计算机仿真试题和答案

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计算机仿真习题及答案

计算机仿真习题及答案

计算机仿真试题1.编写一个函数,使其能够产生如下的分段函数:错误!未找到引用源。

并调用此函数,绘制x=[0,+2]范围内的f(x)*f(x+2) 。

(10分)function y=f(x)if x<=2y=0.5*x;else if x>6y=0.5;else y=1.5-0.25*x;endendx=0:0.05:2;y= f(x)’*f(x+2));plot(x,y)图 1-12.已知4阶龙格-库塔算法如下:试利用该算法求解以下微分方程:(15分)本题可以调用MATLAB函数中龙格-库塔算法函数ode45,首先编写m文件:function dy=func(x,y)dy=-y+1;end再在主窗口调用此文件:[x,y]=ode45('func',[0,5],0)%这里的[0,5]为任取区间,表示方程在此范围的解。

运行结果如下:x =0.00010.00010.00020.00020.00050.00070.00100.00120.00250.00370.00500.00620.01250.01880.02510.0313 0.06270.09410.12550.15690.28190.40690.53190.65690.78190.90691.03191.15691.28191.40691.53191.65691.78191.90692.03192.15692.28192.40692.53192.65692.78192.90693.03193.15693.28193.40693.53193.65693.78193.90694.03194.15694.28194.40694.53194.65694.74274.82854.91425.0000y =0.00010.00010.00020.00020.00050.00070.00100.00120.0025 0.0037 0.0050 0.0062 0.0124 0.0186 0.0248 0.0309 0.0608 0.0898 0.1180 0.1452 0.2457 0.33430.41250.48160.54250.59630.64370.68550.72250.75510.78390.80930.83170.85150.86890.88430.89790.90990.92050.92980.93810.94540.95180.95740.96240.96690.97080.97420.97720.97990.98230.98430.98620.98780.98920.99050.99130.99200.99270.9933为只管起见,我们使用函数命令画出x-y(plot(x,y))的关系如下图:图1-23.用matlab语言求下列系统的状态方程、传递函数、零极点增益、和部分分式形式的模型参数,并分别写出其相应的数学模型表达式:(15分)(1)G(s)=324327242410355024s s ss s s s+++++++(2).X=2.25 -5 -1.25 -0.542.25 -4.25 -1.25 -0.2520.25 -0.5 -1.25 -121.25 -1.75 -0.25 -0.75 0X⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦uy= [0 2 0 2] X解:(1)a)求对应状态方程参数:num=[1 07 24 24]; den=[1 10 35 50 24]; [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) 运行结果:A =-10 -35 -50 -241 0 0 00 1 0 00 0 1 0B =1C =1 7 24 24D =故,状态方程为:.X = x+ uY=[1 7 24 24]xb)求对应零极点增益模型参数:num=[1 07 24 24]; den=[1 10 35 50 24]; [Z,P,K]=tf2zp(num,den) 运行结果如下: Z =-2.7306 + 2.8531i -2.7306 - 2.8531i -1.5388P = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000K = 1故变换后的零极点模型为: G(s)=c)求对应部分分式型:num=[1 07 24 24]; den=[1 10 35 50 24]; [R,P,H]=residue(num,den) 运行结果如下: R =4.0000 -6.0000 2.0000 1.0000P =-4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000H = []故变换后的部分分式模型为:11223644)(+++++-+=s s s s s G(2)由题给条件,知:A=[2.25 -5 -1.25 -0.5; 2.25 -4.25 -1.25 -0.25;0.25 -0.5 -1.25 -1;1.25 -1.75-10 -35 -50 -24 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 010 0 0-0.25 -0.75] B=[4;2;2;0] C=[0 2 0 2],D=0 a)求传递函数矩阵: [num,den]=ss2tf(A,B,C,D) 运行结果为: num =0 4.0000 14.0000 22.0000 15.0000 den =1.0000 4.0000 6.2500 5.25002.2500 故,所对应传递函数模型为:25.225.525.641522144)(23423+++++++=s s s s s s s s Gb)求零极点模型:num=[0 4 14 22 15];en=[1 4 6.25 5.25 2.25]; [Z,P,K]=tf2zp(num,den) 运行结果为: Z =-1.0000 + 1.2247i -1.0000 - 1.2247i -1.5000 P =-1.5000 -1.5000 -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660iK =4.0000故,零极点模型为:)866.05.0()5.1()2247.11)(5.1(4)(2i s s i s s s G ±++±++=c)求对应部分分式模型: [R,P,H]=residue(num,den) 运行结果为: R =4.0000 -0.0000-0.0000 - 2.3094i -0.0000 + 2.3094iP =-1.5000 -1.5000 -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660iH = []故变换后的部分分式模型为:i s ii s i s s G 866.05.03094.2866.05.03094.25.14)(+++-+-++=4.已知一单位反馈系统开环传递函数为:,试绘制系统Nyquist图,判断闭环系统的稳定性,并求其单位阶跃响应。

《计算机仿真》课程考试试题

《计算机仿真》课程考试试题

《计算机仿真》课程考试试题1. (分)计算下述函数在自变量采样点集{[3,3], 0.01}x ∈-步长为上的值:222(43)/2, -3-1-1, -11(43)/2, 13x x x y x x x x x ⎧---≤<⎪=+≤<⎨⎪-+-≤≤⎩-编写脚本程序,分别创建采样向量x ,计算相应的函数值向量y ,并利用函数绘图函数()绘制曲线。

- 将程序、执行过程及图形结果拷贝至文档打印提交。

(提示: …() …...语句 )2. (分)编写函数,返回给定向量中最大元素的下标值。

换言之,()返回的满足()不小于任何()。

要求有合适的帮助信息注解提交测试结果。

(提示:利用 ….循环语句). (分)按照下图所示画出 0.5sin()3t y t y e -==和, ]3,0[π∈t ,写出绘制程序,并进行适当的标注。

t(deg)m a g n i t u d e sine wave and Ae -αt wave. (分)在环境下完成以下框图所示双通道观测仪系统的建立并进行仿真- 自己自行选定信号源和属性 信号发生器双通道合成器 示波器 信号发生器-自己设定仿真的时间注意事项:、考生须在答卷封面上写明学号、姓名及所在学习中心,并与答题内容装订在一起。

答卷封面见下页(请考生下载打印,并按照此封面样式完成答卷)。

、请考生务必于本学期课程考试时(2013年10月18日至日)将答卷交到当地学习中心,逾期不交者,考试成绩以分计。

年月课程考试答卷课程名称:《计算机仿真》年级:层次:专业:学号:姓名:学习中心:成绩:教师签名:中国传媒大学现代远程教育年月日。

计算机仿真技术考试试题(建工)

计算机仿真技术考试试题(建工)

计算机仿真技术考试试题(安徽建筑工业学院)1-1 仿真遵循的基本原则是什么?相似原理 1 - 2龙格-库塔的思想(省略) 1、简述计算机仿真的基本步骤。

答:(1)根据仿真目的确定仿真方案;(2)建立系统的数学模型;(3)选择合适仿真方法,建立仿真模型;(4)编写仿真程序并进行程序调试;(5)进行仿真实验;(6)仿真结果分析。

2、试比较数值积分法与离散相似法的区别。

答: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。

3、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 (10分)解:由图可知⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=+===-=415314231241x x u xx u x u xu ax r u , 从而:r x x x x x a u u u u u U ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000010100100101000100000100005432154321[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡==54321510000x x x x x x y所以:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=01001010*******000010000a W , ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000010W , []10000=c W4、已知系统状态空间表达式为[]⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=Xt y t u X X 01)()(012101 ,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11)0(X ,计算步长1.0=h ,输入信号1=u (0≥t )试采用欧拉法,四阶龙格-库塔法计算h t =时对应的y 值。

(12分)解:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11)0(X ,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2101A ,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=01B ,[]01=C 欧拉法:()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=++⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+=3.12.11.010*********)0()0(11))0(,0()0()(h Bu AX hX f X h X 2.1)()(==h CX h y 四阶龙格-库塔法: ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡==3201112101)0(,01X f K ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎪⎭⎫⎝⎛⋅++=4.31.2013221.011210121.0)0(,21.0012K X f K⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎪⎭⎫⎝⎛⋅++=445.3105.2014.31.221.011210121.0)0(,21.0023K X f K()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⋅++=8995.32105.201445.3105.21.01121011.0)0(,1.0034K X f K()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=++++=3432.12103.1226)0()(4321K K K K hX h X 2103.1)()(==h CX h y5、已知系统传递函数)1(2)()()(+==s s s U s Y s G ,试采用双线性变换法求解系统差分方程,计算步长h =0.1s (10分)。

计算机仿真技术 试卷及答案 共2套 AB卷

计算机仿真技术   试卷及答案 共2套  AB卷

《计算机仿真技术》考试试卷(A卷)班级姓名学号一.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、叙述simulink中常见的可变步长的仿真算法有:________________、________________、________________、________________。

(任举四种)4、MA TALB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________________、________________。

6、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,________________着色表面图绘图命令。

7、符号运算中,泰勒级数计算的函数是________________傅里叶变换的函数________________二.简答题。

(本题5小题,每题8分,共40分)1、计算机仿真的目的和作用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 (本题6小题、共40分)根据下面要求,写出程序代码。

1、(5分)设(2E-C-1B)A T=C-1,其中E是4阶单位矩阵,A T是4阶矩阵A的转置。

求矩阵A2、(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。

《计算机仿真技术》试卷B(含答案)

《计算机仿真技术》试卷B(含答案)

《计算机仿真技术》考试试卷(B 卷)班级 姓名 学号一.填空题。

(每空1分,共20分)1、计算机仿真技术三要素是_______________、_________________、________________。

2、计算机仿真中模型能够代表系统来进行研究,模型主要有________________、________________、________________、________________等几类模型。

3、叙述simulink 中常见的固定步长的仿真算法有:________________、________________、________________、________________。

(任举四种)4、MATALB 主要相似性主要包含以下几种相似_________________、________________、___________________。

5、Simulink 中主要包含_________________、________________、_______________等几种模块。

6、符号运算中,泰勒级数计算的函数是________________,拉普拉斯变换的函数________________,傅里叶级数的计算函数是________________。

二.简答题。

(本题5小题,每题8分,共40分)1、简述根据信号类型分类,计算机仿真主要包含哪几种类型。

2、简述蒙特卡洛法建模的步骤。

3、m 函数文件和m 文本文件之间的区别。

4、叙述三维立体绘图常用的几个绘图指令及其功能。

5、简述matlab 软件的基本组成三.编程题 (本题6小题、共40分)根据下面要求,只需写出程序代码,不需计算结果和图形。

1、(5分)写出右面的矩阵D ,求出其大于4的元素有几个,⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=059123107D并通过变量列出其在矩阵的位置和序号2、(5分)求解下面矩阵A 的行列式和逆矩阵,并利用命令取出系数矩阵的逆矩阵的第二行的数据,以小数点后面两位数值的形式显示出来。

《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案

《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案

《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案1-1 什么是仿真? 它的主要优点是什么?它所遵循的基本原则是什么?答:所谓仿真,就是使用其它相似的系统来模仿真实的需要研究的系统。

计算机仿真是指以数字计算机为主要工具,编写并且运行反映真实系统运行状况的程序。

对计算机输出的信息进行分析和研究,从而对实际系统运行状态和演化规律进行综合评估与预测。

它是非常重要的设计自动控制系统或者评价系统性能和功能的一种技术手段。

仿真的主要优点是:方便快捷、成本低廉、工作效率和计算精度都很高。

它所遵循的基本原则是相似性原理。

1-2 你认为计算机仿真的发展方向是什么?答:向模型更加准确的方向发展,向虚拟现实技术,以及高技术智能化、一体化方向发展。

向更加广阔的时空发展。

1-3 计算机数字仿真包括哪些要素?它们的关系如何?答:计算机仿真的三要素是:系统——研究的对象、模型——系统的抽象、计算机——仿真的工具和手段。

它们的关系是相互依存。

2-1 控制算法的步长应该如何选择?答:控制算法步长的选择应该恰当。

如果步长太小,就会增加迭代次数,增加计算量;如果步长太大,计算误差将显著增加,甚至造成计算结果失真。

2-2 通常控制系统的建模有哪几种方法?答:1)机理建模法;2)实验建模法;3)综合建模法。

2-3 用欧拉法求以下系统的输出响应()y t 在0≤t ≤1上,0.1h =时的数值解。

0y y +=, (0)0.8y =解:输入以下语句 绘制的曲线图2-4 用二阶龙格-库塔法对2-3题求数值解,并且比较两种方法的结果。

解:输入以下语句绘制的曲线图经过比较两种方法的结果,发现它们几乎没有什么差别。

3-1 编写两个m文件,分别使用for和while循环语句计算20031kk=∑。

解:第1个m文件,第2个m文件运行结果都是3-2 求解以下线性代数方程:123102211313121xxx⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦解:输入语句计算结果3-3 已知矩阵013=121542⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦A,218=414332⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦B试分别求出A阵和B阵的秩、转置、行列式、逆矩阵以及特征值。

仿真模拟考试题及答案

仿真模拟考试题及答案

仿真模拟考试题及答案# 仿真模拟考试题及答案一、选择题1. 以下哪个选项是计算机科学领域的基础概念?A. 量子物理B. 相对论C. 算法D. 遗传学答案:C2. 在编程中,以下哪个关键字用于定义一个类?A. functionB. classC. methodD. variable答案:B3. 数据库管理系统(DBMS)的主要功能是什么?A. 存储数据B. 处理数据C. 管理数据D. 所有选项答案:D二、填空题4. 在HTML中,用来定义文档类型声明的标签是______。

答案:<!DOCTYPE>5. 在Python中,用于实现循环结构的关键字是______。

答案:for 或 while三、简答题6. 请简述什么是面向对象编程(OOP)?答案:面向对象编程(OOP)是一种编程范式,它使用“对象”来设计软件。

对象可以包含数据(属性)和代码(方法),它们可以相互交互以实现特定的功能。

OOP的主要概念包括封装、继承和多态。

7. 什么是云计算,它有哪些主要优势?答案:云计算是一种通过互联网提供计算资源和服务的模式。

它允许用户通过Web访问和使用存储在远程服务器上的数据和应用程序。

云计算的主要优势包括成本效益、可扩展性、灵活性和高可用性。

四、计算题8. 假设你有一个数组 [1, 2, 3, 4, 5],请计算数组中所有元素的总和。

答案:159. 如果一个圆的半径是7,计算它的面积。

答案:3.14159 × 7² = 153.93649五、论述题10. 论述软件开发生命周期的主要阶段,并解释每个阶段的重要性。

答案:软件开发生命周期(SDLC)包括需求分析、设计、实现、测试、部署和维护等阶段。

需求分析阶段确定软件需要满足的功能和性能要求。

设计阶段将需求转化为软件架构和详细设计。

实现阶段是编码过程,将设计转化为可执行代码。

测试阶段确保软件满足需求并且没有缺陷。

部署阶段是将软件发布到生产环境。

计算机仿真技术知到章节答案智慧树2023年山东科技大学

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计算机仿真技术知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学第一章测试1.计算机仿真系统的三要素()参考答案:计算机、模型、系统2.系统研究一般有哪些方法()参考答案:仿真实验法;理论解析法;直接实验法3.哪些是以硬件为基础的仿真软件( )参考答案:Proteus4.欠实时仿真,仿真时钟比实际时钟慢。

例如烟火爆炸的仿真分析。

参考答案:对5.计算机仿真算法的误差主要有()参考答案:舍入误差;截断误差第二章测试1.MATLAB软件中,下面哪个命令是用来显示当前文件夹中文件名字的()参考答案:what2.下面这些哪个是属于元素群运算(点运算)()参考答案:exp(x)3.哪个是以硬件为基础的仿真软件( )参考答案:Proteus4.MATLAB是(矩阵实验室),其基本变量是矩阵,其数值元素的格式只有双精度(double)这种形式存在于MATLAB的workpace空间中。

参考答案:错5.在MATLAB中,运行以下代码,b的结果是()a=[1,0;1,0];b=all(a)参考答案:[1,0]第三章测试1.MATLAB中代码文件中边表明文件为函数文件的关键字是()参考答案:function2.在MATLAB的命令窗口中,运行以下代码,b的结果是()a=[1,0,1,0];for n=ax=n(1)&n(2);end参考答案:出现错误提示3.在MATLAB的fig窗口中,可以直接打开以下()格式的图形文件参考答案:fig4.在MATLAB中,对于m函数文件,下面的描述不正确的是()参考答案:m函数文件是不能够被simulink来调用的5.全局变量是共有变量,在函数文件中不能够直接访问,需要设置一个输入参数才能访问。

参考答案:错第四章测试1.以下说法不正确的是()参考答案:不同幂次的两个多项式不能进行乘法运算2.当实验或测试所获得的样本数据有误差时,适合用来估算数据的方法是()参考答案:曲线拟合3.若在MATLAB中已有语句a=sym(1); b=1; x=sym('b'),则以下叙述正确的是()参考答案:a是符号常量,x是符号变量4.若使用命令taylor(f,x,1,'Order',6)对f进行泰勒展开,则展开式的最高阶为()参考答案:55.在命令行窗口输入下列命令,则命令执行后的输出结果是()>> f=sym(1);>> eval(int(f,1,4))参考答案:3第五章测试1.启动Simulink的方法有()参考答案:在“主页”选项卡中单击“文件”命令组中的“新建”命令按钮;在命令行窗口中输入simulink命令;在“主页”选项卡中单击SIMULINK命令组中的“Simulink”命令按钮2.在一个模型窗口上按住一个模块并同时按Shift键移动到另一个模型窗口,则()参考答案:在两个模型窗口都有这个模块3.为子系统定制参数设置对话框和图标,使子系统本身有一个独立的操作界面,这种操作称为子系统的()参考答案:封装4.已知仿真模型如图所示,各模块参数均采用默认设置,则示波器的输出波形是()参考答案:5.以下关于S函数的描述中,正确的有()参考答案:S函数有现成的模板程序;S函数模块能够被封装;利用S函数可以对Simulink模块库进行扩充第六章测试1.下列对象中,哪一个不属于MATLAB控制系统工具箱中规定的LTI对象?()参考答案:极点留数对象2.tf2zpk函数的作用是?()参考答案:零极点增益模型转换为状态空间模型3.在MATLAB命令窗口运行如下代码,返回结果为:()>>sys = drss(3,4);isct(sys)参考答案:14.求系统sys的阶跃相应,返回系统的输出和状态,step函数的调用格式为:()参考答案:[y,t,x]=step(sys)5.给定开环系统模型作波特图,频率向量w自动给出,作波特图,并在图上标注幅值裕度Gm和对应的频率wg,相位裕度Pm和对应的频率wp,所用函数及调用格式为:()参考答案:margin(sys)第七章测试1.在MATLAB的m文件中,可以将滞后环节转化为有理数形式的函数是?()参考答案:pade2.在simulink中,有多种PID模块,其中下面哪一个是离散的PID模块()参考答案:3.在MATLAB的m文件中,LTI对象中属于滞后特征的属性是( )参考答案:IOdelay;Outputdelay;Inputdelay4.simulink中,PID模块中的只有Kp,Ki,Kd三个参数可以设置。

计算机仿真课后答案

计算机仿真课后答案

第二章2.1x=[15 22 33 94 85 77 60]x(6)x([1 3 5])x(4:end)x(find(x>70))2.2T=[1 -2 3 -4 2 -3] ;n=length(T);TT=T';for k=n-1:-1:0B(:,n-k)=TT.^k;endBtest=vander(T)2.3A=zeros(2,5);A(:)=-4:5L=abs(A)>3islogical(L)X=A(L)2.4A=[4,15,-45,10,6;56,0,17,-45,0]find(A>=10&A<=20)2.5p1=conv([1,0,2],conv([1,4],[1,1]));p2=[1 0 1 1];[q,r]=deconv(p1,p2);cq='商多项式为'; cr='余多项式为';disp([cq,poly2str(q,'s')]),disp([cr,poly2str(r,'s')])2.6A=[11 12 13;14 15 16;17 18 19];PA=poly(A)PPA=poly2str(PA,'s')第三章3.1n=(-10:10)';y=abs(n);plot(n,y,'r.','MarkerSize',20)axis equalgrid onxlabel('n')3.2x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y),grid on;3.3t=0:pi/50:2*pi;x=8*cos(t);y=4*sqrt(2)*sin(t);z=-4*sqrt(2)*sin(t);plot3(x,y,z,'p');title('Line in 3-D Space');text(0,0,0,'origin');xlabel('X'),ylable('Y'),zlable('Z');grid;3.4theta=0:0.01:2*pi;rho=sin(2*theta).*cos(2*theta); polar(theta,rho,'k');3.5[x,y,z]=sphere(20);z1=z;z1(:,1:4)=NaN;c1=ones(size(z1));surf(3*x,3*y,3*z1,c1);hold onz2=z;c2=2*ones(size(z2));c2(:,1:4)=3*ones(size(c2(:,1:4))); surf(1.5*x,1.5*y,1.5*z2,c2); colormap([0,1,0;0.5,0,0;1,0,0]);grid onhold off第四章4.1for m=100:999m1=fix(m/100);m2=rem(fix(m/10),10);m3=rem(m,10);if m==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 disp(m)endend4.2function[s,p]=fcircle(r)s=pi*r*r;p=2*pi*r;4.3y=0;n=100;for i=1:ny=y+1/i/i;endy4.4s=0;for i=1:5s=s+factor(i);ends4.5sum=0;i=1;while sum<2000sum=sum+i;i=i+1;end;n=i-24.6function k=jcsum(n)k=0;for i=0:nk=k+2^i;end或function k=jcsum1(n)k=0;i=0;while i<=nk=k+2^i;i=i+1;end第五章5.1A=[2,1,-5,1;1,-5,0,7;0,2,1,-1;1,6,-1,-4];b=[13,-9,6,0]';x=A\b5.2[U,fmin]=fminsearch('fxyz',[0.5,0.5,0.5])function f=fxyz(u)x=u(1);y=u(2);z=u(3);f=x+y.^2./x/4+z.^2./y+2./z;5.3X=linspace(0,2*pi,50);Y=sin(X);P=polyfit(X,Y,3)AX=linspace(0,2*pi,50);Y=sin(X);Y1=polyval(P,X)plot(X,Y,':O',X,Y1,'-*')5.4x=0:2.5:10;h=[0:30:60]';T=[95,14,0,0,0;88,48,32,12,6;67,64,54,48,41];xi=[0:0.5:10];hi=[0:10:60]';temps=interp2(x,h,T,xi,hi,'cubic');mesh(xi,hi,temps);第六章6.1syms xy=finverse(1/tan(x))6.2syms x yf=1/(1+x^2); g=sin(y);fg=compose(f,g)6.3syms xg=(exp(x)+x*sin(x))^(1/2);dg=diff(g)6.4F=int(int('x*exp(-x*y)','x'),'y')6.5syms xF=ztrans(x*exp(-x*10))6.6a=[0 1;-2 -3];syms sinv(s*eye(2)-a);6.7f=solve('a*x^2+b*x+c')6.8f=solve('x+y+z=1','x-y+z=2','2*x-y-z=1')6.9y=dsolve('D2y+2*Dy+2*y=0','y(0)=1','Dy(0)=0') ezplot(y),grid on6.10a=maple('simplify(sin(x)^2+cos(x)^2);')6.11f=maple('laplace(exp(-3*t)*sin(t),t,s);')6.12syms t xF=sin(x*t+2*t);L=laplace(F)第七章7.17.27.37.47.57.67.7第八章8.1(1)num=[5]; den=[1,2,2];sys=tf(num,den)(2)s = tf('s');H = [5/(s^2+2*s+2) ];H.inputdelay =2(3)h=tf([0.5,0],[1,-0.5,0.5],0.1)8.2num=2*[1,0.5];den=[1,0.2,1.01];sys=tf(num,den)[z,p,k]=tf2zp(num,den);zpk(z,p,k)[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);ss(A,B,C,D)8.3num=[1,5]; den=[1,6,5,1]; ts=0.1;sysc=tf(num,den);sysd=c2d(sysc,ts,'tustin')8.4r1=1;r2=2;c1=3;c2=4;[A,B,C,D]=linmod('x84');[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);sys=tf(num,den)8.5A=[1,1,0;0,1,0;0,0,2];B=[0,0;1,0;0,-2];n=size(A)Tc=ctrb(A,B);if n==rank(Tc)disp('系统完全能控');elsedisp('系统不完全能控');end第九章9.1num=[2,5,1];den=[1,2,3];bode(num,den);grid on ;figure;nyquist(num,den);9.2num=5*[1,5,6];den=[1,6,10,8];step(num,den);grid on ;figure;impulse(num,den);grid on ;9.3kosi=0.7;wn=6;num=wn^2;den=[1,2*kosi*wn,wn^2];step(num,den);grid on ;figure;impulse(num,den);grid on ;9.4den=[1,2,8,12,20,16,16];[rtab,info]=routh(den)a=rtab(:,1)if all(a>0)disp('系统是稳定的');elsedisp('系统是不稳定的');end9.5num=7*[1,5];den=conv([1,0,0],conv([1,10],[1,1]));[gm,pm,wg,wc]=margin(num,den)第十章10.1ng0=[1]; dg0=10000*[1 0 -1.1772];g0=tf(ng0,dg0); %满足开环增益的为校正系统的传递函数s=kw2s(0.7,0.5) %期望的闭环主导极点ngc=rg_lead(ng0,dg0,s);gc=tf(ngc,1)g0c=tf(g0*gc);rlocus(g0,g0c);b1=feedback(g0,1); %未校正系统的闭环传递函数b2=feedback(g0c,1); %校正后系统的闭环传递函数figure,step(b1,'r--',b2,'b'); grid on %绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线10.2KK=20;s1=-2+i*sqrt(6);a=1ng0=[10];dg0=conv([1,0],[1,4]);g0=tf(ng0,dg0);[ngc,dgc,k]=rg_lag(ng0,dg0,KK,s1,a);gc=tf(ngc,dgc)g0c=tf(KK*g0*gc);b1=feedback(k*g0,1);b2=feedback(g0c,1);step(b1,'r--',b2,'b');grid on10.3KK=128;s1=-2+i*2*sqrt(3);a=2ng0=[10];dg0=conv([1,0],conv([1,2],[1,8]));g0=tf(ng0,dg0);[ngc,dgc,k]=rg_lag(ng0,dg0,KK,s1,a);gc=tf(ngc,dgc)g0c=tf(KK*g0*gc);rlocus(g0,g0c);b1=feedback(k*g0,1);b2=feedback(g0c,1);figure,step(b1,'r--',b2,'b');grid on10.4ng0=[1];dg0=conv([1,0,0],[1,5]);g0=tf(ng0,dg0);w=logspace(-3,3);KK=1;Pm=50;[ngc,dgc]=lead4(ng0,dg0,KK,Pm,w);gc=tf(ngc,dgc);g0c=tf(KK*g0*gc);bode(KK*g0,w);hold on,bode(g0c,w);grid on,hold off [gm,pm,wcg,wcp]=margin(g0c)Kg=20*log10(gm)g1=feedback(g0c,1);bode(g1),grid on,[mag,phase,w]=bode(g1);a=find(mag<=0.707*mag(1));wb=w(a(1))max(mag)b=find(mag==max(mag))wr=w(b)10.5KK=40; Pm=50;ng0= KK *[1]; dg0=conv([1,0],conv([1,1],[1,4]));g0=tf(ng0,dg0) ;w=logspace(-2,4);[ngc,dgc]=fg_lead_pm(ng0,dg0,Pm,w)gc=tf(ngc,dgc),g0c=tf(g0*gc);b1=feedback(g0,1); b2=feedback(g0c,1);step(b1,'r--', b2,'b'); grid onfigure, bode(g0,'r--',g0c,'b',w), grid on,[gm,pm,wcg,wcp]=margin(g0c), Km=20*log10(gm)10.6KK=200; bp=0.3; ts=0.7; delta=0.05;ng0=[1];dg0=conv([1,0],conv([0.1,1],conv([0.02 1],conv([0.01,1],[0.005 1]))));g0=tf(ng0,dg0);w=logspace(-4,3);t=[0:0.1:3];[mag,phase]=bode(KK*g0,w);[gm0,pm0,wg0,wc0]=margin(mag,phase,w),gm0=20*log10(gm0)%gm0 = -15.6769%2、确定期望的开环传递函数mr=0.6+2.5*bp;wc=ceil((2+1.5*(mr-1)+2.5*(mr-1)^2)*pi/ts), h=(mr+1)/(mr-1)w1=2*wc/(h+1), w2=h*w1w1=wc/10; w2=25;ng1=[1/w1,1]; dg1=conv([1/w2,1],conv([1,0],[1,0]));g1=tf(ng1,dg1);g=polyval(ng1,j*wc)/polyval(dg1,j*wc); K=abs(1/g); %剪切频率处幅值为1,求K值g1=tf(K*g1)%3、确定反馈环节传递函数h=tf(dg1,ng1); Kh=1/K;h=tf(Kh*h) %期望频率特性的倒特性%4、验算性能指标g2=feedback(KK*g0,h); %校正后,系统的开环传递函数b1=feedback(KK*g0,1); b2=feedback(g2,1);bode(KK*g0,'r--',g2,'b',h,'g',w);grid onfigure,step(b1, 'r--',b2, 'b',t); grid on,[pos,tr,ts,tp]=stepchar(b2,delta)。

计算机仿真技术试题含完整答案

计算机仿真技术试题含完整答案

一、数值计算,编程完成以下各题(共20分,每小题5分) 1、脉冲宽度为d ,周期为T 的矩形脉冲的傅里叶级数如下式描述:)2cos(/)/sin(21[)(1τπππτn T d n T d n T d f n ∑∞=+=当150=n ,41=T d ,2/12/1<<-τ,绘制出函数)(τf 的图形。

解: syms n t;f=((sin(n*pi/4))/(n*pi/4))*cos(2*pi*n*t); s=symsum(f,n,1,150); y=(1+2*s)/4; x=-0.5:0.01:0.5; Y=subs(y,'t',x); plot(x,Y)2、画出函数5505.025.55.15.1cos 5)5(sin )(2x x x x ex x f x +++-=在区间[3,5]的图形,求出该函数在区间[3, 5]中的最小值点m in x 和函数的最小值m in f .解:程序如下 x=3:0.05:5;y=(sin(5*x).^2).*exp(0.05*x.^2)-5*(x.^5).*cos(1.5*x)+1.5*abs(x+5.5)+x.^2.5; mix_where=find(y==min(y)); xmin=x(mix_where); hold on; plot(x,y);plot(xmin,min(y),'go','linewidth',5);str=strcat('(',num2str(xmin),',',num2str(min(y)),')'); text(xmin,min(y),str); Xlabel('x')Ylabel('f(x)')经过运行后得到的图像截图如下:运行后的最小值点m in x =4.6,m in f = -8337.86253、画出函数xe x xf x 5.2cos )(3.02-⋅=-在[1,3]区间的图形,并用编程求解该非线性方程0)(=x f 的一个根,设初始点为20=x .解: x=1:0.02:3; x0=2;y=@(x)(cos(x).^2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x); fplot(y,[1,3]); Xlabel('x') Ylabel('f(x)')X1=fzero('(cos(x).^2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x)',x0)运行后求得该方程的一个根为z=0.3256。

自动化专业计算机仿真练习题包含答案(适合本科函授用)666

自动化专业计算机仿真练习题包含答案(适合本科函授用)666
[Z,P,K]=ss2zp(A,B,C,D);(4%)
[R,P,H]=residue(A,B,C,D);(5%)
计算机仿真习题
一、填空题
1.Matlab的程序文件和simulink的模型文件的扩展名分别是_.m_____、_.mdl___。
2.四阶龙格-库塔法的局部截断误差为___Oh(5)____________。(注:步长用h表示)
3.已知A=[1 2 1;2 3 0;1 0 1];B=[1 2 0;3 5 0;0 1 4],写出下列指令运行的结果:
用 ,
答:
5.设系统的微分方程为 ,y为系统输出量,u为系统输入量,试导出系统的标准状态方程。
答:
令 , (4%)
则有 (8%)
(10%)
三、简答题
1.在连续系统的数字仿真中,有哪几种常用的数值积分法?分别有哪些特点
答:欧拉法和龙格-库塔法.
欧拉法:是显示一步算法,可以自启动,但是精度较低
龙格-库塔法:也是显示一步算法,也可以自启动,四阶龙格-库塔法的精度较高,能满足大多数工程的精度要求。
[A,B,C,D]=tf2ss(num,den); (3%)
[Z,P,K]=tf2zp(num,den); (4%)
[R,P,H]=residue(num,den);(5%)
(2)(5%)
2. , , ,D=0
sys=ss(A,B,C,D);(2%)
[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);(3%)
6.计算机仿真的三要素为系统、模型与计算机。
7.matlab中最基本的绘图函数是___plot__________。
二、综合计算题
1.系统结构如下图所示,写出该系统的连接矩阵W和W0.并写出连接矩阵非零元素阵WIJ,其中Gi表示传递函数, 表示反馈系数

计算机仿真培训练习题

计算机仿真培训练习题

计算机仿真大奖赛赛前培训题 第一部分历届仿真赛试题第二部分练习题 参考大学物理试题一某物体(视为质点)沿x 轴运动的加速度为a=(3+t 2)1/2m/S 2。

设t=0时,v=0,x0=0。

利用数值计算方法确定此物体在t=5.80s 时的速度v 和位置坐标x 。

解法:由定义得dtt adt v t t 2/1200)3(+==⎰⎰vdtx t ⎰=0采用辛卜生法计算上述积分。

[])...(2)...(431)(2421310--++++++++∆=⎰n n n b ay y y y y y y y x dx x f值得注意的是,上述辛卜生积分公式中的n 为偶数,所以需要将积分区间分成数个小区间。

由于本题需要进行两次积分,在求位置坐标x 时,需要有偶数个vi 的值;而在求速度v 时,又需要有偶数个ai 的值。

为了兼顾这两个积分,在求速度v 时,将区间分成n1=116等分,在求位置坐标x 时,将区间分成n2=58等分, 其相应的时间间隔分别为s n t 05.011680.5080.511==-=∆ s n t 10.05880.5080.522==-=∆将各时间点的坐标ti 代入加速度公式a=(3+t2)1/2,即可确定各时间所对应的加速度i a 。

利用辛卜生积分公式,即可得到t=5.80S 时物体的速度v 。

反复应用辛卜生积分公式,就可以求出各时间点所对应的速度vi 。

将所求出的各vi 值再代入到辛卜生积分公式中,就可以确定t=5.80s 时物体所在的位置坐标x 。

试题二如图所示,湖中有一艘小船,岸上有人用绳跨过定滑轮拉船靠岸,已知岸高出水面h=10m ,开始时,小船距岸边的距离为x0=15m,岸上的人以均速度v0=0.8m/s 收绳,求小船在湖面上的运动速度。

解法:由图可知,h2+x2=l2,于是dt dl l dt dx x22=依题意可知,0v dtdl-=,而小船在湖面上的速度为 0220v xx h x lv dt dx v +===现用欧拉折线法计算上式。

计算机仿真 习题3 课后答案

计算机仿真 习题3 课后答案

习题3
1、已知系统响应函数为)sin(11)(θ+-=-bt e b
t y bt ,其中21l b -=,)1arctan(2
l
l -=θ,要求用不同的线型或颜色,在同一张图上绘制l 取值为0.2,、0.4、0.6、0.8时,系统在[]18,0∈t 区间内的响应曲线,并要求用2.0=l 和8.0=l 对它们相应的两条曲线进行文字标志。

答:刚开始因为没有考虑到相乘或相除矩阵的维度而总出错,后来理解清楚之后就简单多了。

编写程序如下:
得到结果:
2、用plot
3、mesh 、surf 指令,绘制2222)1()1(1y x y x z ++++-=
三维图(x 、y 范围自定)。

答:用plot3时,我定义]100,0[∈x ,]100,0[∈y ;并分别令22)1(y x a +-=,22)1(y x b ++=。

同时需注意将1变换成与a 、b 同维的矩阵。

得到结果:
在利用mesh、surf绘图时,为了图形美观取]
x,x=y.
[-

100
,
100
程序如下:
得到结果:
3、对向量t进行以下运算可以构成3个坐标的值向量:)
y=,
cos(t
x=,)
sin(t
z=。

利用plot3指令,并选用绿色的实线绘制相应的三维曲线。

t
答:取pi
:0(
:1.0
=。

注意绿色是‘g’。

编写程序如下:
t*
)
10
得到结果:。

计算机仿真与建模考试试题

计算机仿真与建模考试试题

计算机仿真与建模考试试题一、单项选择题1. 在计算机仿真与建模中,以下哪个软件是用于创建和模拟三维计算机图形的?A. MATLABB. AutoCADC. SolidWorksD. 3ds Max2. 计算机仿真与建模常用的数学建模方法有哪些?A. 微分方程建模B. 蒙特卡洛模拟C. 神经网络模型D. 遗传算法优化3. 下面哪个软件是用于分析流体和气体流动的计算机仿真工具?A. ANSYSB. CATIAC. Pro/ENGINEERD. PTC Creo4. 在计算机仿真中,有哪些常见的物理模型?A. 质点模型B. 弹簧-质点模型C. 流体模型D. 电路模型5. 计算机仿真与建模的主要应用领域是什么?A. 机械工程B. 航空航天C. 生物医学D. 所有以上领域二、简答题1. 什么是计算机仿真与建模?计算机仿真与建模是指使用计算机技术和数学方法对现实世界的问题或系统进行建模和模拟实验的过程。

通过对系统各个组成部分的特性进行数学描述和计算机编程实现,可以模拟真实系统的行为,并进行虚拟实验和预测。

2. 计算机仿真与建模的主要步骤是什么?计算机仿真与建模的主要步骤包括:问题建模与分析、数学建模、软件工具选择与开发、模型验证与调试、模拟实验与结果分析等。

3. 计算机仿真与建模的优势有哪些?计算机仿真与建模具有以下优势:- 可以对复杂系统进行全面、高效的分析和研究,避免了大量实际实验和浪费资源;- 提供了研究系统性能、优化设计和决策支持的基础;- 可以预测系统行为并进行虚拟实验,帮助解决实际问题和提高生产效率;- 提供了客观、可重复的实验环境,方便对结果进行验证和比较。

4. 计算机仿真与建模的应用范围有哪些?计算机仿真与建模广泛应用于工程领域,包括机械工程、电气工程、航空航天、建筑工程等。

此外,它还在生物医学、交通运输、环境科学等领域有重要应用。

三、综合题某工程团队需要设计一种新型的风力发电机,用于发电和供电给一个小型城市。

计算机仿真技术试题含完整答案

计算机仿真技术试题含完整答案

计算机仿真技术试题含完整答案⼀、数值计算,编程完成以下各题(共20分,每⼩题5分) 1、脉冲宽度为d ,周期为T 的矩形脉冲的傅⾥叶级数如下式描述:)2cos(/)/sin(21[)(1τπππτn T d n T d n T d f n ∑∞=+=当150=n ,41=T d ,2/12/1<<-τ,绘制出函数)(τf 的图形。

解: syms n t;f=((sin(n*pi/4))/(n*pi/4))*cos(2*pi*n*t); s=symsum(f,n,1,150); y=(1+2*s)/4; x=-0.5:0.01:0.5; Y=subs(y,'t',x); plot(x,Y)2、画出函数5505.025.55.15.1cos 5)5(sin )(2x x x x ex x f x +++-=在区间[3,5]的图形,求出该函数在区间[3, 5]中的最⼩值点m in x 和函数的最⼩值m in f .解:程序如下 x=3:0.05:5;y=(sin(5*x).^2).*exp(0.05*x.^2)-5*(x.^5).*cos(1.5*x)+1.5*abs(x+5.5)+x.^2.5; mix_where=find(y==min(y)); xmin=x(mix_where); hold on; plot(x,y);plot(xmin,min(y),'go','linewidth',5);str=strcat('(',num2str(xmin),',',num2str(min(y)),')'); text(xmin,min(y),str); Xlabel('x')Ylabel('f(x)')经过运⾏后得到的图像截图如下:运⾏后的最⼩值点m in x =4.6,m in f = -8337.86253、画出函数xe x xf x 5.2cos )(3.02-?=-在[1,3]区间的图形,并⽤编程求解该⾮线性⽅程0)(=x f 的⼀个根,设初始点为20=x .解: x=1:0.02:3; x0=2;y=@(x)(cos(x).^2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x); fplot(y,[1,3]); Xlabel('x') Ylabel('f(x)')X1=fzero('(cos(x).^2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x)',x0)运⾏后求得该⽅程的⼀个根为z=0.3256。

计算机仿真测试题及答案

计算机仿真测试题及答案

计算机仿真测试题及答案1. 选择题1.1 下列关于计算机仿真的定义,哪个是正确的?A. 计算机仿真是通过使用计算机来模拟现实世界的过程和现象B. 计算机仿真是通过使用计算机来生成虚拟的3D图像C. 计算机仿真是通过使用计算机来进行数据分析和统计D. 计算机仿真是通过使用计算机进行编程和软件开发答案:A1.2 计算机仿真的主要应用领域是:A. 电影和游戏制作B. 数据分析和统计C. 空气动力学和流体力学D. 软件开发和编程答案:C1.3 以下哪个是计算机仿真的一个重要优点?A. 精确模拟现实世界的过程和现象B. 速度快,可以实时进行模拟C. 不需要消耗大量的计算资源D. 可以替代真实的实验和测试答案:D2. 填空题2.1 计算机仿真可以帮助工程师在设计阶段进行 __________ 和__________。

答案:分析,优化2.2 计算机仿真可以用于预测产品在不同环境条件下的 __________和 __________。

答案:性能,行为2.3 在计算机仿真中,模型是对现实世界中的对象或系统进行的一个 __________ 描述。

答案:数学3. 简答题3.1 请简要解释计算机仿真的工作原理。

答案:计算机仿真的工作原理是基于数学模型和计算机算法。

首先,根据需要模拟的对象或系统的特性,工程师会构建一个数学模型,用来描述该对象或系统的行为。

然后,使用计算机算法对这个数学模型进行求解和模拟。

算法会根据初始条件和输入参数,计算出模拟过程中的各个时间点上的状态和输出结果。

最后,通过可视化等方式,将仿真结果呈现给使用者。

3.2 计算机仿真的主要应用领域有哪些?请举例说明。

答案:计算机仿真的主要应用领域包括航空航天、汽车工程、建筑设计、电子电路设计等。

例如,在航空航天领域,工程师可以使用计算机仿真来模拟飞机或火箭在不同高度、速度和气候条件下的飞行行为,以评估其性能和安全性。

在建筑设计领域,可以使用计算机仿真来模拟建筑物在地震或风暴等自然灾害中的响应,以提前预防和减少损失。

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控制系统计算机辅助设计综合实验指导实验名称:连续与离散系统校正实验,系统可控性与可观性实验,系统的simulink仿真实验陈茜编实验人:苏建聪学号:200830810122班级:08电气工程及其自动化1班信息工程系实验任务书1. 有一个单位负反馈控制系统,如果控制对象的传递函数为设计要求:① 相角裕度≥45°;② 当系统的输入信号是单位斜坡信号时,稳态误差ess ≤0.04。

③ 要求绘制出校正后系统和未校正系统的Bode 图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线,并进行对比。

2. 有一个单位负反馈控制系统,如果控制对象的传递函数为:试设计一个串联滞后校正装置。

设计要求:①相角裕度≥45°;② 当系统的输入信号是单位斜坡信号时,稳态误差ess ≤0.04。

③ 要求绘制出校正后系统和未校正系统的Bode 图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线,并进行对比。

3. 有一个单位负反馈控制系统,如果控制对象的传递函数为 ()()4+=s s k s G p试设计一个串联超前滞后校正装置,设计要求: ①相角裕度≥45°;② 当系统的输入信号是单位斜坡信号时,稳态误差ess ≤0.04。

③ 要求绘制出校正后系统和未校正系统的Bode 图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线,并进行对比。

4. 系统结构图如图所示,其中,采样周期Ts=0.01s ,被控对象()()110+=s s s G ,()s G h 为零阶保持器。

用W 变换法设计一超前校正装置D(z),使系统相位裕度γ≥50°,校验设计后系统的性能指标。

5. 系统结构图如图所示,其中,采样周期Ts=0.01s ,被控对象1)s(0.2s k )(+=s G ο,()s G h 为零阶保持器。

用对数频率法设计D(z),使系统开环增益k ≥30(1/s),截止频率ωc ≥15(1/s),相位裕度γ≥50 °1使 s 11se -1(s)-Tsh T G +≈=,求出未校正系统的开环系统的开环传递函数(s)(s)G G (s)0s =G ,的传递函数模型参数。

2作未校正系统的Bode 图,求出截止频率 和相位裕度 ,并与系统性能指标要求比较 3用串联超前校正,选择Wc=20(1/s),确定D (s )的参数。

4求出校正后系统的相位裕度γ,并检验是否满足要求,若不满足要求,则返回到3 5用双线性变换算法求出D (z ). 6检查系统的性能6. 已知系统状态空间方程: u x x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=∙102011220001,[]x y 021=。

对系统进行可控性|、可观性分析以及极点配置控制器的设计。

实验要求:(1) 判别系统的可控性,求解系统的变换矩阵c Q 。

(2) 如果系统完全可控,导出系统的第一可控标准型。

(3) 判断系统的可观测性,求解系统的变换矩阵o Q (4) 如果系统完全可观测,导出系统的第一可观测标准型。

(5) 确定状态反馈矩阵K ,使系统的闭环极点配置在 []iip 3.24.33.24.32--+--=位置上,并绘制出配置后系统单位阶跃时间响应曲线。

7. 建立如图所示双闭环计算机控制直流调速系统的simulink 模型。

仿真观测转速和电流跟踪特性等性能指标,调整数字PI调节器参数,以满足系统的性能指标要求。

8. 有限拍随动系统的设计:1) 某一离散控制系统的被控队形的传递函数为:()()35+=s s s G p ,保持器为零阶保持器,采样周期,5.0s T =试设计单位速度输入时的有限拍控制器。

2) 某一离散控制系统的被控队形的传递函数为:()()35+=s s s G p ,保持器为零阶保持器,采样周期,5.0s T =试设计单位速度输入时的有限拍无纹波控制器。

9.用函数调用的方法,求出!!2!1n ⋅⋅⋅++,要求写出脚本式M 文件和函数式M 文件 10. 找出101——n 之间的满足(1)它是完全平方数; (2)在满足完全平方数的前提下,有两位数字相同。

统计满足条件的数的个数。

11 通过键盘输入一个整数,将该数变成按相反顺序的数,例如12345变成54321答案1.主程序:num=8000;den=conv([1,0],conv([1,4],[1,80]));G=tf(num,den); %未校正系统的开环传递函数[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G); %1) 未校正系统的频域响应参数,计算需要相角欲度Pm(γ)w=0.1:0.1:10000; %确定频率的取值范围和频率采样的间隔值[mag,phase]=bode(G,w);magdb=20*log10(mag); %对数幅频、相频特性向量,计算需要magdb %(对数幅频响应值)phim1=45;deta=8; % 2)(4.1.9)式设置系统设计参数phim1( );deta( )phim=phim1-Pm+deta; % (4.1.9)式相位超前角φbita=(1-sin(phim*pi/180))/(1+sin(phim*pi/180)); %求出β值n=find(magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001); %找出满足magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001%式的magdb向量所有的下标值wc=n(1); %通常magdb(1)+10*log10(1/bita)>0.0001;取的第1项为(比实际频率值大%10倍),这是因为w=0.1:0.1:10000,而下标向量的值=1:1:100000w1=(wc/10)*sqrt(bita);w2=(wc/10)/sqrt(bita); % 3) (4.1.11)和(4.1.12)式numc=[1/w1,1];denc=[1/w2,1]; % (4.1.13)式,取K=1Gc=tf(numc,denc); %校正器的传递函数GmdB=20*log10(Gm); %4) 下面程序校验系统校正后的系统指标GcG=Gc*G;[Gmc,Pmc,wcgc,wcpc]=margin(GcG); %GcG是校正后系统的开环传递函数GmcdB=20*log10(Gmc);disp('未校正系统的开环传递函数和频域响应参数:h,γ,wc')G,[GmdB,Pm,Wcp],disp('校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数')Gc,GcG,disp('校正后系统的频域响应参数:h,γ,wc')[GmcdB,Pmc,wcpc],disp('校正装置的参数T和β值:T,β')T=1/w1;[T,bita],bode(G,GcG);figure(2);margin(GcG);GcGc=feedback(GcG,1);step(numc,denc);运行结果:未校正系统的开环传递函数和频域响应参数:h,γ,wcTransfer function:8000--------------------s^3 + 84 s^2 + 320 sans =10.5268 15.8578 9.5715校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数Transfer function:0.1458 s + 1-------------0.03602 s + 1Transfer function:1166 s + 8000-------------------------------------------0.03602 s^4 + 4.025 s^3 + 95.53 s^2 + 320 s校正后系统的频域响应参数:h,γ,wcans =16.0462 43.5208 13.7993校正装置的参数T和β值:T,βans =0.14580.2470截图:2.主程序:den=conv(den,[1,80]);G=tf(num,den); %未校正系统的传递函数margin(G);gamma_cas=45;delta=6;%设计要求的相角裕度,(4.1.21)式中的设置为gamma_l=gamma_cas+delta; %根据(4.1.21)式= +△w=0.01:0.01:1000; %设置计算频率点[mag,phase]=bode(G,w);n=find(180+phase-(gamma_l)<=0.1); %求出对应的频率,wgamma_l=n(1)/100; %n(1)的值与校正后实际频率相差100倍[mag,phase]=bode(G,wgamma_l); %求出在频率点的相位值rr=-20*log10(mag);beta=10^(rr/20); %根据(4.1.22)式:w2=wgamma_l/10;w1=beta*w2; %根据第④步,求出和numc=[1/w2,1];denc=[1/w1,1]; %根据(4.1.23)式,求出系统校正网络的传递函数Gc=tf(numc,denc)GcG=Gc*G %校正后系统的开环传递函数bode(G,GcG),figure(2),margin(GcG),betaGcGc=feedback(GcG,1);step(numc,denc);运行结果:Transfer function:3.344 s + 1-----------22.38 s + 1Transfer function:2.676e004 s + 8000---------------------------------------22.38 s^4 + 1881 s^3 + 7246 s^2 + 320 sbeta =0.1494截图:3.主程序:num=1600;den=conv([1,0],([1,4]));G=tf(num,den); %未校正系统的传递函数[h,gamma,wg,wc]=margin(G);h=20*log10(h); %未校正系统的频域响应参数w=0.001:0.001:100; %设置计算频率点[mag,phase]=bode(G,w); %未校正系统的幅频与相频特性值向量disp('未校正系统的参数:h,wc,γ');[ h,wc, gamma],gamma1=45;delta=6; %设计要求的相角裕度,(4.1.32)式中的设置为phim=gamma1-gamma+delta; % (4.1.32)式alpha=(1+sin(phim*pi/180))/(1-sin(phim*pi/180)); %(4.1.33)式magdb=20*log10(mag); %用分贝值表示的未校正系统的幅值裕度n=find(magdb+10*log10(alpha)<=0.0001); %找出满足magdb+10*log10(alpha)<=0.0001式%的magdb向量所有的下标值wc=n(1);wcc=wc/1000; % 的值与wc相差1000倍w3=wcc/sqrt(alpha);w4=sqrt(alpha)*wcc; %(4.1.34)式numc1=[1/w3,1];denc1=[1/w4,1]; %(4.1.35)式Gc1=tf(numc1,denc1); %超前校正部分的传递函数w1=wcc/10;w2=w1/alpha; %取= ;=numc2=[1/w1,1];denc2=[1/w2,1]; %(4.1.36)式Gc2=tf(numc2,denc2); %滞后校正部分的传递函数Gc12=Gc1*Gc2; %串联超前-滞后校正网络的传递函数GcG=Gc12*G; %校正后系统的传递函数[Gmc,Pmc,wcgc,wcpc]=margin(GcG);GmcdB=20*log10(Gmc);disp ('超前校正部分的传递函数'),Gc1,disp ('滞后校正部分的传递函数'),Gc2,disp ('串联超前-滞后校正网络的传递函数'),Gc12,disp('校正后系统的开环传递函数'),GcG,disp('校正后系统的性能参数:h,wc,γ及α值'),[GmcdB,wcpc,Pmc,alpha],bode(G,GcG),figure(2),margin(GcG),beta;GcGc=feedback(GcG,1);step(numc,denc);运行结果:未校正系统的参数:h,wc,γans =Inf 39.8991 5.7249超前校正部分的传递函数Transfer function:0.03902 s + 1--------------0.006604 s + 1滞后校正部分的传递函数Transfer function:0.1605 s + 1------------0.9484 s + 1串联超前-滞后校正网络的传递函数Transfer function:0.006263 s^2 + 0.1995 s + 1---------------------------0.006263 s^2 + 0.955 s + 1校正后系统的开环传递函数Transfer function:10.02 s^2 + 319.3 s + 1600----------------------------------------0.006263 s^4 + 0.98 s^3 + 4.82 s^2 + 4 s校正后系统的性能参数:h,wc,γ及α值ans =Inf 18.4720 25.6743 5.9083margin(sysw);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(sysw);w=0.1:0.1:10000; %确定频率的取值范围和频率采样的间隔值[mag,phase]=bode(sysw,w);magdb=20*log10(mag); %对数幅频、相频特性向量,计算需要magdb%(对数幅频响应值)phim1=45;deta=8; % 2)(4.1.9)式设置系统设计参数phim1( );deta( )phim=phim1-Pm+deta; % (4.1.9)式相位超前角φbita=(1-sin(phim*pi/180))/(1+sin(phim*pi/180)); %求出β值n=find(magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001); %找出满足magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001%式的magdb向量所有的下标值wc=n(1); %通常magdb(1)+10*log10(1/bita)>0.0001;取的第1项为(比实际频率值大%10倍),这是因为w=0.1:0.1:10000,而下标向量的值=1:1:100000w1=(wc/10)*sqrt(bita);w2=(wc/10)/sqrt(bita); % 3) (4.1.11)和(4.1.12)式numc=[1/w1,1];denc=[1/w2,1]; % (4.1.13)式,取K=1disp('控制器W传递函数');Gc=tf(numc,denc); %校正器的传递函数disp('校正后系统的开环W传递函数');GcG=Gc*sysw %校正后系统的开环传递函数margin(GcG)sysc=c2d(Gc,0.01,'tustin')syszk=sysc*dsysg;margin(syszk)运行结果:Transfer function:4.983e-005 z + 4.967e-005-------------------------z^2 - 1.99 z + 0.99Sampling time: 0.01控制器W传递函数校正后系统的开环W传递函数Transfer function:-4.744e-008 s^3 - 0.005683 s^2 + 1.134 s + 1--------------------------------------------1.084 s^3 +2.084 s^2 + s + 1.232e-012Transfer function:1.05 z - 1.041--------------z - 0.9908Sampling time: 0.01截图:5. 主程序:s=0.01;[numh,denh]=pade(Ts/2,1);sysh=tf(numh,denh);numo=1;deno1=[0.2 1 0];sysgo1=tf(numo,deno1);sysgho=sysh*sysgo1;[kp,kv,ka,jienci]=wucha(sysgho);k=30/kv;sysgho=k*sysgho;margin(sysgho);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(sysgho),h=20*log10(Gm);w=0.1:0.1:10000; %确定频率的取值范围和频率采样的间隔值[mag,phase]=bode(sysgho,w);magdb=20*log10(mag); %对数幅频、相频特性向量,计算需要magdb%(对数幅频响应值)phim1=50;deta=10; % 2)(4.1.9)式设置系统设计参数phim1( );deta( )phim=phim1-Pm+deta; % (4.1.9)式相位超前角φbita=(1-sin(phim*pi/180))/(1+sin(phim*pi/180)); %求出β值n=find(magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001); %找出满足magdb+10*log10(1/bita)<=0.0001%式的magdb向量所有的下标值wc=n(1); %通常magdb(1)+10*log10(1/bita)>0.0001;取的第1项为(比实际频率值大%10倍),这是因为w=0.1:0.1:10000,而下标向量的值=1:1:100000w1=(wc/10)*sqrt(bita);w2=(wc/10)/sqrt(bita); % 3) (4.1.11)和(4.1.12)式numc=[1/w1,1];denc=[1/w2,1]; % (4.1.13)式,取K=1Gc=tf(numc,denc);disp('系统校正后的开环传递函数');GcG=Gc*sysghomargin(GcG);Gcd=c2d(Gc,0.01,'tustin')误差子程序:function [Kp,Kv,Ka,jienci]=wucha(sys) %sys:TF模型[num,den]=tfdata(sys,'v'); %求出模型的分子和分母的多项表达式[Kp,jienci]=jixian(num,den,0); %Kp:位置误差系数;jienci:系统类型[Kv,jienci]=jixian(num,den,1); %Kv:速度误差系数[Ka,jienci]=jixian(num,den,2); %Ka:加速度误差系数disp('系统误差系数')Kp,Kv,Ka,disp('系统类型是'),jienci极限子程序:function [lim,jienci]=jixian(knum,kden,nn)%求Kp、Kv、Ka,n=0,单位位置输入,n=1:单位速度输入,nn=2:单位加速度输入,lim:Kp、Kv、Ka,jienn:系统类型jien=length(kden);jienn=0; %jien:系统分母多项式的长度for i=1:jienif kden(jien-i+1)<=0.00001 %首先从多项式常数项开始判断,若为0,则系统类型值jienn=1+jienn; %jienn+1 jienn;然后依s升幂次序判断各项的系数elsebreak %若系数不为0,则退出循环,得到系统类型值endendjiemn=length(knum);knumk=knum(jiemn);jienci=jienn; %knumk:分子的常数项if nn==0&jienn==0 %单位位置输入,0型系统lim=knumk/kden(jien); %kden(jien):分母的常数项else if nn==0lim='inf'; %单位位置输入,1、2型系统endendif nn==1&jienn==0 %单位速度输入,0型系统lim=0;else if nn==1&jienn==1 %单位速度输入,1型系统lim=knumk/kden(jien-1);else if nn==1 %单位速度输入,2型以上系统lim='inf';endendif nn==2&jienn<2 %单位加速度输入,0,1型系统lim=0;lim=0;else if nn==2&jienn==2 %单位加速度输入,2型系统lim=knumk/kden(jien-2);else if nn==2 %单位加速度输入,3型系统以上lim='inf';endendend运行结果:系统误差系数Kp =infKv =1Ka =系统类型是jienci =1Gm =6.7079Pm =19.6906Wcg =31.5241Wcp =11.7478系统校正后的开环传递函数Transfer function:-3.661 s^2 + 1434 s + 12000--------------------------------------------0.005232 s^4 + 2.319 s^3 + 91.46 s^2 + 400 sTransfer function:4.076 z - 3.755---------------z - 0.67916. 主程序:(1) A=[1 0 0 ;0 2 -2;-1 -1 0];B=[2;0;1];C=[1 2 0]; %系统状态方程模型n=length(A); %求系统阶次nQ=ctrb(A,B); %求解系统可变换矩阵m=rank(Q); %求系统可控性矩阵的秩mif m==n %if-else-end程序判断系统是否完全可控,满足m=n系统状态完全可控Ac1=inv(Q)*A*Q; %Bc1=inv(Q)*B;Cc1=C*Q; % ;disp('System is controllable.');disp('System First Controllable Canonnical Form is:'); Ac1,Bc1,Cc1disp('The Transformation Martrix is:');Qelse %m<n系统状态不完全可控disp('system state V ariable cannot be totally controlled');disp('The rank of System Controllable Martix is:');m %可控的状态变量数end(2) A=[1 0 0 ;0 2 -2;-1 -1 0];B=[2;0;1];C=[1 2 0]; %系统状态方程模型n=length(A); %求系统的秩nQ=obsv(A,C); %求解系统状态可观性矩阵,(6.2.3)式m=rank(Q); %求系统可观性矩阵的秩mif m==n %若m=n则系统完全可观P=inv(Q); Ao1=inv(P)*A*P; Bo1=inv(P)*B;Co1=C*P; %(6.2.5)式disp('System is Observable.'); %系统是可观测的disp('System First Observable Canonnical Form is:'); Ao1, Bo1, Co1disp('The Transformation Martrix is:');Pelsedisp('system state V ariable cannot be totally Observed');disp('The rank of System Observable Martix is:'); mend(3) A=[1 0 0 ;0 2 -2;-1 -1 0];B=[2;0;1];C=[1 2 0]; %系统状态方程模型D=[0];disp('原系统的极点为');p=eig(A)'P=[-2;-3.4+sqrt(-5.29);-3.4-sqrt(-5.29)]; %P为所期望的极点K=place(A,B,P) %求状态反馈增益;或用acker(A,B,P)命令disp('配置后系统的极点为');p=eig(A-B*K)'disp('极点配置后的闭环系统为')sysnew=ss(A-B*K,B,C,D) %(6.3.1)式step(sysnew/dcgain(sysnew)) %绘制时间响应曲线运行结果:(1) System is controllable.System First Controllable Canonnical Form is:Ac1 =0 0 -21 0 00 1 3Bc1 =1Cc1 =2 -2 2The Transformation Martrix is:Q =2 2 20 -2 01 -2 0(2) System is Observable.System First Observable Canonnical Form is:Ao1 =0.0000 1.0000 0-0.0000 -0.0000 1.0000-2.0000 -0.0000 3.0000Bo1 =2.0000-2.00002.0000Co1 =1.0000 0 0The Transformation Martrix is:P =-2.0000 -2.0000 1.00001.5000 1.0000 -0.50001.0000 0.2500 -0.2500(3) 原系统的极点为p =-0.7321 2.7321 1.0000K =114.6250 299.1500 -217.4500配置后系统的极点为p =-3.4000 - 2.3000i -3.4000 + 2.3000i -2.0000 极点配置后的闭环系统为a =x1 x2 x3 x1 -228.3 -598.3 434.9x2 0 2 -2x3 -115.6 -300.2 217.5b =u1x1 2x2 0x3 1c =x1 x2 x3y1 1 2 0d =u1y1 0Continuous-time model.截图:7.截图:8. 主程序:(1)syms s T K z t kGs=(1/s)*K/s/(s+3); %ft=ilaplace(Gs);ftt=subs(ft,t,k*T); %求Gs的反变换,GoGpZ=(1-z^-1)*ztrans(ftt);GoGpZ=simplify(GoGpZ); %求,并化简Ez=(1-z^-1)^2; %Dcz=(1-Ez)/(Ez*GoGpZ);Dcz=simplify(Dcz); %(7.4.4)式,并化简Dcz=subs(Dcz,T,0.5);Dcz=subs(Dcz,K,5); % ,[dnum,dden]=numden(Dcz); %取得的分子和分母的多项式dnum=sym2poly(dnum);dden=sym2poly(dden); %转化为多项式系数向量disp('单位速度输入时的有限拍控制器Dc(z)=');[z p k]=tf2zp(dnum,dden);Dcz=zpk(z,p,k)disp('系统脉冲传递函数D(z)=C(z)/R(z)');Dz=1-Ez;Dz=simplify(Dz)(2) syms s T K z tGs=(1/s)*K/s/(s+1);ft=ilaplace(Gs);ftt=subs(ft,t,t*T);GoGpZ=(1-z^-1)*ztrans(ftt);GoGpZ=simplify(GoGpZ);GoGpZ=subs(GoGpZ,T,0.5);GoGpZ=subs(GoGpZ,K,5);[dnum,dden]=numden(GoGpZ);dnum=sym2poly(dnum);dden=sym2poly(dden);disp('广义对象的Z传递函数GoGp(z)=');[z p k]=tf2zp(dnum,dden);GoGpZ=zpk(z,p,k,0.5)syms a0 a1 b0 b1 uDz=u*(1+0.847*u)*(a0+a1*u); %(7.4.4)式Ez=(1-u)^2*(b0+b1*u); %(7.4.5)式ling=Dz-1+Ez;ling=collect(ling) %令:ling =- (847/1000)*( - (2.694/3.411409))(847/1000*a1+b1)*u^3+(-2*b1+b0+a1+847/1000*a0)*u^2+(b1-2*b0+a0)*u+b0-1eq1='b0-1=0';eq2='b1-2*b0+a0=0';eq3='-2*b1+b0+a1+847/1000*a0=0';eq4='847/1000*a1+b1=0'; [a0 a1 b0 b1]=solve(eq1,eq2,eq3,eq4,'a0,a1,b0,b1');syms uDz=u*(1+0.847*u)*(1.3311-0.7897*u);Ez=(1-u)^2*(1+0.6689*u);GoGpZ=0.53265*u*(1+0.8467*u)/(1-u)/(1-0.6065*u);Dcz=Dz/(Ez*GoGpZ);Dcz=simplify(Dcz);Dcz=collect(Dcz)运行结果:(1) 单位速度输入时的有限拍控制器Dc(z)=Zero/pole/gain:4.9784 (s-0.5) (s-0.2231)-------------------------(s-1) (s+0.6115)系统脉冲传递函数D(z)=C(z)/R(z)Dz =(2*z-1)/z^2(2) 广义对象的Z传递函数GoGp(z)=Zero/pole/gain:0.53265 (z+0.8467)------------------(z-1) (z-0.6065)Sampling time: 0.5ling =(847/1000*a1+b1)*u^3+(-2*b1+b0+a1+847/1000*a0)*u^2+(b1-2*b0+a0)*u+b0-1ling =0.6689ans =(847/1000*a1+b1)*u^3+(-2*b1+b0+a1+847/1000*a0)*u^2+(b1-2*b0+a0)*u+b0-1Dcz =-100/10653*(1000+847*u)*(-13311+7897*u)*(-2000+1213*u)/(-1+u)/(10000+6689*u)/(10000+8 467*u)9.主程序:n=input('n=');%输入一个n的值.s=0;%s赋初值0for i=1:ns=s+jiecheng(i);%调用jiecheng子程序ends阶乘子程序:function p=jiecheng(n);p=1;for i=1:np=p*i;endend运行结果:n=10s =4037913主程序:n=input('n=');%输入一个n的值.s=0;q=0;%s赋初值0p=1;for i=1:np=1;for q=1:ip=p*q;ends=s+p;ends运行结果:sn=10s =403791310.主程序:n=input('n=');%输入一个101至999之间的数字a=101;%对a赋初值101b=sqrt(n);%将n的开方值赋予bb=fix(b);%对b的值取整p=0;q=0;while a<n+1c=sqrt(a);%将a的开方值赋予cfor d=1:bif c==dp=p+1;t=a;x=rem(t,10);t=t/10;t=fix(t);y=rem(t,10);t=t/10;t=fix(t);if or(or(x==y,x==t),y==t)q=q+1;endendenda=a+1;endp%101-999之间完全平方数的个数q%101-999之前完全平方数且有两个数相同的个数运行结果:n=999p =21q =811主程序:x=input('x=');b=0;a=0;while x>0a=x;a=rem(a,10);x=x/10;x=fix(x);b=(b*10+a); endb运行结果:x=123456b =654321。

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