《计算机控制仿真与应用(Multisim)》模拟题目

习题参考答案：5.1 建立共射放大电路如图1所示。

XSC1图1 共射放大电路（1）静态工作点测量：执行菜单命令Simulation/Analysis ，在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point ，在弹出的对话框中的Output V ariables 选项卡中选择1、2、4节点作为仿真分析节点。

单击Simulate 按钮，得到在图示参数下的静态工作点的分析结果，如图2所示。

图2 静态工作点从结果来看，集电极电流I CQ=1.08722mA，放大电路的U ce=V4—V1=6.45518—1.21295=45.24223V，电源电压为12V，可见该电路的静态工作点合适。

（2）交流放大倍数测量：单击Simulate下的Run按钮，双击示波器XSC1，得到如图3所示的输入输出波形。

图3 单管共射放大电路输入输出波形从图3可以看出，在测试线1处，当输入信号电压幅值为4.998mV时，输出信号幅值为-98.881mV，并且输出电压没有失真，电压放大倍数Au=Uo/Ui=-98.881/4.998≈-19.78 （3）测量输入电阻：删除虚拟双踪示波器，在放大电路的输入回路接电流表XMM1和电压表XMM2。

在放大器的输入端串接一个1k的电阻R7作为信号源的内阻，连接后的电路如图4所示。

图4 输入电阻测量双击虚拟电流表，将它切换在交流电流档，双击虚拟电压表，将它切换在交流电压档，开启仿真开关，测得的数据如图5所示，电压为2.622mA，电流为913.663nA，那么输入电阻为Ri=Ui/Ii≈2.54kΩ。

图5 输入电阻测量结果（4）输出电阻测量：将图1电路中的信号发生器XFG1短路，负载R6开路，在输出端接电压源、电压表和电流表，连接后的电路如图6所示。

图6 输出电阻测量双击虚拟电流表，将它切换在交流电流档，双击虚拟电压表，将它切换在交流电压档，开启仿真开关，测得的数据如图7所示，电压为707.106mV，电流为152.491uA，那么输出电阻为Ro=Uo/Io≈4.64kΩ。

Multisim简介一、Multisim教学版安装步骤1、启动安装：打开Multisim目录，双击执行Setup程序，启动安装。

安装过程将出现一系列对话框，包括检查系统环境、版权申明、更新系统说明、更新系统文件等。

2、重新开机。

3、重新启动：重新开机后，安装程序并不会继续执行安装，必须重新启动安装程序，按钮，选择程序/Startup/Continue Setup，安装程序重新启动。

4、输入相应序列号：安装程序重新启动后，第一阶段出现过的界面和对话框还会一次出现，按以上相应步骤执行。

其中Serial一项需要从Multisim2001目录中打开SN.txt文件查找到相应序列号填入。

二、运行MultisimMultisim安装后如果不启动输入交付码（Release Code），将受到15天的使用限制，即使重新安装也于事无补。

因此安装后应尽快启动并输入交付码。

用鼠标左键双击桌面上的“Multisim”，或者点击“开始”—〉“程序”—〉“Multisim”。

出现图1所示的启动画面。

在该画面中点击“Enter Release Code”，从Multisim目录中打开SN.txt文件查找到相应的交付码填入，点击Continue即可进入Multisim窗口。

图1 启动画面Multisim窗口界面主要包括以下几个部分：菜单栏：系统工具栏：设计工具栏：元器件箱（在界面的最左边）：仪表工具栏（在界面的最右边）：三、元器件箱元器件箱在界面的最左边按列排放，包括14个元器件库，其中模拟电路常用库为电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟元件库，简介如下：电源库：开关电源/信号源。

基本元件库：如电阻器、电容器、电感器等常用的元件。

二极管库：包括各种二极管、闸流体及桥式整流器等。

晶体管库：包括双极性晶体管(BJT)、场效晶体管(FET)。

模拟元件库：如运算放大器等。

四、虚拟仿真仪表仪表工具栏在界面的最右边按列排放，包括11种虚拟仪器，其中模拟电路测试常用仪表为数字万用表、函数发生器、示波器、波特图仪，简介如下：波特图仪。

Multisim练习题一、基础电路分析1. 绘制并分析一个简单的电阻串联电路，计算总电阻和电压分配。

2. 绘制并分析一个简单的电阻并联电路，计算总电阻和电流分配。

3. 分析一个包含电阻、电容和电感的串联RLC电路的频率响应。

4. 分析一个包含电阻、电容和电感的并联RLC电路的频率响应。

5. 绘制并分析一个交流电路中的串联RLC电路，计算谐振频率和谐振阻抗。

二、模拟电路设计6. 设计一个简单的放大电路，包括输入电阻、输出电阻和增益。

7. 设计一个交流放大电路，分析其频率响应和带宽。

8. 设计一个运算放大器电路，实现加减乘除运算。

9. 设计一个电压比较器电路，分析其传输特性。

10. 设计一个滤波器电路，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。

三、数字电路设计11. 设计一个简单的逻辑门电路，包括与门、或门、非门、异或门等。

12. 设计一个触发器电路，包括D触发器、JK触发器、T触发器等。

13. 设计一个计数器电路，实现二进制计数和十进制计数。

14. 设计一个寄存器电路，包括移位寄存器和计数寄存器。

15. 设计一个简单的微处理器电路，实现基本的数据处理功能。

四、电源电路设计16. 设计一个直流稳压电源电路，包括整流、滤波和稳压部分。

17. 设计一个交流稳压电源电路，分析其稳压原理。

18. 设计一个开关电源电路，分析其工作原理和效率。

19. 设计一个充电器电路，实现恒压和恒流充电。

20. 设计一个太阳能充电器电路，分析其充电效率和稳定性。

五、综合电路设计21. 设计一个简单的温度控制器电路，实现温度的测量和控制。

22. 设计一个超声波测距器电路，分析其测距原理。

23. 设计一个无线充电器电路，实现无线能量传输。

24. 设计一个智能家居控制系统，包括灯光控制、窗帘控制等。

25. 设计一个基于Multisim的模拟电子钟电路，实现时间显示和闹钟功能。

六、信号处理与分析26. 利用Multisim设计一个傅里叶变换电路，分析信号的频谱。

第一章绪论1.什么是计算机控制系统？它主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？计算机控制系统是利用计算机（包括其他多种控制器）来实现生产过程或运动对象自动控制的系统。

计算机控制系统主要由控制系统和被控生产过程对象两大部分组成。

控制系统又包括硬件和所匹配的软件。

2.简述计算机控制系统的控制过程。

实时数据采集：利用检测、变送装置，实时地对被控制量的瞬时值进行采集和输入。

实时控制决策：对采集、输入的数据进行比较、分析和处理，并按照预定的控制策略（算法）进行运算，产生决策信号。

实时控制输出：根据决策信号实时控制执行机构，实现对被控制对象的控制任务。

3.计算机控制系统的典型形式有几种？各有什么特点？(1)操作指导控制系统QICS:优点:结构简单、控制灵活和安全。

缺点:由人工控制,速度受到限制，不能控制对象。

(2)直接数字控制系统DDCS：优点:实时性好、可靠性高和适应性强。

(3)监督控制系统SCCS：优点：生产过程始终处于最有工况。

(4)集散控制系统:优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

(5)现场总线控制系统:优点:与DOS相比降低了成本,提高了可靠性。

(6)计算机集成制造系统4.试列举计算机控制系统的最新发展趋势，说明研究计算机控制系统的重要性。

大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性价比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛，并逐渐向智能化、网络化和集成化的方向发展。

5.略6.略第三章硬件设计基础1.请说出计算机控制系统常用的主控制器有哪些？各有什么特点？在计算机控制系统中，常用主控制器包括：工业控制计算机（IPC）、可编程序控制器（PLC）、智能工业调节器、数字信号处理器（DSP）、单片机（MCU)、ARM处理器等。

IPC:性能可靠、软件丰富、价格低廉。

PLC:可靠性高，抗干扰嫩力强，硬件配套齐全，功能完善，易学易用：系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低。

控制系统数字仿真模拟题在控制系统数字仿真模拟中，我们将通过几个案例来展示数字仿真在控制系统设计和分析中的重要性和应用。

案例一：PID控制器调节系统在这个案例中，我们将模拟一个PID控制器调节系统。

首先，我们需要建立一个被控对象的数学模型，可以是一阶或二阶系统。

然后，我们根据实际的控制需求来确定PID控制器的参数。

接下来，我们使用数字仿真软件，比如MATLAB/Simulink来搭建系统模型，将被控对象和PID控制器连接起来并进行仿真。

通过改变PID参数的值，我们可以观察系统响应的变化并优化控制性能。

案例二：状态空间控制系统在这个案例中，我们将研究状态空间控制系统的数字仿真。

状态空间方法是一种描述系统动态特性的有效工具。

我们首先需要得到系统的状态空间表示，包括状态方程和输出方程。

然后，我们使用数字仿真软件来模拟系统的时间响应和频率响应。

通过改变初始状态和控制输入信号，我们可以观察系统的状态变化和输出响应。

通过数字仿真，我们可以更好地理解状态空间控制系统的特性和优化控制策略。

案例三：数字滤波器设计数字滤波器在控制系统中扮演着重要的角色。

在这个案例中，我们将研究数字滤波器的设计和性能评估。

首先，我们需要确定滤波器的类型，如低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器。

然后，我们可以使用数字仿真软件来设计和仿真滤波器的频率响应和时域响应。

通过改变滤波器的参数，我们可以优化滤波器的性能和滤波效果。

通过上述案例，我们可以看到数字仿真在控制系统设计和分析中的重要性和灵活性。

它可以帮助工程师在设计前进行系统验证和仿真调试，避免了实际搭建系统的成本和风险。

数字仿真还可以快速优化控制策略和参数，提高系统的性能和鲁棒性。

因此，掌握数字仿真工具和方法对于控制系统工程师来说至关重要。

总结起来，数字仿真在控制系统设计和分析中具有重要的作用。

通过合理利用数字仿真软件和工具，工程师可以更好地理解系统的特性和优化控制策略。

数字仿真可以帮助工程师提高工作效率，节省成本，并减少了实际试验的风险。

《Multisim电路仿真》期末考试试题1一、选择题（每题2分，共20分）1、在Multisim中，下列哪个组件代表电阻？A.电池B.灯泡C.电源D.电容器2、在Multisim中，下列哪个按钮可以创建一个新的电路图？A. File -> NewB. Edit -> NewC. View -> NewD. Component -> New3、在Multisim中，下列哪个属性可以用来设置电路组件的颜色？A. VoltageB. ResistanceC. CurrentD. Color4、在Multisim中，下列哪个组件可以用来表示开关？A. TransformerB. JumperC. SwitchD. Connector5、在Multisim中，下列哪个属性可以用来设置电路的背景颜色？A. GridB. ColorC. ScaleD. Voltage6、在Multisim中，下列哪个按钮可以用来放大电路图？A. +B. -C. XD. Y7、在Multisim中，下列哪个组件可以用来表示电容器？A. ResistorB. DiodeC. CapacitorD. Inductor8、在Multisim中，下列哪个属性可以用来设置电路组件的大小？A. VoltageB. ResistanceC. SizeD. Current9、在Multisim中，下列哪个按钮可以用来旋转电路图？A. RB. LC. SD. W10、在Multisim中，下列哪个组件可以用来表示电源？A. GeneratorB. ResistorC. DiodeD. Capacitor基于MULTISIM仿真电路的设计与分析引言电路分析是电子和电气工程领域的基础，对于电路的设计、优化和故障排除具有重要的意义。

本文将通过使用MULTISIM软件，对电路进行分析、设计和仿真，以探讨电路分析的方法和技巧。

电路分析电路分析是电子工程的基础，包括电路模型的建立、参数计算和优化分析等。

1. 请编写一个M-函数，用来实现级数和!!3!2132n xx x x S n+++++=并利用该M-函数计算n = 学号末2位数+5，x = n/50时S 的值。

2. 已知系统的框图如下图所示，请推导出从输入信号r(t)到输出信号y(t)的总系统模型。

3. 已知单位负反馈控制系统的被控对象及控制器的传递函数分别为 )20/1)(5.0/1()2/1(30)(s s s s s G +++=， )23)(5()3)(5.1(100)(++++=s s s s s Gc试判断系统的稳定性，并用时域响应检验得出的结论。

4. 考虑简单的线性微分方程)3/4sin(2430453''')3()4(π++=++++--t e e y y y y y tt ，且方程的初值为y(0)=1,2/1)0()0('''==y y ,2.0)0()3(=y ,请用Simulink 搭建起系统的仿真模型，并绘制出仿真结果曲线。

5. 请编写一个M-函数，用来实现级数和nx x x x S n+++++= 32132并利用该M-函数计算n = 学号末2位数+5，x = n/50时S 的值。

6. 已知系统的框图如下图所示，请推导出从输入信号r(t)到输出信号y(t)的总系统模型。

7. 已知单位负反馈控制系统的被控对象及控制器的传递函数分别为 )20/1)(5.0/1()2/1(30)(s s s s s G +++=， )23)(5.1()3)(1(100)(++++=s s s s s Gc试判断系统的稳定性，并用时域响应检验得出的结论。

8. 考虑简单的线性微分方程)4sin(2430453''')3()4(t e e y y y y y tt --+=++++，且方程的初值为y(0)=1,2/1)0()0('''==y y ,6.0)0()3(=y ,请用Simulink 搭建起系统的仿真模型，并绘制出仿真结果曲线。

《控制系统仿真》期终考查试题学生姓名：学号：班级：自动化101学院：电气工程学院老师：吴钦木2013 年12 月24 日一、程序设计题(给出程序和运行结果) 1、请编程实现求取满足12010mi i =>∑的m 的最小值。

答：>> mysum=0; >> for m=1:2010 mysum=mysum+m;if(mysum>2010)break;end end >> m m =63 >>2、已知多项式21()359f x x x =-+,22()41f x x x =+-,试编程求312()()()0f x f x f x =⨯=的解，并找出其解大于零的值。

答：>> p1=[3 -5 9]; >> p2=[1 4 -1]; >> p=conv(p1,p2); >> x=roots(p); >> b=x>0; >> c=x(x>0) c =0.8333 + 1.5184i 0.8333 - 1.5184i 0.2361 >>二、作图题(给出程序和运行结果)1、 已知220s in 100U t π=（伏）, 23)B U t ππ=+（伏）,43)C U t ππ=+（伏）,0t =~0.1（秒），请利用MA TLAB 软件在一个图形界面的三个不同区域分别绘制A U ,B U ,C U 相对于时间t 的波形，并要求图形区域有栅格。

答：>> t=0:0.001:0.1;ua=220*sqrt(2)*sin(100*pi*t); subplot(3,3,1); plot(t,ua); gridub=220*sqrt(2)*sin(100*pi*t+2*pi/3);subplot(3,3,2); plot(t,ub); griduc=220*sqrt(2)*sin(100*pi*t+4*pi/3); subplot(3,3,3); plot(t,uc); gridA U ,B U ,C U 相对于时间t 的波形2、 已知一系统的传递函数为325()362s G s s s s +=+-+试利用MA TLAB 建立系统的零极点传函表达式和状态空间表达式，并绘制出系统的单位阶跃响应图。

模拟电子电路multisim仿真1.1 晶体管基本放大电路1.1.1 共射极基本放大电路按下图搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项（Circuit/Schematic Option ）中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等。

1. 静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量）分析结果表明晶体管Q1工作在放大状态。

2. 动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入，输出波形。

由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。

再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。

3. 参数扫描分析在上图所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻R1的阻值大小直接决定了静态电流IC 的大小，保持输入信号不变，改变R1的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。

选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为R1，参数为电阻，扫描起始值为100k，终值为900k，扫描方式为线性，步长增量为400k，输出节点5，扫描用于暂态分析。

４.频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为1Hz，终止频率为1GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点5做输出节点。

由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压VI为幅值5mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为0.5V，中频电压放大倍数约为100倍，下限频率（X1）为14.22Hz，上限频率（X2）为25.12MHz，放大器的通频带约为25.12MHz。

Multisim 仿真习题一、运放电路仿真习题1 反相放大电路如图1-1所示，运放采用741，电源电压V +＝＋12V ，V －＝－12V ，R 1＝10k Ω，R 2＝100k Ω。

（1）当v i ＝0.5 sin(2π×50t )V 时，绘出输入电压v i 、输出电压v O1和输入电流i o 的波形；当v i ＝1.5 sin(2π×50t ) V 时，绘出v i 、v O 的波形；（2）作出该电路的传输特性v O ＝f （v i ）。

v O图1-12 电路如图1-2（a ）所示，设电路中R 1＝12k Ω，R 2＝5k Ω，C ＝4μF ，反相输入端与输出端之间并联一电阻R 3＝1M Ω，运放采用LF411。

电容C 的初始电压v C （0）＝0，输入电压v i 幅度为＋5～－5V ，占空比为50%，频率为10Hz 的方波，如图1-2（b ）所示。

试画出电压v O 的波形；当R 3＝∞时，画出电压v O 的波形。

(a)v i /＋－(b)图 1-2二、二极管电路仿真习题1 电路如图2-1所示，R = 1k Ω，V REF = 5V ，且I S = 10nA ，n = 2。

试分析电路的电压传输特性v O = f （v I ）；若输入电压v I = v i = 10sin ωt V ，求v O 的波形。

（D为1N4148）。

图 2-12 电路如图2-2所示，稳压管选用1N4733（V Z = 5.1V，I Z(max) = 178mA，I ZT=49mA），若输入直流电压V I = 10V，R = 30Ω，输出稳压值V O = 5.1V，试分析稳压电路的电压不小于5V时，输出电流的范围。

R L图2-2三、MOSFET放大电路仿真习题1 CMOS共源放大电路如图3-1所示，将电流源I REF换成电阻R REF。

设所有MOS管的|V T|=0.8V，λ=0.01V-1。

NMOS管的K′= 80μA/V2，（W/L）T1 =15；PMOSn管的K′= 40μA/V2，（W/L）T2、T3=30，V DD=5V。