控制系统数字仿真题库
一、填空题
1. 定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。
2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。
3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、事件和活动。
4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。
5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。
6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统和离散事件系统。
7. 系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。
8．根据模型的表达形式，模型可以分为物理模型和数学模型二大类，其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：静态模型和动态模型。
9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统内在规律
的模型称为数学模型。
10．静态模型的数学表达形式一般是代数方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是微分方程和差分方程。
11．系统模型根据描述变量的函数关系可以分类为线性模型和非线性模型。
12 仿真模型的校核是指检验数字仿真模型和数学模型是否一致。
13．仿真模型的验证是指检验数字仿真模型和实际系统是否一致。
14．计算机仿真的三个要素为：系统、模型与计算机。
15．系统仿真的三个基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。
16．系统仿真根据模型种类的不同可分为：物理仿真、数学仿真和数学-物理混合仿真。
17．根据仿真应用目的的不同，人们经常把计算机仿真应用分为四类，分别为：
系统分析、系统设计、理论验证和人员训练。
18．计算机仿真是指将模型在计算机上进行实验的过程。
19. 仿真依据的基本原则是:相似原理。
20. 连续系统仿真中常见的一对矛盾为计算速度和计算精度。
21．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。
22．零阶保持器能较好地再现阶跃信号。
23. 一阶保持器能较好地再现斜坡信号。
24. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。
25．三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:O()。
26．四阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。
27．根据计算稳定性对步长h 是否有限制，数值积分算法可以分为二类，分别是： 条件稳定算法 和 绝对稳定算法 。
28. 根据数值积分算法本次计算只用到前一次的计算结果，还是需要更前面的多次结果，数值积分
算法可以分为二类，分别 单步 法和 多步 法 。
29. 根据数值积分算法本次计算是否是需要前面的多次结果，常见的RK 法和Adams 法分别是： 单
步 法和 多步 法。
30．龙格-库塔法的基本思想是用几个点上函数值的 线性组合 来避免计算函数的高阶导数、提高
数值计算的精度。
31. 根据本次计算时用到的数据是否全部已知，数值积分算法可以分成二类：显式算法和隐式算法。
32. 数值积分法步长的选择应遵循的原则为计算稳定性及计算精度。
33. 采用数值积分方法时有两种计算误差，分别为截断误差和舍入误差。
34. 离散相似法在采样周期上应该满足 采样（香农）定理。
35. 常用快速数字仿真算法有增广矩阵法、时域矩阵法、替换法和根匹配法。
36. 一般对快速数字仿真算法有二点基本要求，分别为： 每步计算量小 和 良好的计算稳定性 。 38. 双线性替换法的基本公式为：211z s T z -=+。
39. 采样控制系统的数字仿真的一般方法为：差分方程递推求解法和双重循环方法。 40. 采样控制系统是既有连续信号又有离散信号的混合系统。
41. 采样系统按采样周期T 重复工作。
42. 已知某采样控制系统的数字校正环节为()2()()0.30.04
Y z z D z U z z z ==-+，采。样周期为T=0.02秒，试写出该校正环节的数字仿真模型1210.30.04n n n n y y y u ---=-+。
43.为了确定控制器的结构及其参数，人们往往会提出二类优化问题，分别为：函数优化问题和参数优化问题。
44. 控制系统参数优化设计中目标函数一般可以分为二类：加权性能指标型目标函数和误差积分型目标函数，其中后者常用的目标函数有：误差绝对值的积分（IAE ）、误差平方的积分（ISE ）、 时间乘以误差绝对值的积分（ITAE ）、时间乘以误差平方的积分（ITSE ）、时间平方乘以误差绝对值的积分（ISTAE ）和时间平方乘以误差平方的积分（ITSE ）。
45. 参数优化问题也称为静态优化问题，解决参数优化问题的寻优途径一般有二种：间接寻优法 和直接寻优法。
46. 目标函数2212121()(3/2)(1/2)Q αααααα=+--，在初值点0(2,4)T α=-处的梯度方向为: [11- ]6T 。
50. 从计算稳定性角度分析，常见的数值积分法是 条件稳定 的算法，双线性替换法是
绝对稳定 的算法，根匹配法是 绝对稳定 的算法。
52. 控制系统仿真过程中，实现步长自动控制的前提是 误差估计 。
2）算法要有良好稳定性，允许采用较多的计算步长，同时又能保证必要的计算精度。
9、（本题5分）简述多步法数值积分算法的优缺点。
?
多步法的优点：欲达到相同的精度，计算工作量要小得多。 ? 多步法的缺点：不能自启动。
10、（本题5分）简述数值积分算法的选择原则。
选择时应考虑的原则：
（1）精度要求；（2）计算速度；
（3）计算稳定性；（4）自启动能力；
（5）步长变化能力。
11、（本题5分）简述实际应用的哪些场合需要采用快速数字仿真算法?
①利用仿真技术进行控制系统的参数优化设计时；
时。
12、
13、
14、
更明确地说，就是要使离散化后所得脉冲传递函数的零点和极点与原连续系统传递函数的零点和极点相匹配。
15、（本题5分）简述相匹配原理
相匹配的含义是，如果被仿真系统的数学模型是稳定的，则其仿真模型也应该是稳定的，并且二者的瞬态、稳态特性一致。如果对于同一输入信号，二者的输出具有相一致的时域特性，或者二者具有相一致的频率特性，则称仿真模型与原系统模型相匹配。
16、（本题5分）简述采样控制系统数字仿真中连续部分离散化时的步长h如何选取?
①若仿真的任务仅要求计算系统输出y(t)而不要求计算系统内部状态变量，且连续部分的整体脉冲传递函数G(z)=Z[Gh(s)G0(s)]较易求出时，可选h=T
②若连续部分整体脉冲传递函数G(z)=Z[Gh(s)G0(s)]不易求出；或仿真的任务要求计算系统输出y(t)和内部状态变量；或被控对象含有非线性环节时，可选h=T/N（N为正整数）。
17、（本题5分）采样控制系统仿真有何特点？
18、
19、
1、
解：
112
1
2
2
1
11
()
k k
k
k k
k y
k y y h
τ
ττ
+
?
?
?
=-
?
?
?
=--
??
得到
2
12
(1)
2
k k
h h
y y
ττ
+
=-+
稳定系统最终渐进收敛。
系统稳定则22112h h ττ-+< 计算得02h τ<<。
h 的选取不能超出上述范围，否则系统不稳定。
2、（本题15分）已知.
,(0)1y y t y =+=，取计算步距h=0.1，试分别用欧拉法、四阶龙格—库塔法求t=h 时的y 值，并将求得的y 值与精确解()21t y t e t =--比较，并说明造成差异的原因。 解：（1） 欧拉法：
3、范围。（2分）
4、（本题15分）已知.
2,(0)1y y t y =-+=，，取计算步距h=0.1，试分别用欧拉法、四阶龙格—库塔法求t=h 时的y 值，并说明造成差异的原因。
解：被求函数y 的导函数.2(,),(0)1y f t y y t y ==-+=，以下分别用两种方法求解
(1) 欧拉法
由欧拉法的递推公式
得：
（5分）
(2)四阶龙格—库塔法
RK4的递推公式为：
其中
由已知条件，，，由递推出时的值
（5分）（3）计算结果产生差异是由于两种方法的精度不一样，RK4方法精度更高。（5分）5、（本题15分）已知微分方程及其初值：
取计算步距h=0.2，试用四阶龙格—库塔法计算y(0.4)的近似值，至少保留四位小数。解：此处f (t，y)＝8－3y，四阶龙格――库塔法公式为
其中?1＝f (tk，yk)；?2＝f (tk+0.5h，yk+0.5h?1)；
?3＝f (tk+0.5h，yk+0.5h?2)；?4＝f (tk+h，yk+h?3)
其中?1＝8－3yk；?2＝5.6－2.1yk；
?3＝6.32－2.37yk；?4＝4.208－1.578yk
＝1.2016＋0.5494yk (k＝0，1，2，…)
当x0＝0，y0＝2，
y(0.2)≈y1＝1.2016＋0.5494y0＝1.2016＋0.5494×2＝2.3004
y(0.4)≈y2＝1.2016＋0.5494y1＝1.2016＋0.5494×2.3004＝2.4654
6、（本题15分）已知微分方程及其初值：
取计算步距h=0.1，试用四阶龙格—库塔法计算y(0.1)的近似值，至少保留四位小数。 解 因?f (t ，y)＝－y+1．用四阶标准龙格一库塔方法计算有： 于是得
这个值与准确解在处的值已十分接近．
7、（本题15分）系统的系统状态方程和输出方程为：
试分别用二阶龙格—库塔法（步长为h ）和离散相似法（T h =）求x(t)和y(t)的差分方程，并说明步长h 在什么范围算法是计算稳定的？
解：RK2法：
)1()](2
1[)()1)((2)()2
1)(()1()1(2
)()1(2)()21()1(2
222+-++--++--=+++-++-=+k u a b h k u ah a b h k x h a ah a b k y k u h k u ah h k x h a ah k x （6分） 系统的特征值为a -=λ，因此，步长的取值范围是a
h 20<
<。（2分） 离散相似法（T h =）： )1()()1)((1)()()1()()1(1)()1(++--+-=+-+=+----k u k u e a b a
k x e a b k y k u e a k x e k x ah ah ah ah （5分） 步长的取值范围是0>h ，因为算法是无条件稳定的。（2分）
11、（本题10分）已知连续系统的传递函数为：
试采用双线性变换法求出对应的脉冲传递函数和差分方程，计算步长取T ，并对所得结果进行分析。
解： 于是，差分方程为： （3分） 因为G(z)G(s)2阶。 G(s)12、 z 13、试用根匹配法确定其离散化模型，并求出对应的差分方程，计算步长取T 。
解：首先写出系统的传递函数，并求出对应的脉冲传递函数:
（2分）
（1分）
（1分）
从而： 111
/=--T T z e K 2
2222212)1)(1(211
12(2112(11
2)()()(----?=+-=++-++-+-==T T z T z z T z z T z z T z z T z U z Y z G
（2分） 于是，求得的等价离散化模型为：
根据G(z)，可以进一步求出差分方程为： 14、（本题10分）二阶连续系统的传递函数为
，用根匹配法求取与之近似等效的脉冲传递函数
，计算步长取T 。 解：解： 系统有两个一阶极点，，无有限零点；根据根匹配法，有系统离散传递函数：
（4分） 现根据终值相等，确定增益；对于连续模型，当系统输入为阶跃信号时，应用终值定理
（1分）
对于离散模型，同样阶跃输入时，应有相同的稳态输出，应用终值定理
（1分）
因此：
（1分）
最终由根匹配法得到的离散相似模型为：
（3分）
或
15、（本题10分）某纯延迟环节的输入为u ，输出为y ，传递函数为0.45()()()
s Y s G s e U s -=
=，取仿真步长T=0.2，求这个环节的离散化仿真模型。 1
/1T T z K e -=-)()1()1()(1
1//k r e k y e k y T T T T ---+-=
解：将0.45()()()
s Y s G s e U s -==通过替换公式Ts z e =变换为离散时间Z 域模型，则由于步长T=0.2，延迟时间 0.45τ=， 010.45 2.2520.250.2
C C T τ
===+=+ （3分） 2.25(20.25)()G z z z --+== （1分） (20.25)()()()()Y z G z U z z U z -+== （1分）
k y =16、 输出方程：2y x =
现代工程控制理论 实验报告 实验名称：控制系统数字仿真技术 实验时间： 2015/5/3 目录 一、实验目的 (2) 二、实验容 (3)
三、实验原理 (3) 四、实验方案 (6) 1、分别离散法； (6) 2、整体离散法； (7) 3、欧拉法 (9) 4、梯形法 (9) 5、龙格——库塔法 (10) 五、实验结论 (11) 小结： (14) 一、实验目的 1、探究多阶系统状态空间方程的求解； 2、探究多种控制系统数字仿真方法并对之进行精度比较；
二、 实验容 1、 对上面的系统进行仿真，运用分别离散法进行分析； 2、 对上面的系统进行仿真，运用整体离散法进行分析； 3、 对上面的系统进行仿真，运用欧拉法进行分析； 4、 对上面的系统进行仿真，运用梯形法进行分析； 5、 对上面的系统进行仿真，运用龙泽——库塔法进行分 析； 6、 对上面的几种方法进行总计比较，对他们的控制精度分 别进行分析比较； 三、 实验原理 1、 控制系统状态空间方程整体离散法的求解； 控制系统的传递函数一般为 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 有两种控制框图简化形式如下： KI 控制器可以用框图表示如下：
惯性环节表示如下： 高阶系统(s)(1)n K G T = +的框图如下 对于上面的框图可以简写传递函数 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 根据各环节间的关系可以列写出式子中出现的系数A 、B 、C 和D ，下面进行整体离散法求传递函数的推导
00 ()0 ...*()...()(t)(0)...*(t)(0)(t)(0)()(0)At At At At At t t At t t A AT t AT A At t t At At A At A t x Ax Bu e e x e Ax e Bu d e x dt Bue dt dt e x Bue dt e x x Bue d e x x e e Bue d x x e Bue d t KT x kT x e τ ττ τττττ ? -? -----------=+=+=?=?=+=+?=+==????? ?①①得②③ ③得令()0 (1)(1)[(1)]0 (1)[(1)]0 ...(1)[(1)](0)...*(1)()(1)T (1)()()() ,kT A kT A kT k T A k T A k T AT k T AT A k T kT T T AT At AT At AT Bue d t K T x k T x e Bue d e x k e x k Bue d k t x k e x k e Budt e x k e Bdt u k e ττττττ τ?-+?++-++-+=++=+-+-=+-=+=+=+?Φ=? ? ? ??④ 令⑤ ⑤④得令令0 (1)()(1) T At m m e Bdt x k x k x k Φ=+=Φ?+Φ?+?得 这样，如果知道系数，就可以知道高阶系统的传递函数和状态空间方程。 2、 在控制系统的每一个环节都加一个采样开关，构成分别 离散法求解系统的状态空间方程； 采样开关其实是一个零阶保持器
频率特性类题目 1 一个系统的开环传递函数为 ，试绘制其当K=5、30时系统的开环频率特性Nyquist 图，并判断系统的稳定性。 2系统开环传递函数为 ，建立其零极点增益模型， 然后分别绘制当K=5、K=30时系统的开环频率特性Bode 图，并判断系统的稳定性。 3 系统开环传递函数为 ，计算K=5和K=30时系统的幅值裕度与相位裕度。 4 已知某系统的闭环传递函数()s Φ如下，试用roots （）命令来判断系统的稳定性。 25432 325 ()24576 s s s s s s s s ++Φ=+++++ 5 某单位负反馈系统的开环控制系统的传递函数为 2k (0.80.64) ()(0.05)(5)(40) K s s G s s s s s ++=+++ （1）绘制系统的根轨迹； （2）当10K =时，绘制系统的Bode 图，判断系统的稳定性，并且求出幅值裕度和相角裕度。 6 已知系统的状态空间模型如下： ???=11x ???-31x + ?? ????01u [1=y ]1x （1）绘制系统的Bode 图和nyquist 图； （2）求系统的幅值裕度和相位裕度； 7 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 1(1 2 ++s s s ，试绘制系统的单位阶跃响 应、开环Bode 图和Nyquist 曲线，并求系统的幅值裕度和相位裕度。 ) 5.01)(1.01()(s s s k s G ++=) 5.01)(1.01()(s s s k s G ++=) 5.01)(1.01()(s s s k s G ++=
8 用筛选法求某自然数范围内的全部素数。素数是大于1，且除了1和它本身以外，不能被其他任何整数所整除的整数。用筛选法求素数的基本思想是：要找出2～m 之间的全部素数，首先在2～m 中划去2的倍数(不包括2)，然后划去3的倍数(不包括3)，由于4已被划去，再找5的倍数 (不包括5)，…，直到再划去不超过的数的倍数，剩下的数都是素数。 9 已知 ∑ =-=n k k y 11 21 ，当n=100时，求y 的值。 10 利用for 循环计算1!+2!+3!+….. +20!的值。 11 用while 循环来实现求1+2+……+100的值。 12 编一函数计算以下分段函数值。 2 32(0)21 (01)321(1)x x x x x x x
上海市高等教育自学考试 工业自动化专业（独立本科段）（B080603）控制系统数字仿真 (02296) 自学考试大纲 上海交通大学自学考试办公室编上海市高等教育自学考试委员会组编 2013年
I、课程的性质及其设置的目的和要求 （一）本课程的性质与设置的目的 “控制系统数字仿真”是利用数字计算进行各种控制系统分析、设计、研究的有力工具，是控制系统工程技术人员必须掌握的一门技术。 本课程是工业自动化专业的专业课程，也是一门理论和实际紧密结合的课程。 通过本课程的学习，学生能掌握系统仿真的基本概念、基本原理及方法；掌握基本的仿真算法及能用高级编程语言在微机上编程实现，学会使用常用的仿真软件。为学习后继课程、从事工程技术工作、科学研究以及开拓性技术工作打下坚实的基础。 （二）本课程的基本要求 1．要求掌握系统、模型、仿真的基本概念，这是学好仿真这门课程的概念基础。 2．掌握常用的连续系统数学仿真算法及能用某种高级编程语言上机实现。 3．初步掌握利用微机来分析、设计、研究控制系统的方法与仿真技术。 （三）本课程与相关课程的联系 先修课程：自动控制原理、现代控制理论基础、高级编程语言。
II、课程内容与考核目标 第1章概论 （一）学习目的和要求 通过本章学习，了解系统的概念，系统的分类方法及特点，仿真的应用目的。了解模型的基本概念，熟悉模型的分类方法及特点。掌握仿真的基本概念，仿真的分类方法及特点。熟悉仿真的一般步骤，仿真技术的应用，熟悉计算机仿真的三要素及基本活动。 （二）课程内容 第一节系统、模型与仿真 1.系统 2.模型 3.仿真 4.仿真科学与技术的发展沿革 第二节系统仿真的一般知识 1.相似理论 2.基于相似理论的系统仿真 3.系统仿真的类型 4.系统仿真的一般步骤 第三节仿真科学与技术的应用 1.仿真在系统设计中的应用 2.仿真在系统分析中的应用 3.仿真在教育与训练中的应用 4.仿真在产品开发及制造过程中的应用 第四节当前仿真科学与技术研究的热点 1.网络化仿真技术 2.复杂系统/开放复杂巨系统的建模与仿真
控制系统数字仿真题库 一、填空题 1. 定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、事件和活动。 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统和离散事件系统。7. 系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。 8．根据模型的表达形式，模型可以分为物理模型和数学模型二大类，其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：静态模型和动态模型。 9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述 系统内在规律的模型称为数学模型。 10．静态模型的数学表达形式一般是代数方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是微分方程和差分方程。 11．系统模型根据描述变量的函数关系可以分类为线性模型和非线性模型。12 仿真模型的校核是指检验数字仿真模型和数学模型是否一致。 13．仿真模型的验证是指检验数字仿真模型和实际系统是否一致。 14．计算机仿真的三个要素为：系统、模型与计算机。 15．系统仿真的三个基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。 16．系统仿真根据模型种类的不同可分为：物理仿真、数学仿真和数学-物理混合仿真。17．根据仿真应用目的的不同，人们经常把计算机仿真应用分为四类，分别为： 系统分析、系统设计、理论验证和人员训练。18．计算机仿真是指将模型在计算机上进行实验的过程。 19. 仿真依据的基本原则是:相似原理。 20. 连续系统仿真中常见的一对矛盾为计算速度和计算精度。 21．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。 22．零阶保持器能较好地再现阶跃信号。 23. 一阶保持器能较好地再现斜坡信号。 24. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。 25．三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:O()。 26．四阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。 27．根据计算稳定性对步长h是否有限制，数值积分算法可以分为二类，分别是：条
控制系统数字仿真题库 填空题 1.定义一个系统时，首先要确定系统的；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的，系统对边界以外环境的作用称为系统的。 1.定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以外环境的作用称为系统的输出。 2．系统的三大要素为：、和。 2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。 3．人们描述系统的常见术语为：、、和 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、事件和活动。 4．人们经常把系统分成四类，分别为：、、和 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：和。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，离散系统可以分为： 和。 6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统和离散事件系统。 7. 系统是指相互联系又相互作用的的有机组合。 7. 系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。 8．根据模型的表达形式，模型可以分为和数学模型二大类，期中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：和。8．根据模型的表达形式，模型可以分为物理模型和数学模型二大类，期中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：静态模型和动态模型。 9．连续时间集中参数模型的常见形式为有三种，分别为：、和。 9．连续时间集中参数模型的常见形式为有三种，分别为：微分方程、状态方程和传递函数。 10、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为，用数学表达式来描述系 统内在规律的模型称为。 10、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统 内在规律的模型称为数学模型。 11．静态模型的数学表达形式一般是方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是方程和方程。 11．静态模型的数学表达形式一般是代数方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数
《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？它所遵循的基本康JM是什么？ 答：所谓仿耳，畝是使用其它相似的系统来樓仿曳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■出的信息进行分析和研究，从而对实际系统运行状杏和演化规律进行編合评估与预测.它是非的设计自动控制系统或甘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、成本低巌、工作效車和计算II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？ 各；向模型更加准确的方向发展，向虐拟现实技术，以及高技术智能化、一体化方向发尺.向更加广■的时空发展. 1-3计算机敷字仿真包括■些要素？它们的关系如何？ 答，计算机仿真的三要素是：系一丸的对象、模一系统的抽象、计算机一真的工具和手段.它＜1的关系是相互依存. 2-1控制算法的步长应该如何选择？ ?：控制算法步长的选择应该怡当.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，计算碳養将显著堆加，甚至造成计算结杲失真. 2-2通常控制系统的建模有■几种方法？ 4t. i\ *?、1、绘厶 2-2通常控制系统的建模有■几种方法？ I）机理建模法,2）实鲨麓模法；3）综合建模法. 2-3用欧拉法求以下系统的■出响应）?（/）在0W/W1上"0.1时的效值解? y + y = 0, y(0) = 0.8 解，输入以下语句 dt=0. 1; X set step y=0.8; % set initial value for 1=1:10; 尸y-y拿dt; yl (i+l)=y; end t=0:0. 1:1; yl (1)=0. 8; plot (t,yl)
控制系统数字仿真 题型举例与总复习 一、填空题 A类基本概念题型 1、系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。 2、定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。 3、系统的三大要素为：实体、属性和活动。 4、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 5、相似原理用于仿真时，对仿真建模方法的三个基本要求是稳定性、准确性和快速性。 6、根据模型种类不同，系统仿真可分为三种：物理仿真、数字仿真和半实物仿真。 7、按照系统模型特征分类，仿真可分为连续系统仿真及离散事件系统仿真两大类。 8、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统内在规律的模型称为数学模型。 9、计算机仿真是指将模型在计算机上进行试验的过程。 10、系统仿真的三个基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验，计算机仿真的三个要素为：系统、模型与计算机。 11、如果某数值计算方法的计算结果对初值误差和计算误差不敏感，则称该计算方法是稳定的。 12、数值积分法步长的选择应遵循的原则为计算稳定性及计算精度。 13、采样数值积分方法时有两种计算误差，分别为截断误差和舍入误差。 14、三阶隐式啊达姆氏算法的截断误差为O(?4)，二阶龙格-库塔法的局部截断误差为O(?3)，四阶龙格-库塔法的局部截断误差为O(?5)。 15、在判定数值积分方法的稳定域时，使用的测试方程为y?=μy。 16、龙格-库塔法的基本思想是用几个点上函数值的线性组合来避免计算函数的高阶导数，提高数值计算的精度。 17、连续系统仿真中常见的一对矛盾为计算速度和计算精度。 18、离散相似法在采样周期的选择上应当满足采样定理。 19、保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置，零阶保持器能较好地再现阶跃信号，一阶保持器能较好地再现斜坡信号。 20、实际信号重构器不可能无失真地重构信号，具体表现为信号重构器会对被重构的信号产生相位的滞后和幅度的衰减。 21、一般将采样控制系统的仿真归类为连续系统仿真。 22、在控制理论中，由系统传递函数来建立系统状态方程的问题被称为“实现问题”。 23、常用的非线性环节包括:饱和非线性、失灵非线性、迟滞回环非线性。
《控制系统数字仿真》课程 大作业 姓名： 学号： 班级： 日期： 同组人员：
目录 一、引言 (2) 二、设计方法 (2) 1、系统数学模型 (2) 2、系统性能指标 (4) 2.1 绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性 (4) 2.2 稳定性分析 (6) 2.3 性能指标分析 (6) 3、控制器设计 (6) 三、深入探讨 (9) 1、比例-微分控制器(PD) (9) 2、比例-积分控制（PI） (12) 3、比例-微分-积分控制器（PID） (14) 四、设计总结 (17) 五、心得体会 (18) 六、参考文献 (18)
一、引言 MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。 随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已发展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。作为一个自动化专业的学生，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。 利用MATLAB软件及其SIMULINK仿真工具来实现对自动控制系统建模、分析与设计、仿真，能够直观、快速地分析系统的动态性能和稳态性能，并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速、直观的仿真达到系统的优化设计，以满足特定的设计指标。 二、设计方法 1、系统数学模型 美国卡耐尔基-梅隆大学机器人研究所开发研制了一套用于星际探索的系统，其目标机器人是一个六足步行机器人，如图(a)所示。该机器人单足控制系统结构图如图(b)所示。 要求： （1）建立系统数学模型； （2）绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性； （3）分析系统的稳定性，及性能指标； （4）设计控制器Gc(s)，使系统指标满足：ts<10s,ess=0,，超调量小于5%。
广东技术师范学院 2010—2011学年度第 一学期期未考查试卷 科 目：控制系统仿真 （B ）卷 考试形式：上机考试 考试时间: 120 分钟 所属学院：自动化学院 班级： 姓名： 学号： 答题注意事项：以下题目请大家在计算机上完成，并将结果写成电子文档上交。电子文档中应包含以下几项内容：仿真程序代码、仿真结果截图、仿真实验结论。 1．设单位负反馈系统的开环传递函数为) 5)(2()(2++= s s s K s G k ，试确定分别使 闭环系统稳定的开环增益的取值范围。（20分） 程序如下： num=1; den=conv([1 2 0 0],[1 5]); G=tf(num,den); k=0:0.05:100; rlocus(G) [K,P]=rlocfind(G) 题 目 一 二 三 四 五 总分 标准分数 20 20 20 20 20 100 实得分数 评卷人 装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线
Select a point in the graphics window selected_point = 0.0024 + 0.3230i K = 1.0607 P = -4.9857 -2.0838 0.0347 + 0.3176i 0.0347 - 0.3176i 运行结果：
K=1.0607; t=0:0.05:100; G0=feedback(tf(K*num,den),1); step(G0,t)
由上图分析可得，系统的临界稳定增益是1.0607，因此该闭环系统稳定的开环增益的取值范围是0~1.0607,随着增益的增加系统趋于发散统系统 2、试求以下单位负反馈系4 1 )(2++=s s s G k 的单位阶跃响应曲线，并求其动态性能 指标r p s t t t %σ。 num=1; den=[1 1 4]; G=tf(num,den); Gk=feedback(G ,1) figure(1);
吉大16春学期《控制系统数字仿真》在线作业一 一、单选题( 共 15 道试题, 共 30 分。) 1. 数值积分法中, 其计算精度p=2的算法是( ) 。 A. 欧拉法 C. 四阶—龙格库塔法 D. 以上都不是 满分: 2 分 2. i=2; a=2i;b=2*i;c=2*sqrt(-1);程序执行后; a, b, c的值分别是( ) 。 A. a=4,b=4,c=2.0000i B. a=4,b=2.0000i, c=2.0000i D. a=2.0000i,b=2.0000i,c=2.0000i 满分: 2 分 3. 下列哪条指令是求矩阵的行列式的值( ) 。 A. inv B. diag
D. eig 满分: 2 分 4. CAD软件中我们一般都用( ) 单位来做图以达到最佳的效果。 A. 米 B. 厘米 D. 分米 满分: 2 分 5. 在CAD命令输入方式中以下不可采用的方式有( ) 。 A. 点取命令图标 B. 在菜单栏点取命令 C. 用键盘直接输入 满分: 2 分 6. 角度x=[30 45 60], 计算其正弦函数的运算为( ) 。 A. SIN( deg2rad(x))
B. SIN(x) C. sin(x) 满分: 2 分 7. 绘制系统奈氏曲线的命令是( ) 。 A. step B. pzmap D. sgrid 满分: 2 分 8. 已知a=2:2:8, b=2:5, 下面的运算表示式中, 出错的为( ) 。 A. a'*b B. a.*b D. a-b 满分: 2 分 9. 下列哪个变量的定义是不合法的( ) 。
B. xyz_3 C. abcdef D. x3yz 满分: 2 分 10. AutoCAD中的图层数最多可设置为( ) 。 A. 10层 C. 5层 D. 256层 满分: 2 分 11. 计算机辅助设计的英文缩写是( ) 。 B. CAM C. CAE D. CAT 满分: 2 分
一、某控制系统结构图如图所示， （1） 试用SIMULINK 建立系统仿真模型，且该系统中K=1保存路径为：E ：\lsfz ； （2） 利用所建立的SIMULINK 仿真模型求该系统闭环传递函数及开环传递函数； （3） 求该系统当K=1和K=2时的单位阶跃响应的峰值时间p t 、超调量o o σ 、调节时间s t 和稳态 值)(∞h ，分析系统性能，指出增益K 对系统的影响； （4） 画出该系统的根轨迹，判断使系统稳定的K 的变化范围，求系统临界稳定时根轨迹增益。 （5） 画出系统的BODE 图，求出系统的频域性能指标幅值裕量和相角裕量。 二、已知某控制系统结构如下图， （1）试用MATLAB 命令（编写m 文件），求出系统的开环和闭环传函； （2）画出该系统的根轨迹，判断使系统稳定的K 的变化范围，求系统临界稳定时的增益及根值。 （3） 在K 值的稳定范围内绘制三组不同K 值的系统单位阶跃响应(同一坐标中），比较其峰值时间p t 、超调量o o σ 、调节时间s t 和稳态值)(∞h ，指出增益K 对系统的影响； （4）画出系统的BODE 图，求出系统的频域性能指标幅值裕量和相角裕量。 三、已知某控制系统结构如下图， （1）当K=1和K=2时，试用时域法分析系统的稳定性。 （2）用根轨迹法确定使系统稳定的K 的范围 （3) 当K=1.5时，画出系统的BODE 图，求出系统的频域性能指标幅值裕量和相角裕量。 (4) 当K=1.5时，试用用奈氏稳定判据判断系统的稳定性。
四、单位负反馈系统的开环传递函数为： 3 )1 ( 1 5.1 ) ( + + - = s s s G ， （1）求出闭环系统的单位阶跃响应曲线； （2）使用Z-N第一法确定PID控制器的参数Kp、Ti、T d,求出PID控制后的系统单位阶跃响应曲线,与PID校正前进行对比。 五、单位负反馈系统的开环传递函数为： )5 )(1 ( 1 ) ( + + = s s s s G ， （1）求出闭环系统的单位阶跃响应曲线； （2）使用Z-N第二法确定PID控制器的参数Kp、Ti、T d,并求出PID控制后的系统单位阶跃响应曲线，与PID校正前进行对比。
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，统汁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別？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，il?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而性等因素的影响，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，数学模型与让算机。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？o 答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的下?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，结果可信度髙。 （3）能快速求解微分方程。模拟汁算机运行时0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, 大容量存储和数据的能力与设讣者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以快速设计进程，缩短设计周期，提髙设计质量的技术。 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。 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“混合汁算机”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讣算。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，造价较髙，耗时过长，通用性不强。
控制系统数字仿.. 交卷时间：2016-04-01 21:13:58 一、单选题 1. (2分) 列出工作内存中的变量名称以及细节，只需在命令窗口输入________。 ? A. what ? B. who ? C. echo on ? D. whose 得分：0知识点：控制系统数字仿真作业题 答案D解析 2. (2分) 在Simulink中，运行系统仿真的工具栏图标为 ? A. ? B. ? C. ? D. 得分：0知识点：控制系统数字仿真作业题 答案C解析 3. (2分) 设A＝[0 2 3 4;1 3 5 0]，B＝[1 0 5 3;1 5 0 5]则A>=B的结果为________。
? A. ? B. ? C. ? D. 得分：0知识点：控制系统数字仿真作业题 答案B解析 4. (2分) 若B=[3 2 7 4 9 6 1 8 0 5]，则B([end-3:end])为________。 ? A. 3 7 1 ? B. 3 2 7 4 9 9 4 7 2 3 ? C. 3 4 ? D. 1 8 0 5 得分：0知识点：控制系统数字仿真作业题 答案D解析 5. (2分) 执行以下指令之后E,F的值分别为________。 A=[1 2 3; 4 5 6]; B=[3 4 5; 7 8 9]; C=3; E = A+B; F = B+C ? A. E=[4 5 6;7 8 9] F=[6 7 8;10 11 12] ? B. E=[6 7 8;10 11 12] F=[4 5 6;7 8 9] ? C. E=[4 5 6;7 8 9 F=[6 4 5;10 8 9] ? D. E=[4 5 6;7 8 9] F=[3 4 8;7 8 12]
控制系统数字仿真实验报告 班级：机械1304 姓名：俞文龙 学号： 0801130801
实验一数字仿真方法验证1 一、实验目的 1.掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2.掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3.熟悉MATLAB语言及应用环境。 二、实验环境 网络计算机系统（新校区机电大楼D520），MATLAB语言环境 三实验内容 （一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。 实验程序如下； function dy = vdp(t,y) dy=[y-2*t/y]; end [t,y]=ode45('vdp',[0 1],1); plot(t,y); xlabel('t'); ylabel('y');
（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s ，取步长h=0.1。 ?????=-=1 )0(2y t y dt dy 实验程序如下: clear t0=0; y0=1; h=0.1; n=2/h; y(1)=1; t(1)=0; for i=0:n-1 k1=y0-t0^2; k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2;
k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2; y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1; y(i+2)=y1; t(i+2)=t1; end y1 t1 figure(1) plot(t,y,'r'); xlabel('t'); ylabel('y'); （三）试求示例3分别在周期为5s的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s，采样周期Ts=0.1。
吉大16春学期《控制系统数字仿真》在线作业一答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
吉大16春学期《控制系统数字仿真》在线作业一 一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。） 1. 数值积分法中，其计算精度p=2的算法是（）。 A. 欧拉法 C. 四阶—龙格库塔法 D. 以上都不是 满分：2 分 2. i=2; a=2i;b=2*i;c=2*sqrt(-1);程序执行后；a, b, c的值分别是（）。 A. a=4,b=4,c=2.0000i B. a=4,b=2.0000i, c=2.0000i C. a=2.0000i, b=4,c=2.0000i D. a=2.0000i,b=2.0000i,c=2.0000i 满分：2 分 3. 下列哪条指令是求矩阵的行列式的值（）。 A. inv B. diag C. det D. eig 满分：2 分 4. CAD软件中我们一般都用（）单位来做图以达到最佳的效果。 A. 米 B. 厘米 C. 毫米 D. 分米 满分：2 分 5. 在CAD命令输入方式中以下不可采用的方式有（）。
A. 点取命令图标 B. 在菜单栏点取命令 C. 用键盘直接输入 D. 利用数字键输入 满分：2 分 6. 角度x=[30 45 60]，计算其正弦函数的运算为（）。 A. SIN（deg2rad(x)） B. SIN(x) C. sin(x) D. sin(deg2rad(x)) 满分：2 分 7. 绘制系统奈氏曲线的命令是（）。 A. step B. pzmap C. nyquist D. sgrid 满分：2 分 8. 已知a=2:2:8, b=2:5，下面的运算表达式中，出错的为（）。 A. a'*b B. a.*b C. a*b D. a-b 满分：2 分 9. 下列哪个变量的定义是不合法的（）。 A. abcd-3 B. xyz_3 C. abcdef D. x3yz
复习提要 一．自动控制基本知识 1.控制系统的组成：一个典型的控制系统一般由4部分组成，即被控对象、 传感器、控制器、执行器 2.计算机控制系统： 计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，包括硬件（主机、外围设备、过程输入输出通道、人机联系设备等）和软件（系统软件、应用软件）两大部分组成。 分类：1）操作指导控制系统2）直接数字控制系统3）计算机监控系统（监督管理系统）4）分布式控制系统（集散控制系统）5）现场总线控制系统6）建筑物自动化系统的现场总线7）计算机集成制造系统CIMS 。 3.典型调节规律、特性及传递函数 4.建筑设备自动化组成：建筑设备自动化是对建筑物机电系统进行自动监测、自动控制、自动调节和自动管理的系统。通过建筑自动化系统实现建筑物机电系统的安全、高效、可靠、节能的运行，实现对建筑物的科学化管理。建筑物机电系统包括如下系统：采暖空调系统（HVAC ）、冷热源系统、给排水系统、照明系统、电梯与扶梯、建筑物围护结构。 5.智能建筑概念：指通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现代控制技术所组成。 6.Simulink 基础知识：Simulink 是MATLAB 软件包之一，用于可视化的动态系统仿真，它适用于连续系统和离散系统，也适用线性系统和非线性系统。它采用系统模块直观地描述系统典型环节。因此可十分方便地建立系统模型而不需要花较多时间编程。正由于这些特点，Simulink 广泛流行，被认为是最受欢迎的仿真软件。 7.相关控制术语 ： 一、开环控制。开环控制是一种最简单的控制方式， 特点：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。当系统的内扰和外扰影响不大，并且控制精度要求不高时可采用开环控制方式。 二、闭环控制。特点：在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响 8.建筑CAS （CNS ）基本概念： 敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试
控制系统数字仿真复习题2 一．选择题 1．设A=[3.000,5.0000,0.5000;0.8660,81.0000,7.0000;1.5000,5.0000,1.0000]，运行命令A(1,6)=1后，则A(2,5)= 。 （A）1 （B）0 （C）-1 （D）+ 2．设exm=[ 456 2 873 2 579 55 21 687 54 488 8 13 65 4567 88 98 21 5 456 68 4589 654 5 987 5488 10 9 6 33 77] 则size(exm，2)结果为。 （A）2 （B）5 （C）6 （D）1 3．运行下列命令后A1=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];A2=A1'; A3=cat(1,A1,A2)，系统输出结果为。 （A）1 2 3 1 4 7 4 5 6 2 5 8 7 8 9 3 6 9 （B）1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4 7 2 5 8 3 6 9 （C）1 2 3 4 5 6 7 8 9 （D）1 4 7 2 5 8 3 6 9 4．能够产生2行4列的0～1分布的随机矩阵的命令为。 （A）zeros（2，4）（B）ones（2，4）（C）rand（2，4）（D）randn（2，4）
5．能够产生3行4列的单位矩阵的命令为。 （A）eye（3，4）（B）diag（3，4）（C）ones（3，4）（D）zeros（3，4） 6．设一个五阶魔方阵B=magic(5)，提取B阵的第1行，第2行的第1,3,5个元素的命令为。 （A）B(1,2:[1,3,5]) （B）B([1:2],[1,3,5])（C）B([1:2],1:3:5)) （D）B(1:2;[1,3,5]) 7．设一个五阶魔方阵B=magic(5)，提取B阵的第三行和第一行全部元素的命令为。 （A）B([3,1],:) （B）B(3,1,:) （C）B(:,3,1) （D）B(:,[3,1]) 8．设一个五阶魔方阵B=magic(5)，下列命令使得B阵的第一行和第三行第2，4个元素为0。 （A）B([2,4],[1,3])=zeros(2) （B）B([1:3],[2:4])=zeros(2) （C）B([1,3]:[2,4])=zeros(2) （D）B([1,3],[2,4])=zeros(2) 9．设一个五阶魔方阵B=magic(5)，下列命令能够获得B阵的第一行中小于5的子向量。 （A）L=B(1,:)<5 （B）L=B(1,B(1,:)<5) （C）L=B(:,1)<5 （D）L=B(B(:,1)<5,1) 10．将A矩阵逆时针旋转90°的命令为。 （A）A’（B）rot90(A,2) （C）rot90(A,1) （D）rot90(A’) 二．简答题 1．什么是系统的定义？ 2．什么是“代数环”。 3．简述m文件中命令文件和函数文件的区别。 三．判断题，正确的在括号内打“√”，错误的打“╳”，并改正错误结论重新阐述。1．（）Matlab中参与逻辑运算的操作数不一定必须是逻辑类型的变量或常量，其他类型的数据也可以进行逻辑运算，但运算结果一定是逻辑类型的数据。 改： 2．（）执行命令文件时，文件中的指令或者命令按照出现在命令文件中的顺序依次执行。 改： 3．（）feedback函数可通过将系统输出反馈到系统输入构成闭环系统，开环系统的输入/输出仍然是闭环系统的输入/输出 改：
可编程控制器应用模拟试卷及答案 一、填空题（每空2分，共30分） 1. PLC的输入/输出继电器采用进制进行编号，其它所有软元件均采用进制进行编号。(八十) 2. PLC的状态元件中用于初始状态。(S2～S9) 3. 描述PLC的主要技术指标有、、、、和特殊功能模块六种。 (I/O总点数存储容量扫描速度内部寄存器编程语言与指令系统) 4. PLC的输出形式主要有输出、输出和输出三种。(继电器晶体管晶闸管) 5. 说明下列指令意义。 MOV RST ORB LD (数据传送指令复位指令串联电路块的并联指令取指令) 6、可编程序控制器采用微处理器作为中央处理单元，可以对进行控制，也可以对进行控制。 (逻辑量模拟量) 7、PLC具有逻辑运算功能，能够描述继电器触点的和等各种连接。(串联并联) 8、PLC具有和功能，完成对模拟量的控制与调节。(模数转换（A/D转换）数模转换（D/A转换） 9、按结构形式分类，PLC可分为式和式两种。(整体式模块式) 10、模块是可编程序控制器系统的运算控制核心。(CPU) 11、是安装可编程控制器各类模板的机架，可根据实际需要选择。(导轨) 12、模板用于对PLC内部电路供电。(电源) 13、是用来将输入端不同电压或电流信号转换成微处理器所能接收的低电平信号。(输入电压转换) 14、输出电平转换是用来将控制的低电平信号转换为控制设备所需的电压或电流信号。(微处理器) 15、是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施。(电气隔离) 16、S7-300/S4-400可以通过接口组成PLC网络。多点接口（MPI） 17、MPI是的简称，MPI网采用的通信模式。（多点接口全局数据（或GD）） 18、全局数据（GD）通信方式以分支网为基础，是为循环的传送少量数据而设计的。（多点接口（MPI）） 19、通信方式以MPI分支网为基础，是为循环的传送少量数据而设计的。（全局数据（或GD）） 20、可编程序控制器系统中，主站之间的通信方式为，主站与从站之间为，以及这两种方式的混合。（令牌方式主 从方式） 21、PROFIBUS网络由、从站、等构成。（主站网络部件） 22、DCS是的简称，由单回路仪表控制系统发展起来。（集散控制系统） 二、简答题（每小题5分，共20分） 1. 简述PLC的硬件结构和软件系统 1.答： PLC采用了典型的计算机结构，硬件主要由微处理器（CPU）、存储器、采用扫描工作方式的I/O接口电路和电源等组成。PLC的软件系统由系统程序和应用程序组成。 2. 什么叫扫描工作方式？什么叫扫描周期？它主要受哪些影响？ 2. 答：与其它计算机系统一样，PLC的CPU是采用分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，随着时间的延伸一个动作接一个动作顺序地进行。这种分时操作进程称为CPU对程序的扫描。PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。CPU从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束。然后，返回第一条指令开始新的一轮扫描，这就是PLC的扫描工作方式。 除了执行用户程序之外，在每次扫描过程中还要完成输入、输出处理等工作。扫描一次所用的时间称为扫描周期。扫描周期的长短，首先与每条指令执行时间长短有关，其次与指令类型及包含指令条数的多少有关。 3. 可编程控制器梯形图编程规则的主要内容是什么？ 3. 答：梯形图程序编程的基本原则包括： （1）梯形图中的阶梯都是始于左母线终于右母线。 （2）接点应画在水平线上，不要画在垂直线上。 （3）并联块串联时，应将接点多的支路放在梯形图的左方。串联块并联时，应将接点多的并联支路放在梯形图的上方。 （4）不宜使用双线圈输出。