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2011计算机仿真_复习提要

2011计算机仿真_复习提要
2011计算机仿真_复习提要

《计算机仿真》期末复习资料

一、重要知识点提要 (1)

二、练习套题1 (1)

三、练习套题1参考答案 (3)

四、练习套题2 (9)

五、练习套题2参考答案 (10)

六、PID的调节实例 (15)

一、重要知识点提要

1、常用函数的使用;(ones, eye, zeros, length, size, diag, magic, mean, conv,…)

2、矩阵的输入、调用;矩阵内部元素的调用;矩阵的运算;数组运算;

3、关系运算符、逻辑运算符的使用;

4、流程控制语句:if, for, switch, break, while的用法;

5、基本绘图命令:plot, subplot;(如何将图拷到WORD中)

6、LMI模型:TF、ZPK、SS的生成、转换,离散模型及连续模型,模型数据的获取,闭环传递函数的求法;(feedback)

7、闭环极点的求法;系统稳定性判定;(roots)

8、系统可控性、可观性判定;(ctrb(A,B),obsv(A,C),rank)

9、系统根轨迹、奈氏图、波德图的画法,稳定裕量的求法;(rlocus, bode, nyquist, margin)

10、系统响应曲线、响应数据的求法:step, impulse, lsim;

11、M文件编写,系统动态性能指标的求法;

12、仿真模型的建立,PID封装,PID调节法.(如何利用PLOT函数画曲线,并拷至文档中)

二、练习套题1

练习说明:

.....

1、请在E盘目录下建立一个以自己姓名、班级和学号为名字的文件夹,格式为“姓

名_班级_学号”,例如“张三_自动化061_28”。并在该文件夹下建立名为“计

算机仿真答卷_试卷类型”的WORD文件,其中试卷类型写你所做试卷的类型码,

例如“计算机仿真答卷_A ” ,在本次考试中所有结果(包括源程序,图或曲线以及运行结果等)均须保存在该文件中,否则记零分; 2、 答案中要求保留利用MATLAB 软件进行计算和仿真的过程; 3、

要求在答卷上写清题号,并按顺序写答案。

1、请完成下列运算,并将运算过程及结果存到答卷中。(本题共6小题,每小题5分,共30分)

(1)请利用冒号运算符“:”生成如下向量A :

A = [ 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 ]

(2)请用reshape 命令将(1)中向量A 生成34?阶矩阵B 。

(3)请用一条语句将(2)中B 矩阵的第一行和第三行取出作为新的矩阵C 。

(4)已知矩阵141534810811K ??

??=--??????,132B ????=-??????

,X 为列向量,且有

KX B =,求X 的值。 (5)已知向量[1327]x =-,求2

x 。

(6) 利用diag()函数生成如下矩阵: 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 9 0

2、请编制函数名为kaoshi_1的M 文件,找到一个满足50!10n >的最小n 值,其中n 为正整数。(本题10分)

3、请在同一个坐标系内画出以下图形:(本题共15分)

(1)y1=cos(5x); (2)y2=-sin(2x).*cos(x); (3)y3=.^3x

要求y1为绿色、实线;y2为红色、虚线;y3为蓝色、点划线。并对该图形定义坐标轴范围,[3,3]x ππ∈-,[3,3]y ∈-,x 的步长取0.01。 4、已知单位负反馈系统开环传递函数为:

432()26302510

k

G s s s s s =

++++,

请绘制该系统的Bode 图和根轨迹图。要求将窗口划分成221=?个子图,在第一个子图中画Bode 图,在第二个子图中画根轨迹图。(本题10分) 5.已知系统闭环传递函数为:225

()(3)(5)(22532)

s G s s s s s +=

++++

(1)求其TF 、ZPK 和SS 模型; (2)判断其稳定性。(本题共2小题,每小题5分,共10分) 6、已知系统方框图模型如下所示:(本题共3小题,每小题5分,共15分)

(1) 请在SIMULINK 中建立该系统模型。(要求将模型拷贝至答卷中)

(2) 将PID 进行封装。(要求将封装后的模型拷贝到答卷中) (3) 若输入为单位阶跃信号1(t )(阶跃时间取0),请在SIMULINK 中用稳定边界

法调节该系统的PID 参数,要求超调量小于20%,仿真时长为30秒,保存此时的响应曲线图,并记录此时的Kp,Ti 和Td 值。 7、Given the system transfer function: G(s) =

2()8

,()38

Y s R s s s =++ 012t ≤≤ (1) Using MA TLAB function step to determine unit step response ys of this system.

Use t =[0 : 0.01 : 12]'

(2) According to the step response, please determining peak overshoot, peak time, and settling time (error is 5%).

Note: All computations and plots must be done using a single m-file . (本题共2小题,每小题5分,共10分)

三、练习套题1参考答案

1、(本题共6小题,每小题5分,共30分) (1)A=20:-2:-2

(2)>> B=reshape(A,3,4)

B =

20 14 8 2 18 12 6 0 16 10 4 -2

(3)>> C=[B(1,:);B(3,:)]

C =

20 14 8 2 16 10 4 -2 (4)

>> K=[1 4 15;3 -4 -8;10 8 11]

K =

1 4 15

3 -

4 -8

10 8 11

>> B=[1;-3;2]

B =

1

-3

2

>> X=K\B

X =

-0.2879

0.7765

-0.1212

(5)

>> x=[1 -3 2 7]

x =

1 -3

2 7

>> x.^2

ans =

1 9 4 49

(6) >> diag([3:2:9],-1)

2、(本题10分)

Kaoshi_1程序如下:

mult=1;

for i=1:500

mult=mult*i;

if mult>10^50

break

end

end

n=i

运行结果如下:

>> kaoshi_1

n = 42

3、请在同一个坐标系内画出以下三个图形:(本题15分)

x=-3*pi:0.01:3*pi;

y1=cos(5*x);

y2=-sin(2*x).*cos(x);

y3=x.^3;

plot(x,y1,'g-',x,y2,'r:',x,y3,'b-. ')

axis([-3*pi,3*pi,-3,3])

-8-6-4-202468

4、(本题10分)

num=1;

den=[2 6 30 25 10];

sys=tf(num,den)

subplot(121)

bode(sys)

subplot(122)

rlocus(sys)

5.(本题10分)

(1)(本小题5分)

num=[1,5]

den=conv([1,0,3],conv([1 5],[2 25 32]))

sys_tf=tf(num,den)

sys_zpk=zpk(sys_tf)

sys_ss=ss(sys_tf)

模型如下:

num =

1 5

den =

2 35 16

3 265 471 480

Transfer function:

s + 5

------------------------------------------------

2 s^5 + 35 s^4 + 16

3 s^3 + 265 s^2 + 471 s + 480

Zero/pole/gain:

0.5 (s+5)

------------------------------------

(s+11.05) (s+5) (s+1.448) (s^2 + 3)

a =

x1 x2 x3 x4 x5 x1 -17.5 -10.19 -4.141 -1.84 -0.9375

x2 8 0 0 0 0 x3 0 4 0 0 0 x4 0 0 4 0 0 x5 0 0 0 2 0

b =

u1

x1 0.125

x2 0

x3 0

x4 0

x5 0

c =

x1 x2 x3 x4 x5 y1 0 0 0 0.03125 0.07813

d =

u1

y1 0

Continuous-time model.(2)(本小题5分)

>> roots(den)

ans =

-11.0523

-5.0000

0.0000 + 1.7321i

0.0000 - 1.7321i

-1.4477

闭环特征根没有全在左半平面,所以系统不稳定。

6、(共3小题,每小题5分,共15分)

(1)模型如下:

(2)

(3) Km=43.5; Tu=2.8

Kp=43.5/2=21.75; Ti=2.25/0.8=2.8125; Td=2.25/2.5=0.9

7.(本题10分)

(1)(本小题5分)

num=8;

den=[1 3 8];

t=0:0.01:12;

sys=tf(num,den);

step(sys,t) %求响应曲线

(2)(本小题5分)

程序为kaoshi_2.m :

num=8; den=[1 3 8]; t=0:0.01:12; sys=tf(num,den); step(sys,t) %求响应曲线 %求动态性能指标 ys=step(sys,t);

chaotiao=max(ys)-1 %求超调量 %求峰值时间 [m,n]=size(t); for i=1:1:n

if ys(i)==max(ys) tm=i*0.01 break end end %求调节时间 for i=n:-1:1

if abs(ys(i)-1)>=0.05 ts=i*0.01 break end end

>> kaoshi_2

chaotiao = 0.1401 tm = 1.3200 ts = 1.8800

四、练习套题2

一、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为325

()1285

s G s s s s +=

+++,请用完成下列运

算:(本题共8小题,共60分)

1、求该系统开环传递函数的TF 模型,并将其转换成ZPK 模型;(本小题5分)

2、请绘制该系统的开环Bode 图和根轨迹图。要求将窗口划分成21?个子图,在第一个子图中画Bode 图,在第二个子图中画根轨迹图;(本小题5分)

3、请用feedback( )函数求该系统的闭环传递函数;(本小题5分)

4、利用margin( )函数求该系统的稳定裕量;(本小题5分)

5、求该系统的闭环极点,并判断该系统稳定性;(本小题5分)

6、Using MA TLAB function step to determine unit step response curve and output Ys of this system.,where t =[0 : 0.01 : 20]'; (本小题10分)

7、编程求该闭环系统的超调量、峰值时间、上升时间和调节时间(稳态误差为5%时);(本小题15分)

8、利用函数lsim( )求该系统在输入为0.6*)(1t 时的响应曲线,仿真时间t =[0 : 0.01 : 20]';(本小题10分)

二、请在同一个坐标系内画出以下图形:(本题共20分)

1、y1=3*cos(x);

2、y2=sin(2x).*cos(x);

3、y3=x 2

要求y1为蓝色、实线;y2为黑色、虚线;y3为红色、点线,数据点标记为*。并对该图形定义坐标轴范围,[5,5]x ππ∈-,[7,7]y ∈-,x 的步长取0.02。 三、已知系统方框图模型如下所示:(本题共4小题,每小题5分,共20分)

1、请用SIMULINK 中建立该模型。(要求将模型拷贝至答卷中)

2、请将PID 控制器进行封装。(要求提供封装步骤,并将封装后的模型拷贝到答卷中)

3、若输入信号为0.5*1(t )(阶跃时间取0),请在SIMULINK 中用稳定边界法调节该系统的PID 参数,要求超调量小于20%,仿真时长为2秒,保存此时的响应曲线图,并记录此时的Kp,Ti 和Td 值;

4、此时的超调量是多少?

五、练习套题2参考答案

一、(本题共8小题,共60分) 1、

num=[1 5] den=[1 12 8 5] sys_tfk=tf(num,den) sys_zpkk=zpk(sys_tfk)%1

Transfer function:

s + 5 ---------------------- s^3 + 12 s^2 + 8 s + 5

Zero/pole/gain:

(s+5)

----------------------------------

(s+11.33) (s^2 + 0.667s + 0.4412) 2、

figure(1) subplot(121) bode(sys_tfk) subplot(122) rlocus(sys_tfk)%2

M a g n i t u d e (d B )

10

10

10

P h a s e (d e g )

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-25-20-15-10

-5051015

2025Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

3、

sys_tfb=feedback(sys_tfk,1,-1)%3

Transfer function: s + 5 ----------------------- s^3 + 12 s^2 + 9 s + 10 4、

[m p w1 w2]=margin(sys_tfb)%4

m = Inf

p =

Inf

w1 =

Inf

w2 =

NaN

5、

[numb,denb]=tfdata(sys_tfb,'v')

k=roots(denb)%5

numb =

0 0 1 5

denb =

1 1

2 9 10

k =

-11.2808

-0.3596 + 0.8701i

-0.3596 - 0.8701i

稳定

6、

figure(2)

[y,t]=step(sys_tfb,[0:0.02:20]);

plot(t,y)

grid %6

02468101214161820

7、

wentai=polyval(numb,0)/polyval(denb,0)

caotiao=100*(max(y)-wentai)/wentai

INDEXtm=find(max(y)==y);

Tm=t(INDEXtm) %峰值时间

TT=t(find((abs(y-wentai)/wentai)>0.05)); Ts=max(TT) %调节时间 m=length(y); %求上升时间 for i=1:m if y(i)>wentai Tr=t(i); break ; end end Tr %7

wentai = 0.5000 caotiao = 27.7260 Tm =

3.4800 Ts =

8.1000 Tr =

2.1400 8、

u=0.6*ones(1,length(t)); figure(3) lsim(sys_tfb,u,t) grid %8

Linear Simulation Results

Time (sec)

A m p l i t u d e

二、(本题共20分) clear close all

x=-5*pi:0.02:5*pi;

y1=3*cos(x);

y2=sin(2*x).*cos(x);

y3=x.*x;

plot(x,y1,'b-',x,y2,'k--',x,y3,'r:*')

axis([-5*pi 5*pi -7 7])

grid

-15-10-5051015

三、(共4小题,每小题5分,共20分)

1、如下:

2、

3、m=12.77; Tu=3

Kp= 108/2.5; Ti= 0.86/0.4; Td= 0.86/12

00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82

4、7%

六、PID 的调节实例

例1. 已知传递函数2022()501

s

G s e s -=

+,其PID 控制模型如下:

其中PID模块如下:

请整定PID调节器的参数,使系统的超调量小于20%,并求其动态性能指标。解:第一种方法

(1)建系统模型及PID模型;

(2)封装PID模块,并设置参数;

(3)利用Ziegler-Nichols整定公式整定PID调节器的初始参数;

(4)对PID参数进行微调,使性能指标满足系统要求。

%性能指标求取程序xinnengzhibiao.m

plot(t,y)

[a,b]=size(y);

wentai=y(a)

caotiao=100*(max(y)-wentai)/wentai

INDEXtm=find(max(y)==y);

Tm=t(INDEXtm) %峰值时间

TT=t(find((abs(y-wentai)/wentai)>0.05));

Ts=max(TT) %调节时间

m=length(y); %求上升时间

for i=1:m

if y(i)>wentai

time=t(i);

break;

end

end

Tr=time

求取的性能指标如下:

wentai = 1.0010

caotiao = 6.4881

Tm = 55.5694

Ts = 61.5694

Tr = 49.5694

第二种方法:

(1)利用稳定边界法整定PID参数。

表2. 稳定边界法PID整定公式

(2)对PID参数进行微调,使性能指标满足系统要求。

wentai = 1.0006

caotiao = 7.7695

Tm = 55.4754

Ts = 115.4754(误差为2%)

Tr = 49.4754

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中南大学 计算机仿真与建模 实验报告 题目:理发店的服务过程仿真 姓名:XXXX 班级:计科XXXX班 学号:0909XXXX 日期:2013XXXX

理发店的服务过程仿真 1 实验案例 (2) 1.1 案例:理发店系统研究 (2) 1.1.1 问题分析 (3) 1.1.2 模型假设 (3) 1.1.3 变量说明 (3) 1.1.4 模型建立 (3) 1.1.5 系统模拟 (4) 1.1.6 计算机模拟算法设计 (5) 1.1.7 计算机模拟程序 (6) 1实验案例 1.1 案例:理发店模拟 一个理发店有两位服务员A和B顾客随机地到达该理发店,每分钟有一个顾客到达和没有顾客到达的概率均是1/2 , 其中60%的顾客理发仅用5分钟,另外40%的顾客用8分钟. 试对前10分钟的情况进行仿真。 (“排队论”,“系统模拟”,“离散系统模拟”,“事件调度法”)

1.1.1 问题分析 理发店系统包含诸多随机因素,为了对其进行评判就是要研究其运行效率, 从理发店自身利益来说,要看服务员工作负荷是否合理,是否需要增加员工等考 虑。从顾客角度讲,还要看顾客的等待时间,顾客的等待队长,如等待时间过长 或者等待的人过多,则顾客会离开。理发店系统是一个典型的排队系统,可以用 排队论有关知识来研究。 1.1.2 模型假设 1. 60%的顾客只需剪发,40%的顾客既要剪发,又要洗发; 2. 每个服务员剪发需要的时间均为5分钟,既剪发又洗发则花8分钟; 3. 顾客的到达间隔时间服从指数分布; 4. 服务中服务员不休息。 1.1.3 变量说明 u :剪发时间(单位:分钟),u=5m ; v: 既剪发又理发花的时间(单位:分钟),v=8m ; T : 顾客到达的间隔时间,是随机变量,服从参数为λ的指数分布,(单位: 分钟) T 0:顾客到达的平均间隔时间(单位:秒),T 0=λ 1; 1.1.4 模型建立 由于该系统包含诸多随机因素,很难给出解析的结果,因此可以借助计算机 模拟对该系统进行模拟。 考虑一般理发店的工作模式,一般是上午9:00开始营业,晚上10:00左 右结束,且一般是连续工作的,因此一般营业时间为13小时左右。 这里以每天运行12小时为例,进行模拟。 这里假定顾客到达的平均间隔时间T 0服从均值3分钟的指数分布, 则有 3小时到达人数约为603 603=?人, 6小时到达人数约为1203 606=?人, 10小时到达人数约为2003 6010=?人, 这里模拟顾客到达数为60人的情况。 (如何选择模拟的总人数或模拟总时间)

计算机仿真技术的发展概述及认识

计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要:随着经济的发展和社会的进步,计算机技术高速发展,使人类社会进入了信息时代,计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域,给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术,计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用,帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域,计算机技术与仿真技术相结合,形成了计算机仿真技术,作为人们科学研究的一种新型方法,被人们应用到各个领域,用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题,对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上,分析了计算机仿真技术产生的基本原因,也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在,讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别,介绍了计算机仿真技术的发展历程,并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用,分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比,这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词:计算机仿真;模拟;仿真技术;发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础,以计算机及其相应的软件为工具,通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真(模拟)早期称为蒙特卡罗方法,是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同,计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟-数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机;60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中,但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求;到了70年代模拟-数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域;80年代后由于并行处理技术的发展,数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在,计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟:(Simulation)应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解,而是从系统某初始状态出发,去计算短暂时间之后接着发生的状态,再以此为初始状态不断的重复,就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用,以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真:(Emulation)利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响,该影响是在项目仿真项目

计算机仿真期末大作业Mersenne Twister随机数发生器及随机性测试

Mersenne Twister随机数发生器及随机性测试 一、实验目的 用MATLAB实现Mersenne Twister随机数发生器,并对其随机性进行测试。二、实验原理 伪随机数的产生,首先是选取种子,然后是在此种子基础上根据具体的生成算法计算得到一个伪随机数,然后利用此伪随机数再根据生成算法递归计算出下二个伪随机数,直到将所有不重复出现的伪随机数全部计算出来。这个伪随机数序列就是以后要用到的伪随机数序列。上面的计算过程可以一次性计算完毕,也可以使用一次递归计算一次,每次生成的伪随机数就是这个伪随机数序列中的一个,不过不管怎么样,只要确定了种子,确定了生成算法,这个序列就是确定的了。所谓种子,就是一个对伪随机数计算的初始值。 Mersenne Twister算法是一种随机数产生方法,它是移位寄存器法的变种。该算法的原理:Mersenne Twister算法是利用线性反馈移位寄存器(LFSR)产生随机数的,LFSR的反馈函数是寄存器中某些位的简单异或,这些位也称之为抽头序列。一个n位的LFSR能够在重复之前产生2^n-1位长的伪随机序列。只有具有一定抽头序列的LFSR才能通过所有2^n-1个内部状态,产生2^n - 1位长的伪随机序列,这个输出的序列就称之为m序列。为了使LFSR成为最大周期的LFSR,由抽头序列加上常数1形成的多项式必须是本原多项式。一个n阶本原多项式是不可约多项式,它能整除x^(2*n-1)+1而不能整除x^d+1,其中d能整除2^n-1。例如(32,7,5,3,2,1,0)是指本原多项式x^32+x^7+x^5+x^3+x^2+x+1,把它转化为最大周期LFSR就是在LFSR小邓第32,7,5,2,1位抽头。利用上述两种方法产生周期为m的伪随机序列后,只需要将产生的伪随机序列除以序列的周期,就可以得到(0,1)上均匀分布的伪随机序列了。 伪代码如下: // 建立624位随机序列数组 int[0..623] MT int index = 0 //初始化随机序列数组 function initializeGenerator(int seed) { MT[0] := seed for i from 1 to 623 { MT[i] := last 32 bits of(1812433253 * (MT[i-1] xor(right shift by 30 bits(MT[i-1]))) + i) // 0x6c078965 } }

系统结构期末考试试题及答案

得分 评分人 填空题: (20分,每题2 分) 单选题:(10分,每题1分) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置 《计算机系统结构》期末考试试卷(A ) 得分 注:1、共100分,考试时间120分钟。 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 1、."启动I/O"指令是主要的输入输出指令,是属于( A. 目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对 (B )是透明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指(A ) C. 组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入,组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD 系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D. 阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关,则( B ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、 计算机使用的语言是(B ) A.专属软件范畴,与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D. 属于符号化的机器指令 7、 指令执行结果出现异常引起的中断是( C ) A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 &块冲突概率最高的 Cache 地址映象方式是(A ) A.直接 B .组相联 C .段相联 D .全相联 9、 组相联映象、LRU 替换的Cache 存储器,不影响 Cache 命中率的是(B ) A.增大块的大小 B .增大主存容量 C .增大组的大小 D .增加Cache 中的块数 10、 流水处理机对全局性相关的处理不 包括(C ) A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通路

计算机仿真实验-基于Simulink的简单电力系统仿真

实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验 一. 实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库; 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用; 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法; 4)掌握开关电源的工作原理及其工作特点; 5)掌握PID 控制对系统输出特性的影响。 二.实验内容与要求 单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压0 44030 V V =∠? 。负荷功率10L P kW =。线路参数:电阻1l R =Ω;电感0.01l L H =。发电机额定参数:额定功率100n P kW =;额定电压440 3 n V V =;额定励磁电流 70 fn i A =;额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数:0.26s R =Ω, 1 1.14 L mH =,13.7 md L mH =,11 mq L mH =。发电机转子侧参数:0.13f R =Ω,1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数:0.0224kd R =Ω, 1 1.4 kd L mH =,10.02kq R =Ω,11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别 为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时,系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时,分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线,以及发电机转速和功率角的变化曲线。

G 发电机节点 V 负 荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图 输电线路 三.实验步骤 1. 建立系统仿真模型 同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子(Pm)为电机的机械功率。当机械功率为正时,表示同步电机运行方式为发电机模式;当机械功率为负时,表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下,输入可以是一个正的常数,也可以是一个函数或者是原动机模块的输出;在电动机模式下,输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子(Vf)是励磁电压,在发电机模式下可以由励磁模块提供,在电动机模式下为一个常数。 在Simulink仿真环境中打开Simulink库,找出相应的单元部件模型,构造仿真模型,三相电压源幅值为4403,频率为50Hz。按图连接好线路,设置参数,建立其仿真模型,仿真时间为5s,仿真方法为ode23tb,并对各个单元部件模型的参数进行修改,如图所示。

控制系统数字仿真大作业.

《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%。

计算机系统结构期末考试试题及其答案

计算机系统结构期末考试试题及其答案

《计算机系统结构》期末考试试卷A 卷第 2 页 共 24 页 计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷(A 卷) 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一 单选题:(10分,每题1分) 1、 ."启动I/O"指令是主要的输入输出指 令,是属于( B ) A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对(B )是透 明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指(A ) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位

置 D.组间可任意装入,组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写 后读的数据相关,则(B ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是(B) A.专属软件范畴,与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是 (C ) A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 《计算机系统结构》期末考试试卷A卷第 3 页共 24 页

通信原理大作业

通信原理大作业 1、说明 在通信原理课程中,介绍了通信系统的基本理论,主要包括信道、基带传输、调制 / 解调方法等。为了进一步提高和改善学生对课程基本内容的掌握,进行课程作业方法的改革的试点,设立计算机仿真大作业。成绩将计入平时成绩。 2、要求 参加的同学3~5人一组,选择1?2个题目,协作和共同完成计算机编程和仿真,写出计算机仿真报告。推荐的计算机仿真环境为MATLAB也可以 选择其它环境。 3、大作业选题 (1) 信道噪声特性仿真产生信道高斯白噪声,设计信道带通滤波器对高斯白噪 声进行滤波, 得到窄带高斯噪声。对信道带通滤波器的输入输出的噪声的时域、频域特性进行统计和分析,画出其时域和频域的图形。 (2) 基带传输特性仿真利用理想低通滤波器作为信道,产生基带信号,仿真验证奈氏第一准则的给出的关系。改变低通滤波器的特性,再次进行仿真,验证存在码间干扰时的基带系统输出,画出眼图进行观察。加入信道噪声后再观 察眼图。 (3) 2ASK言号传输仿真 按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK言号和高斯白噪声,经过信道传

输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。2ASK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(4) 2FSK信号传输仿真 按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(5) 2PSK信号传输仿真 按照2PSK产生模型和解调模型分别产生2PSK言号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。2PSK信号的解调选用相干解调法。 ⑹2DPSK言号传输仿真 按照2DPSK产生模型和解调模型分别产生2DPSK言号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。2DPSK信号的解调可以选用非相干解调或者相干解调法。 (7) 模拟信号的数字传输 产生模拟语音信号,进行PCM编码过程的计算机仿真。仿真发送端采样、 量化编码的过程、仿真接收端恢复语音信号的过程。按照有或者无信道噪 声两种情况分别进行仿真。

计算机仿真技术与CAD习题答案

第0章绪论 0-1 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机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。 0-2 仿真的分类有几种?为什么? 答: 依据相似原理来分:物理仿真、数学仿真和混合仿真。 物理仿真:就是应用几何相似原理,制作一个与实际系统相似但几何尺寸较小或较大的物理模型(例如飞机模型放在气流场相似的风洞中)进行实验研究。 数学仿真:就是应用数学相似原理,构成数学模型在计算机上进行研究。它由软硬件仿真环境、动画、图形显示、输出打印设备等组成。 混合仿真又称数学物理仿真,它是为了提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体,在系统研究中往往把数学仿真、物理仿真和实体结合起来组成一个复杂的仿真系统,这种在仿真环节中有部分实物介入的混合仿真也称为半实物仿真或者半物理仿真。 0-3 比较物理仿真和数学仿真的优缺点。 答: 在仿真研究中,数学仿真只要有一台数学仿真设备(如计算机等),就可以对不同的控制系统进行仿真实验和研究,而且,进行一次仿真实验研究的准备工作也比较简单,主要是受控系统的建模、控制方式的确立和计算机编程。数学仿真实验所需的时间比物理仿真大大缩短,实验数据的处理也比物理仿真简单的多。 与数学仿真相比,物理仿真总是有实物介入,效果直观逼真,精度高,可信度高,具有实时性与在线性的特点;但其需要进行大量的设备制造、安装、接线及调试工作,结构复杂,造价较高,耗时过长,灵活性差,改变参数困难,模型难以重用,通用性不强。 0-4 简述计算机仿真的过程。 答: 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。

计算机仿真实训实验报告实验1-4

实验一 熟悉MATLAB 工作环境 16电气5班 周树楠 20160500529 一、实验目的 1.熟悉启动和退出MATLAB 软件的方法。 2.熟悉MATLAB 软件的运行环境。 3.熟悉MATLAB 的基本操作。 二、实验设备及条件 计算机一台(带有MATLAB6.0以上的软件境)。 三、实验内容 1.练习下面指令: cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,load 。 2.建立自己的工作目录MYBIN 和MYDATA ,并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。 3.求23)]47(*212[÷-+的算术运算结果。 4.M 文件的建立,建立M 文件,求出下列表达式的值: ?? ????-+=++=+= 545.0212),1ln(21 185sin 2222 1i x x x z e z o 其中

5.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max、round函数的功能和用法。 四、运行环境介绍及注意事项 1.运行环境介绍 打开Matlab软件运行环境有图1-1所示的界面

图1-1 MATLAB的用户界面 操作界面主要的介绍如下: 指令窗( Command Window ),在该窗可键入各种送给 MATLAB 运作的指令、函数、表达式,并显示除图形外的所以运算结果。 历史指令窗( Command History ),该窗记录已经运行过的指令、函数、表达式;允许用户对它们进行选择复制、重运行,以及产生 M 文件。 工作空间浏览器( Workspace Browser ),该窗口罗列出 MATLAB 工作空间中所有的变量名、大小、字节数;并且在该窗中,可对变量进行观察、编辑、提取和保存。 其它还有当前目录浏览器( Current Directory Browser )、 M 文件编辑 / 调试器(Editor/Debugger )以及帮助导航/ 浏览器(Help Navigator/Browser )等,但通常不随操作界面的出现而启动。 利用 File 菜单可方便对文件或窗口进行管理。其中 File | New 的各子菜单, M-file ( M 文件)、 Figure (图形窗口)、或 Model ( Simulink 编辑界面)分别可创建对应文件或模块。 Edit 菜单允许用户和 Windows 的剪切板交互信息。 2.在指令窗操作时应特别注意以下几点 1)所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。例如: >>(10*19+2/4-34)/2*3 (回车) ans= 234.7500 2)所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。 3)%作为MATLAB注释的开始标志,以后的文字不影响计算的过程。 4)应该指定输出变量名称,否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。 5)MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示,可以直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。例如:>>format short (这是默认的) 6)MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。按下↑则前一次输入的指令重新出现,之后再按Enter键,即再执行前一次的指令。

大作业题目

控制系统仿真大作业 1、曲线拟合的Matlab实现和优化度检验 通过一个实际的例子,介绍最小二乘曲线拟合法的基本原理,对最小二乘曲线拟合法的Matlab实现方法进行研究,并给出曲线拟合Matlab实现的源程序。论述了Matlab软件在做曲线拟合时的用法,并进行曲线的拟合和相应的图像。 2、基于Matlab的液位串级控制系统 运用组态王和Matlab混合编程的方法设计了一个双容(两个水箱串联)液位串级在线控制系统,由组态王编制人机交互界面,用Matlab完成控制算法,二者通过DDE进行实时数据交换;采用串级控制策略,减小二次干扰的影响,验证其方法的有效性。 3、基于Matlab的变压器差动保护闭环仿真研究 应用Matlab建立了微机保护仿真系统,并对不同原理的变压器差动保护进行了仿真和比较.仿真系统采用积木式结构,根据微机保护的实现原理构建模块,实现保护的闭环仿真,对保护的动作过程进行分析. 4、基于MATLAB/SIMULINK的交流电机调速系统建模与仿真 根据直接转矩控制原理,利用MATLAB/SIMULINK软件构造了一个交流电机调速系统,该系统能够很好地模拟真实系统,实现高效的调速系统设计。仿真结果验证该方法的有效性。 5、基于MCGS和MATLAB的薄膜厚度控制系统仿真 以MCGS组态软件和MATLAB为平台,设计和仿真了一个薄膜厚度控制系统.MCGS完成硬件接口的设置、数据的实时采集、人机对话、以动画的方式显示控制系统的运行情况,MATLAB完成PID参数的自动整定,并利用动态数据交换(DDE)技术建立两者间的通讯.并分析其仿真结果。 6、Matlab在动态电路分析中的应用 用Matlab计算动态电路,可得到解析解和波形图.一阶电路先计算3要素,后合成解

2015数学建模选修大作业

中华女子学院 成绩2014 — 2015学年第二学期期末考试 (论文类) 论文题目数学建模算法之蒙特卡罗算法 课程代码1077080001 课程名称数学建模 学号130801019

姓名陈可心 院系计算机系 专业计算机科学与技术 考试时间2015年5月27日 一、数学建模十大算法 1、蒙特卡罗算法 该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必用的方法。接下来本文将着重介绍这一算法。 2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法 比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具。 3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题 建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo软件实现。这个也是我们数学建模选修课时主要介绍的问题,所以对这方面比较熟悉,也了解了Lindo、Lingo软件的基本用法。 4、图论算法 这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,上学期数据结构课程以及离散数学课程中都有介绍。它提供了对很多问题都很有效的一种简单而系统的建模方式。

5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法 这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中 6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法 这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。 7、网格算法和穷举法 网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。 8、一些连续离散化方法 很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。 9、数值分析算法 如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。10、图象处理算法 赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理。 二、蒙特卡罗方法 2.1算法简介 蒙特·卡罗方法(Monte Carlo method),也称统计模拟方法,1946年,美国拉斯阿莫斯国家实验室的三位科学家John von Neumann,Stan Ulam 和 Nick

《计算机仿真技术》试题(含完整答案)

、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: d[i.^= sin(^d/T)cos(^:n.) T n」n rd /T 当n =150,d..「T =1;4,- 1/2 :::.::: 1/2,绘制出函数f(.)的图形。 解: syms n t; f=((si n(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 0 05x2 5 ■ 5 2、画出函数f (x)二(sin 5x) e .- 5x cos1.5x 1.5x 5.5 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X min和函数的最小值f min . 解:程序如下 x=3:0.05:5; y=(si n(5*x).A2).*exp(0.05*x.A2)-5*(x.A5).*cos(1.5*x)+1.5*abs(x+5.5)+x.A2.5; mix_where=fi nd(y==mi n(y)); xmin=x(mix_where); hold on; plot(x,y); plot(xmi n,min (y),'go','li newidth',5); str=strcat('(' ,nu m2str(xmi n),',' ,nu m2str(mi n(y)),')'); text(xmi n,min (y),str);

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X min =4.6 , f m in = -8337.8625 3、画出函数f (x) = cos2x「e^'x — 2.5 X在口,3]区间的图形, 解该非线 并用编程求性方程 f (x) = 0的一个根,设初始点为X o = 2 . 解: x=1:0.02:3; x0=2; y=@(x)(cos(x).A2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x); fplot(y,[1,3]); Xlabel('x') Ylabel('f(x)') X仁fzero('(cos(x).A2).*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 。 4、已知非线性方程组如下,编程求方程组的解,设初始点为[1 0.5 -1].

2019-2020第2学期文检课期末大作业(1)

2019-2020学年第2学期 《文献信息检索与利用》期末大作业 姓名:吴培宇 学号:20181620310088 学院:计算机与网络空间安全学院 年级:2018级 专业:软件工程(NIIT)大数据2班 任课老师:李保红 成绩:

《文献信息检索与利用》期末大作业 一、课题名称(需包含3个及其以上的检索词,要求在学委处报备,10分) 人工智能与建构主义在计算机辅助教学中的应用 二、课题分析(10分) 1、课题来源(2分,基于兴趣,或者参与的课题,或者拟定的毕业论文) 在学习的知识中对人工智能比较感兴趣。 2、给出课题中涉及的检索词 (1)中文检索词(4分,说明检索词的拓展补充角度,所参考的平台或工具书,并截屏): 人工智能(AI): 建构主义:

计算机辅助教学(CAI): (2)英文检索词(4分,说明检索词扩充角度,所参考的平台或工具书,并截屏): Artificial Intelligence:

Constructivism: Computer Aided Instruction:

三、选择的检索工具(根据本课题可以选择哪些数据库或平台,要包括中文数据库、外文数据库、专利或发现平台、搜索引擎等)(5分) NSTL国家科技图书文献中心 EBSCO(ASC)综合学科全文数据库 Geogle搜索引擎 Bing搜索引擎 百度搜索引擎 四、制定检索式(检索式中的检索词与上述给出的检索词对应)(10分)(1)中文检索式(5分) 人工智能AND建构主义AND计算机辅助教学 (2)外文检索式(5分) Artificial Intelligence*Constructivism*Computer Aided Instruction 五、检出结果展示(15分) (1)搜索引擎检索结果截图(3分)

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