②根据仿真时钟与实际时钟的比例关系实时仿真、欠实时仿真、超实时仿真 ③根据系统模型的特性连续系统仿真、离散事件系统仿真4.参考答案: ss（）的功能：生成或将其它模型转换为状态空间模型 tf（）的功能：生成或将其它模型转换为传递函数模型 zpk（）的功能：生成或将其它模型转换为零极点增益模型5.参考答案: 第一步：根据仿真目的确定仿真方案根据仿真目的确定相应的仿真结构和方法，规定仿真的边界条件与约束条件。 第二步：建立系统的数学模型对于简单的系统，可以通过某些基本定律来建立数学模型。而对于复杂的系统，则必须利用实验方法通过系统辩识技术来建立数学模型。数学模型是系统仿真的依据，所以，数学模型的准确性是十分重要。 第三步：建立仿真模型即通过一定算法对原系统的数学模型进行离散化处理，就连续系统言，就是建立相应的差分方程。第四步：编制仿真程序对于非实时仿真，可用一般高级语言或仿真语言。对于快速的实时仿真，往往需要用汇编语言。第五步：进行仿真实验并输出仿真结果通过实验对仿真系统模型及程序进行校验和修改，然后按系统仿真的要求输出仿真结果。6.参考答案: 7.参考答案:定制用户菜单栏的作用：将用户化定制的有关命令统一放在定制的用户菜单，方便用户调用。8.参考答案:系统仿真是利用相似理论、控制理论、计算技术等理论和技术，通过综合性的模型实验来揭示原理的本质和运动规律的科学方法。9.参考答案: 10.参考答案:数学建模：把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。11.参考答案:数学模型：是利用数学语言（符号、式子与图象）模拟现实的模型。12.参考答案:y（k）=3y（k-2）-6y（k-3）+4u（k-2）+2u（k-3）。13.参考答案: 14.参考答案:模型；实际系统15.参考答案: 16.参考答案:所谓数值稳定问题，是指在扰动影响下，其计算过程中误差的积累是否受到控制的问题。如何保证：选择合理的计算步长。17.参考答案:到达模式；服务机构；服务