系统建模与仿真习题答案forstudents
系统建模与仿真习题2及答案
系统建模与仿真习题二及答案1. 考虑如图所示的典型反馈控制系统框图(1)假设各个子传递函数模型为66.031.05.02)(232++-+=s s s s s G ，s s s G c 610)(+=，21)(+=s s H 分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法求该系统的传递函数模型。
(2) 假设系统的受控对象模型为s e s s s G 23)1(12)(-+=，控制器模型为 ss s G c 32)(+=，并假设系统是单位负反馈，分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法能求出该系统的传递函数模型？如果不能，请近似该模型。
解：（1）clc;clear;G=tf([2 0 0.5],[1 -0.1 3 0.66]);Gc=tf([10 6],[1 0]);H=tf(1,[1 2]);G1=feedback(G*Gc,H)G2=G*Gc/(1+G*Gc*H)Gmin=minreal(G2)结果：Transfer function:20 s^4 + 52 s^3 + 29 s^2 + 13 s + 6s^5 + 1.9 s^4 + 22.8 s^3 + 18.66 s^2 + 6.32 s + 3Transfer function:20 s^8 + 50 s^7 + 83.8 s^6 + 179.3 s^5 + 126 s^4 + 57.54 s^3 + 26.58 s^2 + 3.96 ss^9 + 1.8 s^8 + 25.61 s^7 + 22.74 s^6 + 74.11 s^5 + 73.4 s^4 + 30.98 s^3+ 13.17 s^2 + 1.98 s Transfer function:20 s^4 + 52 s^3 + 29 s^2 + 13 s + 6s^5 + 1.9 s^4 + 22.8 s^3 + 18.66 s^2 + 6.32 s + 3(2)由于s c e s s s s G s G 232)1(3624)(*)(-++= 方法1：将s e 2-转换为近似多项式。
系统建模与仿真答案
1名词解释：（1）系统：按照某种规律组合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和（2）连续系统：系统状态量随时间连续变化，可以通过微分方程或者偏微分方程来描述。
（3）离散事件系统：系统状态是在离散的随机时点上发生变化，且状态在一段时间内保持不变（4）系统仿真过程：建立模型并通过模型在计算机上的运行对模型进行检验、修正和分析的过程2、什么是系统建模与仿真技术？系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工、生产、试验、运行、评估、维护和报废（全生命周期）活动的一门多学科的综合技术。
3、画图说明计算机仿真的三要素及三个基本活动。
系统仿真有三个基本的活动，即系统建模、仿真建模和仿真实验，联系这三个活动的是仿真三要素：系统、模型、计算机（包括硬件和软件）。
它们关系如图所示。
4、什么是数学模型的有效性？解释复制有效、预测有效和结构有效的含义。
数学模型所产生的行为数据与实际过程系统数据源的相似程度称为模型的有效性。
通常数学模型的有效性按复制有效、预测有效和结构有效分为三级，后面的相似程度高于前面的相似程度（1）若数学模型产生的数据与过程系统数据源相匹配，称为复制有效。
（2）在过程系统数据源取得之前，可以得到数学模型产生的数据与过程系统数据源的匹配情况，称为预测有效。
（3）数学模型不仅具有预测有效特性，而且可以反映出产生这些行为数据的内在原因，称为结构有效。
5、动态数学模型求解的实时性要求是什么？常用哪些方法提高实时性？动态数学模型运行特点是按选定的积分时间步长，每跨进一个步长，需将全部数据模型求解一遍，一直运行到收到停止命令。
经验证明：积分步长选1s 可以达到实时要求。
提高模型实时性常用的方法有：（1）通过预先试算找出规律，尽量避开非线性代数方程组的迭代计算；（2）使用回归或者辨识的方法获取简化降阶模型；（3）使用欧拉法求解高阶微分方程；（4）偏微分方程简化为常微分方程；（5）采用稳态加动态补偿方法获取动态响应。
系统建模与仿真课后作业
目录 实验 1 CH 关联 ................................................................................................................................. 3 实验内容................................................................................................................................... 3 实验要求................................................................................................................................... 3 实验思路................................................................................................................................... 3 实验讨论................................................................................................................................... 3 实验结果................................................................................................................................... 4 实验 2 苯氯化学反应仿真器 .......................................................................................................... 6 实验内容................................................................................................................................... 6 实验原理................................................................................................................................... 6 实验思路................................................................................................................................... 7 问题 1................................................................................................................................ 7 问题 2................................................................................................................................ 7 实验讨论................................................................................................................................... 8 实验 3 心肌细胞电生理特性仿真 .................................................................................................. 9 实验内容................................................................................................................................... 9 实验原理................................................................................................................................... 9 实验思路................................................................................................................................. 11 实验结果................................................................................................................................. 11 实验问答题............................................................................................................................. 13 实验讨论................................................................................................................................. 14 附录（改进部分代码）................................................................................................................. 15 实验 1...................................................................................................................................... 15 实验 2...................................................................................................................................... 15 实验 3...................................................................................................................................... 16
MATLAB语言：Simulink系统仿真习题与答案
一、单选题1、将模块连接好之后，如果要分出一根连线，操作方法是（）。
A.把鼠标指针移到分支点的位置，按住鼠标左键拖曳到目标模块的输入端B.双击分支点的位置，按住鼠标左键拖曳到目标模块的输入端C.把鼠标指针移到分支点的位置，按下Ctrl键并按住鼠标拖曳到目标模块的输入端D.把鼠标指针移到分支点的位置，按下Shift键并按住鼠标拖曳到目标模块的输入端正确答案：C2、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（）。
A.在两个模型窗口都有这个模块B.在后一个窗口有这个模块C.在前一个窗口有这个模块D.在两个窗口都有模块并添加连线正确答案：A3、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（）。
A.包装B.封装C.集成D.组合正确答案：B4、使用S函数时，要在模型编辑窗口添加（）。
A.Sine Wave模块B.S-Program模块C.Subsystem模块D.S-Function模块正确答案：D二、多选题1、启动Simulink的方法有（）。
A.在命令行窗口中输入simulink命令B.在“主页”选项卡中单击SIMULINK命令组中的“Simulink”命令按钮C.在“主页”选项卡中单击“文件”命令组中的“新建”命令按钮D.在“主页”选项卡中单击“文件”命令组中的“新建脚本”命令按钮正确答案：A、B、C2、根据控制信号的控制方式不同，条件执行子系统分为（）。
A.事件驱动子系统B.使能子系统C.触发子系统D.使能加触发子系统正确答案：B、C、D3、以下关于S函数的描述中，正确的有（）。
A.利用S函数可以对Simulink模块库进行扩充B.S函数只能用MATLAB语言编写C.S函数有现成的模板程序D.S函数模块能够被封装正确答案：A、C、D三、判断题1、建立系统仿真模型是在Simulink模型编辑窗口中进行的。
正确答案：√2、利用触发子系统能够将锯齿波转换为方波。
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案第一章单元测试1.数学模型是根据特定对象和特定目的，做出必要假设，运用适当数学工具得到一个数学结构的理论表述。
答案：对2.数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践。
通过抽象、简化、假设、引入变量等处理过程后，将实际问题用数学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解，是对实际问题的完全解答和真实反映，结果真实可靠。
答案：对3.数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表等刻画客观事物的本质属性与内在联系的理想化表述。
数学建模就是建立数学模型的全过程（包括表述、求解、解释、检验）。
答案：对4.数学模型（Mathematical Model）强调的是过程；数学建模（Mathematical Modeling）强调的是结果。
答案：错5.人口增长的Logistic模型表明人口增长过程是先快后慢。
答案：对6.MATLAB的主要功能包括符号计算、绘图功能、与其他程序语言交互的接口和数值计算。
答案：符号计算、绘图功能、与其他程序语言交互的接口、数值计算7.Mathematica的基本功能包括语言功能（Programing Language）、符号运算（Algebric n）、数值运算（XXX）和图像处理（Graphics）。
答案：语言功能（Programing Language）、符号运算（Algebric n）、数值运算（Numeric n）、图像处理（Graphics）8.数值计算是Maple、MATLAB和Mathematica的主要功能之一。
答案：Maple、MATLAB、XXX9.评阅数学建模论文的标准包括表述的清晰性、建模的创造性和论文假设的合理性。
答案：表述的清晰性、建模的创造性、论文假设的合理性10.中国（全国）大学生数学建模竞赛（CUMCM）每年举办一次。
该竞赛开始于70年代初。
答案：一年举办一次，开始于70年代初。
10、微分方程模型可以用于描述物体动态变化过程，并且可以用来预测对象特征的未来状态。
系统建模与仿真习题3及答案
系统建模与仿真习题三及答案1.已知系统)24(32)(21+++=s s s s s G 、2103)(2+-=s s s G 求G 1(s)和G 2(s)分别进行串联、并联和反馈连接后的系统模型。
解：clc;clear;num1=[2 3];den1=[1 4 2 0];num2=[1 -3];den2=[10 2];G1=tf(num1,den1);G2=tf(num2,den2);Gs1=series(G1,G2)Gp1=parallel(G1,G2)Gf=feedback(G1,G2)结果：Transfer function:2 s^2 -3 s - 9------------------------------10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 sTransfer function:s^4 + s^3 + 10 s^2 + 28 s + 6------------------------------10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 sTransfer function:20 s^2 + 34 s + 6--------------------------------10 s^4 + 42 s^3 + 30 s^2 + s – 92.某双闭环直流电动机控制系统如图所示：利用feedback( )函数求系统的总模型。
解：模型等价为：编写程序：clc;clear;s=tf('s');G1=1/(0.01*s+1);G2=(0.17*s+1)/(0.085*s);G3=G1;G4=(0.15*s+1)/(0.051*s);G5=70/(0.0067*s+1);G6=0.21/(0.15*s+1);G7=(s+2)/s;G8=0.1*G1;G9=0.0044/(0.01*s+1);sys1=feedback(G6*G7,0.212);sys2=feedback(sys1*G4*G5,G8*inv(G7)); sys=G1*feedback(sys2*G2*G3,G9)结果：Transfer function:3.749e-005 s^6 + 0.008117 s^5 + 0.5024 s^4 + 6.911 s^3 + 36.57 s^2 + 78.79 s + 58.8 -------------------------------------------------------------------------------------------------------4.357e-014 s^10 + 2.432e-011 s^9 +5.43e-009 s^8 +6.303e-007 s^7 + 4.145e-005 s^6 + 0.001578 s^5 + 0.03217 s^4 + 0.2098 s^3 + 0.4116 s^2 + 0.3467 s + 0.2587根据需要可忽略高阶项。
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试[完整答案]
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智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试[完整答案]智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案第一章单元测试1、数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构.A:错B:对答案:【对】2、数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践.即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后，将实际问题用数学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解，是对实际问题的完全解答和真实反映，结果真实可靠。
A:对B:错答案:【错】3、数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表等刻画客观事物的本质属性与内在联系的理想化表述. 数学建模就是建立数学模型的全过程(包括表述、求解、解释、检验).A:对B:错答案:【对】4、数学模型(Mathematical Model):重过程;数学建模(Mathematical Modeling):重结果。
A:错B:对答案:【错】5、人口增长的Logistic模型，人口增长过程是先慢后快。
A:错B:对答案:【错】6、MATLAB的主要功能有A:符号计算B:绘图功能C:与其它程序语言交互的接口D:数值计算答案:【符号计算;绘图功能;与其它程序语言交互的接口;数值计算】7、Mathematica的基本功能有A:语言功能(Programing Language)B:符号运算(Algebric Computation)C:数值运算(Numeric Computation)D:图像处理(Graphics )答案:【语言功能(Programing Language);符号运算(Algebric Computation);数值运算(Numeric Computation);图像处理(Graphics )】8、数值计算是下列哪些软件的一个主要功能 A:MapleB:JavaC:MATLABD:Mathematica答案:【Maple;MATLAB;Mathematica】9、评阅数学建模论文的标准有：A:完全一致的结果B:表述的清晰性C:建模的创造性D:论文假设的合理性答案:【表述的清晰性;建模的创造性;论文假设的合理性】10、关于中国(全国)大学生数学建模竞赛(CUMCM)描述正确的是 A:2年举办一次B:一年举办一次C:开始于70年代初D:一年举办2次答案:【一年举办一次】第二章单元测试1、衡量一个模型的优劣在于它是否使用了高深的数学方法。
(完整)系统建模与仿真习题答案(forstudents)
第一章习题1-1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别?各有什么特点?答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。
它是一种纯物理意义上的实验分析方法,在对系统的认识过程中具有普遍意义。
由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性.仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法.1-3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。
由图可见，将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题,统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验.1—4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何?.答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰,模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点：（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。
（3）能快速求解微分方程.模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关.（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进行非实时仿真.（5）易于和实物相连。
1-5什么是CAD技术？控制系统CAD可解决那些问题？答：CAD技术，即计算机辅助设计（Computer Aided Design)，是将计算机高速而精确的计算能力,大容量存储和处理数据的能力与设计者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术.控制系统CAD可以解决以频域法为主要内容的经典控制理论和以时域法为主要内容的现代控制理论。
数学建模与系统仿真网课答案.docx
数学建模与系统仿真网课答案问：计算机的运算速度只与机器的主频相关。
答：错问：玩物丧志这句话对于创新人才来说是不正确的。
（）答：√问：在决定是否相信一个断言时不必考察它和我们的背景信息是否冲突。
（）答：错问：存储器的容量应该包括主存容量和辅存容量。
答：对问：代表宋代写实绘画标本的画家是：（）答：郭熙问：就规模和影响力而言，成长最快的信息来源是（）答：谷歌问：当流言这样一种信息如果与群体无意识结合的时候，就容易形成一种（）社会心理答：集群的冲动问：中医“四大经典”包括（）。
答：《黄帝内经》《黄帝八十一难经》《神农本草经》《伤寒杂病论》问：中国梦的实现路径不包括( )。
答：实现中国梦必须加快经济体制改革问：《人生》中暗示了一种青年文学主题的转折,曾经作为改天换地的主力军青年一代,从外部的世界中回到自己的个人世界,他们将依照个人的利益行使自己的主动权。
()答：正确问：“海权论”理论的提出者是（）。
答：A问：控制器用来完成算术运算和逻辑运算。
答：错问：考古中，区分文化类型的区系类型表示的意义是:（）答：区代表空间，系代表时间问：中华民族近代以来最伟大的梦想,就是（）。
答：B问：沙皇即俄罗斯最高统治者。
答：错问：中唐时期诗坛上出现了比盛唐时期更多的风格流派，具体来说主要有（）答：现实主义诗派浪漫诗派田园诗派边塞诗派问：1978年成龙主演的哪两部喜剧片标志着功夫喜剧片的开端？答：《蛇形刁手》《醉拳》问：输入设备将机器运算结果转换成人们熟悉的信息形式。
答：错问：购物车易用的实现方式答：1. 1.“放入购物车”的按钮必须十分明显。
2.购物车按钮文字。
3.随时放入购物车。
4.编辑购物车。
5.非注册用户。
6.随时随地查看购物车内容。
7.尽可能提供各种可能的付款及配送方式。
8.不要打扰用户付款。
9.在购物过程中尽早显示产品价格。
10.订单信息完整。
11.为所有购买用户建立账号 12.付款进程提示。
问：人们与众不同的生活方式，本质是来自于他们独特的（）答：心智模式。
物联网系统建模与仿真智慧树知到课后章节答案2023年下长春大学
物联网系统建模与仿真智慧树知到课后章节答案2023年下长春大学长春大学第一章测试1.仿真模型十分强大，能够做到与真实系统一一对应。
答案:错2.物流系统是由多个既互相区别又互相联系的单元结合起来，以货物为工作对象，以完成货物实体流动为目的的有机结合体。
答案:对3.信息时代认识世界（科学研究）的三种方法是理论研究、实验研究、仿真研究。
答案:对4.系统是研究的对象，仿真是系统的抽象。
答案:错5.仿真模型的优点是形式规范，通常能够求得确定的最优解。
答案:对6.仿真系统中三个基本概念是( )。
答案:系统;模型;仿真7.属于一个银行服务系统中的元素有( )。
答案:ATM机;顾客;银行员工;柜员窗口8.下列属于符号模型的是( )。
答案:流程图9.仿真项目研究步骤中的最后一步是( )。
答案:实验运行和结果分析10.模型验证（Validation）的作用是( )。
答案:查看模型是否与实际情况相符第二章测试1.当现有对象库不能满足模型需要时，用户可以创建自己的对象。
答案:对2.Flexsim仿真软件只能进行二维平面模型展示。
答案:错3.Flexsim建模的基本步骤和顺序为构建模型布局、定义对象流程、编辑对象参数、运行仿真模型、分析仿真结果。
答案:对4.构建模型布局步骤中绘制图纸的过程在建立简单模型时可以省略答案:对5.关于端口连接的显示位置，下列说法错误的是( )。
答案:中心端口显示在对象顶部中心6.打开对象属性窗口，对打开连接不能进行的操作是( )。
答案:添加端口连接7.下列哪些不属于Flexsim软件仿真控制栏的功能按钮？答案:后退8.下列不能通过实体的属性参数进行设定的是( )。
答案:数量9.下列属于仿真软件的是( )。
答案:Flexsim;Arena;Witness10.下列属于固定资源对象的是( )。
答案:回收器;发生器第三章测试1.设置邮局窗口服务的时间需要对哪种对象进行设置？答案:处理器2.顾客分流到不同服务窗口，应如何对暂存区的“发送至端口”属性进行设置？答案:按比例分配3.使用合成器时，哪个输入端口的临时实体将作为容器盛装来自其他端口的临时实体？答案:第一个端口4.操作员要进行文件处理和文件搬运，处理器的优先级为2，若先进行文件处理，运输的优先级应设置为( )。
系统建模与仿真_考题答案
共10题每题10分1、什么是数学建模形式化的表示？试列举一例说明形式化表示与非形式化表示的区别；模型的非形式描述是说明实际系统的本质，但不是详尽描述。
是对模型进行深入研究的基础。
主要由模型的实体、包括参变量的描述变量、实体间的相互关系及有必要阐述的假设组成。
模型的非形式描述主要说明实体、描述变量、实体间的相互关系及假设等。
例子：环形罗宾服务模型的非形式描述：实体CPU，USR1，…，USR5描述变量CPU:Who,Now(现在是谁)----范围{1,2,…,5}; Who.Now=i表示USRi由CPU服务。
USR：Completion.State（完成情况）----范围[0，1]；它表示USR完成整个程序任务的比例。
参变量-----范围[0，1]；它表示USRi每次完成程序的比率。
实体相互关系（1）CPU 以固定速度依次为用户服务，即Who.Now为1，2，3，4，5，1，2…..循环运行。
（2）当Who.Now=I,CPU完成USRi余下的工作。
假设：CPU对USR的服务时间固定，不依赖于USR的程序；USRi的进程是由各自的参变量决定。
2、模型描述变量化简的四种方法比较；建模过程中，在能满足建模的前提下，系统的描述变量应是愈简单愈好。
模型描述变量一般有以下四种方法：（1）、淘汰一个或多个实体、描述变量或相互关系规则；建模者决定淘汰那些次要因素，只要忽略的因素不会显著地改变整个模型行为，相反却使不必要的复杂了。
淘汰一个实体可能要淘汰或修改其他实体：淘汰一个实体，需要淘汰所有涉及这个实体的描述变量；淘汰一个描述变量，需要淘汰或修改涉及该变量的相互关系。
（2）、随机变量取代确定性变量；在一个确定性模型中，相互关系的规则控制着整个描述变量的值。
有些随机值也是由相互关系的规则确定，为了使模型相对简化，可利用概率原理，用随机变量来取代某些变量的相互关系规则，从而将影响变量转换成随机变量。
（3）、粗化描述变量；描述变量是描述模型实体条件的一种方法，变量可能出现的值表示在某一时间可找到这个实体的一种可能条件，其变量的范围集是变量可能出现的所有值的集合。
系统建模与仿真习题1及答案
系统建模与仿真习题一及答案1. 有源网络如图所示（1） 列些输出0u 与输入1u 之间的微分方程。
（2） Ω=101R 、Ω=52R 、Ω=23R 、Ω=34R 、F C 2=，在零初始条件下，将（1）中的微分方程表示为传递函数、状态空间形式、零极点增益形式。
（3）求（2）中方程在输入1u 为单位阶跃响应下的输出曲线。
解：（1） 由运算放大器的基本特点以及电压定理)4()3()(1)2()()1(2132021421320111R i R i u dt i i Cu R i i u R i u R i u c c -=+=+++==⎰（3）式代入（2）式得：42121320)()(1R i i dt i i C R i u ++++=⎰ （5）消去中间变量21,i i 有13142430114131230111120)(1u R R R R R R u u R R dt u R R R R u R u C u R R u ++++++=⎰ 两边求导整理后得（2）代入数据可以得到微分方程为：11007.02.610u u u u--=+ 程序如下：clc;clear;num=[-6.2 -0.7]; den=[10 1]; Gtf=tf(num,den) Gss=ss(Gtf) Gzpk=zpk(Gtf)结果：Transfer function: -6.2 s - 0.7 ------------ 10 s + 1状态空间形式： a =x1 x1 -0.1 b =u1 x1 0.125 c =x1 y1 -0.064 d =u1 y1 -0.62Continuous-time model.Zero/pole/gain: -0.62 (s+0.1129) ---------------- (s+0.1)（3）由（2）知系统的传递函数为-6.2 s - 0.7 ------------ 10 s + 1系统的输入信号为单位阶跃函数，则其Laplace 变换为1/s ，这样系统的输出信号的Laplace 变换为Y(s)=-6.2 s - 0.7 ------------ 10 s^2 + s编写程序，将其表示为（R,P,Q ）形式 clc;clear; s=tf('s')Gtf=(-6.2*s-0.7)/(10*s^2+s) [num,den]=tfdata(Gtf,'v') [R,P,Q]=residue(num,den) R =0.0800 -0.7000 P =-0.1000 0 Q = []于是得到：7.008.0)(1.0-=-t e t y 绘制曲线程序： clc;clear; t=0:0.1:100;y=0.08*exp(-0.1*t)-0.7; plot(t,y)2.已知系统的框图如下：其中：G1=1/(s+1)，G2=s/(s^2+2)，G3=1/s^2，G4=(4*s+2)/(s+1)^2，G5=(s^2+2)/(s^3+14)。
2012系统建模与仿真课笔答试题答案
2010系统建模与仿真课笔答试题1、简述系统仿真的含义与计算机仿真的定义，并指出二者的关系。
答：(1)系统仿真的含义：系统仿真技术是以相似性原理为依据，以信息技术和系统技术及应用领域相关专门技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型为实际或设想的系统进行动态试验研究的一门多学科综合的技术性学科。
(2)计算机仿真是一种在计算机上“复现”真实系统的活动。
它依赖间接相似原则，将系统模型通过一定的算法，建立能为计算机所接受和能够在计算机上运行的仿真模型。
(3)两者之间的关系：系统仿真是以计算机仿真为主要手段，通过在计算机上运行模型来再现系统的运动过程，从而认识系统规律，系统仿真技术通常也称作计算机仿真技术。
2、简述系统仿真的依据（原理）。
答：系统仿真最基本的依据是相似性原理。
许多不同事物的行为与特性之间都存在着相似性现象。
按照唯物辩证法来讲，任何现实存在的事物都是共性和个性的统一，矛盾的普遍性与特殊性的统一。
共性寓以个性之中，特殊性之中存在着普遍性。
相似性正是这一唯物辩证法基本原理的反映。
众多科学家的发明或发现都应用到相似性原理。
系统仿真中主要关注如下的相似关系：几何相似、环境相似、性能相似、思维相似和生理相似。
（课本第7、8页）3、简述COMSOL Multiphysics的主要特点，它与MATLAB有何关系？（课本23页）答：主要特点：（1）求解多场问题= 求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
（2）完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。
（3）任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。
（4）专业的计算模型库，内置各种常用的物理模型，用户可轻松选择并进行必要的修改。
（5）内嵌丰富的CAD 建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模。
（6）全面的第三方CAD 导入功能，支持当前主流CAD 软件格式文件的导入。
系统建模控制与仿真 习题及解答
1、工业控制系统可分为几种大类型，各有什么特点?适合的应用领域。
答：工业控制系统可分为分布式控制系统（DCS ）和可编程逻辑控制器（PLC ）两大类型。
分布式控制系统（DCS ））是以微处理机为基础，以危险分散控制，操作和管理集中为特性的新型控制系统，它具有高可靠性、开放性、灵活性、协调性、易于维护、控制功能齐全等特点，属于过程控制系统，主要控制手段是PID ，适用于流程工业； 可编程逻辑控制器（PLC ）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它的特点有可靠性高、抗干扰能力强、硬件配套齐全、功能完善、适用性强、易学易用、容易改造、体积小、重量轻、能耗低等，属于离散控制系统，主要控制手段是顺序与逻辑控制，适用于制造业，目前，已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
2、根据自己的理解简述现代控制理论的发展历史，分析为什么现代控制理论在过程控制系统中难以应用？答：现代控制理论是为了分析多输入多输出系统、非线性系统和时变系统而出现的，先是贝尔曼等人提出状态分析法，接着卡尔曼等人提出状态空间法，后来，罗森布洛克等人将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系，与此同时，系统辨识、最优控制、离散时间系统和自适应控制的发展大大丰富了现代控制理论的内容。
现代控制理论之所以难以在过程控制系统中应用，有以下几个主要原因：1) 现代控制理论获得较好效果的前提是系统内部结构参数完全已知，并且很精确，而过程控制系统中系统参数一般都是经常变化的，在每次重新开机之后系统参数都会发生变化2) 现代控制理论对系统状态变量采用的是微分运算，对各种干扰非常敏感，而过程控制系统中的干扰非常多，因此在过程控制系统中运用现代控制理论经常得不到好的结果，甚至出现错误的结果，现代控制理论适用于航天、实验室等干扰很少的场合3) x Ax Bu ∙=+；y Cx =中，输出并不在闭环内部，因此现代控制理论不能保证输出具有稳定性4) 现代控制理论在解决现实问题中为了保证系统的稳定性，一般会采用模糊化，这样做的代价是大大降低系统的精确性、快速性5) 在过程控制系统中应用现代控制理论后得到的结果往往不如直接运用PID 后得到的结果好3、什么是串级控制系统？其两个回路各有什么特点？答：串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试[完整答案]
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试[完整答案]智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案第一章单元测试1、数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构.A:错B:对答案:【对】2、数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践.即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后，将实际问题用数学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解，是对实际问题的完全解答和真实反映，结果真实可靠。
A:对B:错答案:【错】3、数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表等刻画客观事物的本质属性与内在联系的理想化表述. 数学建模就是建立数学模型的全过程(包括表述、求解、解释、检验).A:对B:错答案:【对】4、数学模型(Mathematical Model):重过程;数学建模(Mathematical Modeling):重结果。
A:错B:对答案:【错】5、人口增长的Logistic模型，人口增长过程是先慢后快。
A:错B:对答案:【错】6、MATLAB的主要功能有A:符号计算B:绘图功能C:与其它程序语言交互的接口D:数值计算答案:【符号计算;绘图功能;与其它程序语言交互的接口;数值计算】7、Mathematica的基本功能有A:语言功能(Programing Language)B:符号运算(Algebric Computation)C:数值运算(Numeric Computation)D:图像处理(Graphics )答案:【语言功能(Programing Language);符号运算(Algebric Computation);数值运算(Numeric Computation);图像处理(Graphics )】8、数值计算是下列哪些软件的一个主要功能 A:MapleB:JavaC:MATLABD:Mathematica答案:【Maple;MATLAB;Mathematica】9、评阅数学建模论文的标准有：A:完全一致的结果B:表述的清晰性C:建模的创造性D:论文假设的合理性答案:【表述的清晰性;建模的创造性;论文假设的合理性】10、关于中国(全国)大学生数学建模竞赛(CUMCM)描述正确的是 A:2年举办一次B:一年举办一次C:开始于70年代初D:一年举办2次答案:【一年举办一次】第二章单元测试1、衡量一个模型的优劣在于它是否使用了高深的数学方法。
系统建模与仿真课后作业
1.347
1.565
0.220
0.017
1.731
-2.831
0.285
0.343
-0.873
1.048
0.554
0.357
-0.678
1.290
0.372
0.356
-0.865
1.081
0.910
0.466
-0.424
-0.573
0.426
0.304
-0.433
-0.635
0.976
0.807
0.759766
19
2093
45
0.087891
44
1948
412
0.804688
20
228
228
0.445313
45
2063
15
0.029297
21
1143
119
0.232422
46
78
78
0.152344
22
598
86
0.167969
47
393
393
0.767578
23
433
433
0.845703
166
1318
294
0.574219
191
1433
409
0.798828
167
1473
449
0.876953
192
2048
0
0
168
2248
200
0.390625
193
3
3
0.005859
169
1003
491
0.958984
系统建模与仿真课后作业
所以，蒙特卡罗方法的基本思想就是：当试验次数充分多时，某一事件出现的频率近似等于该事件发生的概率。
一般步骤：（1）构造或描述概率过程
（2）以已知概率分布进行抽样
（3）建立各种估计量
2.8、简述离散事件系统仿真的一般步骤。
（1）阐明问题与设定目标
（2）仿真建模
29
1023
511
0.998047
5
103
103
0.201172
30
2558
510
0.996094
6
518
6
0.011719
31
2553
505
0.986328
7
33
33
0.064453
32
2528
480
0.9375
8
168
168
0.328125
33
2403
355
0.693359
9
843
331
0.646484
34
1778
242
0.472656
10
1658
122
0.238281
35
1213
189
0.369141
11
613
101
0.197266
36
948
436
0.851563
12
508
508
0.992188
37
2183
135
0.263672
13
2543
495
0.966797
38
678
166
0.324219
系统建模与仿真课后作业
、系统、模型和仿真三者之间具有怎样的相互关系答：系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真通过对模型的实验以达到研究系统的目的。
、通过因特网查阅有关蒲丰投针实验的文献资料，理解蒙特卡罗方法的基本思想及其应用的一般步骤。
答：蒲丰投针实验内容是这样的：在平面上画有一组间距为a的平行线，将一根长度为L（L<a）的针任意掷在这个平面上，求此针与平行线中任一条相交的概率。
”布丰本人证明了，这个概率是：p=2L/（πa) (π为圆周率)利用这个公式可以用概率的方法得到圆周率的近似值。
所以，蒙特卡罗方法的基本思想就是：当试验次数充分多时，某一事件出现的频率近似等于该事件发生的概率。
一般步骤：（1）构造或描述概率过程（2）以已知概率分布进行抽样（3）建立各种估计量、简述离散事件系统仿真的一般步骤。
（1）阐明问题与设定目标（2）仿真建模（3）数据采集（4）仿真模型的验证（5）仿真程序的编制与校核（6）仿真模型的运行（7）仿真输出结果的统计分析、以第二章图2-5所示的并行加工中心系统为对象，试分别画出相应的实体流图和活动循环图，并比较它们两者有何区别和练习。
（1）实体流图(2)活动循环图、以第二章中图2-5所示的并行加工中心系统为对象，建立Petri 网模型。
3214Petri 网模型的运行过程，并将分析结果同例3-5相比较。
、任取一整数作为种子值，采用第三题中得到的随机数发生器生成随机数序列的前200项数据，并对其统计性能进行检验。
解：由第3题可得到一个随机数发生器： a=5 b=9 c=3 m=512取种子值，生成的随机数序列前200项数据如下： nn1500000332326458458t 4t 3 P 1 t 1P 2P 6 P 3 P 5 t 2 P 4(2)t 3发生后 t 4t 3 P 1 t 1P 2P 6 P 3 P 5 t 2P 4(3)t 2发生后 (4)t 1不能发生t 4t 3 P 1t 1 P 2 P 6 P 3 P 5 t 2 P 4 (5)t 4发生后2161882272293245 3413413281228204 4206820291023511 5103103302558510 65186312553505 73333322528480 8168168332403355 9843331341778242 101658122351213189 1161310136948436 12508508372183135 13254349538678166 14247843039833321 15215310540160872 165281641363363 178383421818282 18418418431413389 19209345441948412 2022822845206315 211143119467878 225988647393393 23433433481968432 242168120492163115 25603915057866n n 5133333376828316 52166813277158347 5366315178238238 54758246791193169 55123320980848336 56104824811683147 5712312382738226 58618106831133109 59533218454836 6010810885183183 615433186918406 62158158872033497 63793281882488440 641408384892203155 65192338790778266 661938402911333309 67201347792154812682388340936363 69170316794318318 7083832695159357 7116339796288288 72488488971443419 73244339598209850 74197844299253253 7522131651001268244n n 1011223199126478478 1029984861272393345 10324333851281728192 1041928392129963451 10519634271302258210 106213890131105329 107453453132148148 1082268220133743231 1091103791341158134 110398398135673161 1111993457136808296 11222882401371483459 11312031791382298250 1148983861391253229 11519333971401148124 1161988452141623111 117226321514255846 118107854143233233 1192732731441168144 1201368344145723211 1211723187146105834 122938426147173173 123213385148868356 1244284281491783247 1252143951501238214n n 1511073491764848 152248248177243243 15312432191781218194 154109874179973461 1553733731802308260 1561868332181130327915716631271821398374 1586381261831873337 1596331211841688152 16060896185763251 1614834831861258234 16224183701871173149 1631853317188748236 1641588521891183159 165263263190798286 16613182941911433409 1671473449192204800 168224820019333 16910034911941818 17024584101959393 17120535196468468 17228281972343295 1731431431981478454 1747182061992273225 175103392001128104对上述数据进行参数检验如下：经计算可知，===因此可知统计量=()==()=假定显著性水平，则查表可知故可以认为：在显著性水平时，该随机数序列总体的均值和方差与均匀分布U（0,1）的均值和方差没有显著性的差异。
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第一章习题1-1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别？各有什么特点？答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。
它是一种纯物理意义上的实验分析方法，在对系统的认识过程中具有普遍意义。
由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性。
仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法。
1-3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。
由图可见，将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题，统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验。
1-4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何？。
答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰，模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点：（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。
（3）能快速求解微分方程。
模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关。
（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进行非实时仿真。
（5）易于和实物相连。
1-5什么是CAD技术？控制系统CAD可解决那些问题？答：CAD技术，即计算机辅助设计（Computer Aided Design）,是将计算机高速而精确的计算能力，大容量存储和处理数据的能力与设计者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术。
控制系统CAD可以解决以频域法为主要内容的经典控制理论和以时域法为主要内容的现代控制理论。
此外，自适应控制，自校正控制以及最优控制等现代控制测策略都可利用CAD技术实现有效的分析与设计。
1-6什么是虚拟现实技术？它与仿真技术的关系如何？答：虚拟现实技术是一种综合了计算机图形技术，多媒体技术，传感器技术，显示技术以及仿真技术等多种学科而发展起来的高新技术。
虚拟现实技术不断完善，为控制系统数字仿真与CAD开辟了一个新时代。
1-7什么是离散系统？什么是离散事件系统？如何用数学的方法描述它们？答：本书所讲的“离散系统”指的是离散时间系统，即系统中状态变量的变化仅发生在一组离散时刻上的系统。
它一般采用差分方程，离散状态方程和脉冲传递函数来描述。
离散事件系统是系统中状态变量的改变是由离散时刻上所发生的事件所驱动的系统。
这种系统的输入输出是随机发生的，一般采用概率模型来描述。
1-8如图1-16所示某卫星姿态控制仿真实验系统，试说明：（1）若按模型分类，该系统属于那一类仿真系统？（2）图中“混合计算机”部分在系统中起什么作用？（3）与数字仿真相比该系统有什么优缺点？答：（1）按模型分类，该系统属于物理仿真系统。
（2）混合计算机集中了模拟仿真和数字仿真的优点，它既可以与实物连接进行实时仿真，计算一些复杂函数，又可以对控制系统进行反复迭代计算。
其数字部分用来模拟系统中的控制器，而模拟部分用于模拟控制对象。
（4）与数字仿真相比，物理仿真总是有实物介入，效果逼真，精度高，具有实时性与在线性的特点，但其构成复杂，造价较高，耗时过长，通用性不强。
题1-8卫星姿态控制仿真试验系统第二章习题2-1 思考题：（1）数学模型的微分方程，状态方程，传递函数，零极点增益和部分分式五种形式，各有什么特点？答：微分方程是直接描述系统输入和输出量之间的制约关系，是连续控制系统其他数学模型表达式的基础。
状态方程能够反映系统内部各状态之间的相互关系，适用于多输入多输出系统。
传递函数是零极点形式和部分分式形式的基础。
零极点增益形式可用于分析系统的稳定性和快速性。
利用部分分式形式可直接分析系统的动态过程。
（2）数学模型各种形式之间为什么要互相转换？答：不同的控制系统的分析和设计方法，只适用于特定的数学模型形式。
（3）控制系统建模的基本方法有哪些？他们的区别和特点是什么？答：控制系统的建模方法大体有三种：机理建模法，实验建模法和综合建模法。
机理建模法就是对已知结构，参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，经过合理的分析简化建立起来的各物理量间的关系。
该方法需要对系统的内部结构和特性完全的了解，精度高。
实验建模法是采用归纳的方法，根据系统实测的数据，运用统计规律和系统辨识等理论建立的系统模型。
该方法建立的数学模型受数据量不充分，数据精度不一致，数据处理方法的不完善，很难在精度上达到更高的要求。
综合建模法是上述两种方法的结合。
（4）控制系统计算机仿真中的“实现问题”是什么含意？答：“实现问题”就是根据建立的数学模型和精度，采用某种数值计算方法，将模型方程转换为适合在计算机上运行的公式和方程，通过计算来使之正确的反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。
（5）数值积分法的选用应遵循哪几条原则？答：数值积分法应该遵循的原则是在满足系统精度的前提下，提高数值运算的速度和并保证计算结果的稳定。
2-2.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：(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（1）解：（1）状态方程模型参数:编写matlab程序如下>> num=[1 7 24 24];>> den=[1 10 35 50 24];>> [A B C D]=tf2ss(num,den)得到结果：A=-10 -35 -50 -241 0 0 00 1 0 00 0 1 0⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦,B=1⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦,C=[]1 7 24 24,D=[0]所以模型为:.X=-10 -35 -50 -241 0 0 00 1 0 00 0 1 0⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦X+1⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦u,y=[]1 7 24 24X(2)零极点增益:编写程序>> num=[1 7 24 24];>> den=[1 10 35 50 24];>> [Z P K]=tf2zp(num,den)得到结果Z= -2.7306 + 2.8531i , -2.7306 - 2.8531i ,-1.5388P= -4, -3 ,-2 ,-1K=1(3) 部分分式形式:编写程序>> num=[1 7 24 24];>> den=[1 10 35 50 24];>> [R P H]=residue(num,den)得到结果R= 4.0000 ,-6.0000, 2.0000, 1.0000P= -4.0000, -3.0000 , -2.0000 ,-1.0000H=[]G(s)=46214321 s s s s-+++++++（2）解：（1）传递函数模型参数：编写程序>> A=[2.25 -5 -1.25 -0.52.25 -4.25 -1.25 -0.250.25 -0.5 -1.25 -11.25 -1.75 -0.25 -0.75]；>> B=[4 2 2 0]';>> C=[0 2 0 2];>> D=[0];>> [num den]=ss2tf(A,B,C,D)得到结果num = 0 4.0000 14.0000 22.0000 15.0000den =1.0000 4.0000 6.2500 5.2500 2.2500324324 s + 14 s + 22 s + 15()s + 4 s + 6.25 s + 5.25 s + 2.25G s =(2) 零极点增益模型参数:编写程序>> A=[2.25 -5 -1.25 -0.52.25 -4.25 -1.25 -0.25 0.25 -0.5 -1.25 -11.25 -1.75 -0.25 -0.75]；>> B=[4 2 2 0]'; >> C=[0 2 0 2];>> D=[0];>> [Z,P,K]=ss2zp(A,B,C,D)得到结果Z =-1.0000 + 1.2247i -1.0000 - 1.2247i -1.5000P= -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660i -1.5000-1.5000K = 4.0000表达式 ()()()()()4s+1-1.2247i s+1+1.2247i ()s+0.5-0.866i s+0.5+0.866i s+1.5G s =（3）部分分式形式的模型参数：编写程序>> A=[2.25 -5 -1.25 -0.52.25 -4.25 -1.25 -0.25 0.25 -0.5 -1.25 -11.25 -1.75 -0.25 -0.75]；>> B=[4 2 2 0]'; >> C=[0 2 0 2];>> D=[0];>> [num den]=ss2tf(A,B,C,D)>> [R,P,H]=residue(num,den)得到结果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 =[]4 2.3094 2.3094() 1.50.50.8660.50.866i iG s s s i s i=-+++-++2-3.用欧拉法求下面系统的输出响应y(t)在0≤t ≤1上，h=0.1时的数值。
',(0)1y y y =-=要求保留4位小数，并将结果与真解()t y t e -=比较。