自动控制系统计算机仿真》习题参考答案

《控制系统数字仿真》练习题及答案1. 单选题1. 某系统的函数关系式为y=1/（x3-2x+4），绘制x在0至10之间变化的图形，正确的是（）。

A. fplot('1/(x*3-2*x+4)',[0 10])B. fplot('1/(x.^3-2*x+4)',[0 10])C. plot('1/(x.^3-2*x+4)',[0 10])D. plot('1/(x*3-2*x+4)',[0 10])正确答案：B2. 绘制系统零极点图的命令是（）。

A. stepB. pzmapC. rlocusD. sgrid正确答案：B3. 将系统零极点形式变换为传递函数形式的命令是（）。

A. tf2zpB. ss2tfC. ss2zpD. zp2tf正确答案：D4. AUTOCAD的坐标体系，包括世界坐标和（）坐标系。

A. 绝对坐标B. 平面坐标C. 相对坐标D. 用户坐标正确答案：D5. 在MATLAB工作空间中，表示圆周率的特殊变量是（）。

A. piB. ansC. iD. eps正确答案：A6. 下列哪条指令是求矩阵的行列式的值（）。

A. invB. diagC. detD. eig正确答案：C7. 在CAD网络系统中，以下说法不正确的是（）。

A. 设计资料可以共享B. 硬件可以共享C. 电脑文件可以共享D. 可以方便管理设计进度正确答案：C8. 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=2.0000iB. a=4,b=2.0000i, c=2.0000iC. a=2.0000i, b=4,c=2.0000iD. a=2.0000i,b=2.0000i,c=2.0000i正确答案：C9. 在循环结构中跳出循环，执行循环后面代码的命令为（）。

A. returnB. breakC. continueD. keyboard正确答案：B10. figure命令的作用是（）。

控制系统计算机仿真（电子工业出版社蒋珉）参考答案说明：1．对于可以用文字或数字给出的情况，直接给出参考答案。

2．对于难以用文字或数字给出的情况，将提供MATLAB程序或Simulink模型。

目录：第 1 章绪论第 2 章连续系统数字仿真的基本算法第 3 章采样控制系统的数字仿真第 4 章控制系统优化设计与仿真第 5 章控制系统仿真建模第 6 章仿真的工程应用实例第 1 章绪论1.1 系统是被研究的对象，模型是对系统的描述，仿真是通过模型研究系统的一种工具或手段。

1.2 数学仿真的基本工具是数字计算机，因此也称为计算机仿真或数字仿真。

将数学模型通过一定的方式转变成能在计算机上实现和运行的数学模型，称之为仿真模型。

1.3 因为仿真是在模型上做试验，是一种广义的试验。

因此，仿真基本上是一种通过试验来研究系统的综合试验技术，具有一般试验的性质。

而进行试验研究通常是需要进行试验设计。

1.4 解析法又称为分析法，它是应用数学推导、演绎去求解数学模型的方法。

仿真法是通过在模型上进行一系列试验来研究问题的方法。

利用解析法求解模型可以得出对问题的一般性答案，而仿真法的每一次运行则只能给出在特定条件下的数值解。

，解析法常常是围绕着使问题易于求解，而不是使研究方法更适合于问题，常常因为存在诸多困难而不能适用。

从原则上讲，仿真法对系统数学模型的形式及复杂程度没有限制，是广泛适用的，但当模型的复杂程度增大时，试验次数就会迅速增加，从而影响使用效率。

1.5 仿真可以应用于系统分析、系统设计、理论验证和训练仿真器等方面。

1.6[]x xx21 01 000 1720 8=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---= y u注：本题答案是用MA TLAB中tf2ss()函数给出的，是所谓“第二能控标准型”(下同)。

1.7[]xx x 310001010001133=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=y u 1.8 25433)(232+++++=s s s s s s G 1.9[])(264.0368.00)()(001)(010*******.0368.1)1(k k y k u k k x x x =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=+ 1.10 仿真模型见praxis1_10_1.mdl ；MA TLAB 程序见praxis1_10_2.m 。

1控制系统计算机仿真试题一、 填空题（每空1分，共20分）1、在自动控制中，常见的数学模型可以分为（ ）模型、（ ）模型和（ ）模型三大类。

2、常用的基本算法可以分为（ ）、（ ）和（ ）三大类。

3、实时数字仿真通常是指把一个（ ）嵌入到一个具有实物模型的实际系统或仿真系统的运行过程中，这就要求仿真模型的时间比例尺必须完全等于原始模型的时间比例尺。

4、采样控制系统是用（ ）或（ ）作为系统的控制器，对连续的被控对象进行控制的一种动态系统。

5、在数学上，解决参数优化问题的途径一般有两条，即（ ）和（ ），并且可以按照一定的评判标准对优化方法进行评价。

6、控制系统参数优化设计中的目标函数一般可以分为两大类，（ ）目标函数和（ ）目标函数。

7、数学建模方法大致分为（ ）建模法、（ ）建模法和（）建模法。

8、在系统辨识中，（）是一种基本的参数估计方法。

9、在衡量作为随机变量的参数估计量的优劣时，通常基于（ ）、（ ）和（ ）三个要求。

二、判断题（每题1分，共10分）1、相邻两个离散时间点的间距h=t k+1－t k 称为计算步长或计算步距。

（ ）2、欧拉法是一种最简单的数值积分算法，由于其精度高，所以在实际中广泛使用。

（ ）3、多步法与单步法相比，要达到相同的精度，计算工作量要少得多。

（ ）4、采样控制系统是既有连续信号又有离散信号的混合系统，系统按采样周期T 重复工作，只有在采样时刻，数字控制器才有输出，完成一次控制作用。

（ ）5、为了克服梯度计算的困难，人们提出了一些不用计算梯度的优化方法，目前应用得较为广泛的是差分方程法。

（ ）6、在仿真寻优中，选择不同的参照对象会得到不同的目标函数。

（ ）7、模型与真实世界之间最重要的关系就是抽象和映射。

映射是建模的基础。

（ ）8、最小二乘法是一种经典的、有效的数据处理方法。

（ ）9、倒立摆系统是一种常见的运用反馈原理来控制一个开环不稳定系统的试验装置。

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。

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。

长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。

住在富人区的她吉林大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《控制系统数字仿真》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共10题)1.建模的要素有()。

A、目的B、方法C、过程D、验证正确答案：A,B,D2.AUTOCAD的坐标体系，包括世界坐标和()坐标系。

A、绝对坐标B、平面坐标C、相对坐标D、用户坐标正确答案：D3.数值积分法中，其计算精度p2的算法是()。

A、欧拉法B、梯形法C、四阶龙格库塔法D、以上都不是正确答案：B4.在MATLAB中有几种建立矩阵的方法()。

A、直接输入法B、通过M文件建立矩阵C、由函数建立D、通过数据文件建立正确答案：A,B,C,D5.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、利用数字键输入正确答案：D6.控制系统的建模方法大体有哪几种()。

A、机理模型法B、统计模型法C、混合模型法D、系统模型法正确答案：A,B,C7.关于MATLAB语言中，变量的命名错误的是()。

A、必须以字母开头B、可以由字母、数字和下划线混合组成，不能包含有标点符号C、变量长度应不大于63个D、字母不区分大小写正确答案：D8.系统仿真大都采用计算机程序处理和数值计算，由于计算机的字长有限，不同档次的计算机其计算结果的有效值不一致，导致仿真过程出现舍入误差()。

A、错误B、正确正确答案：B9.绘制系统零极点图的命令是()。

A、stepB、pzmapC、rlocusD、sgrid正确答案：B10.数值积分法的误差来源有哪些()。

A、初始误差B、舍入误差C、截断误差长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。

住在富人区的她D、偶然误差正确答案：A,B,C第1卷参考答案一.综合考核。

自动控制系统一、判断下面结论或言论是否正确，如果正确在该结论或言论的后面的括号内标上(√)；反之标上(╳)。

1、反馈定理告诉我们：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引入这个物理量的负反馈与给定相比较，形成闭环系统。

( )2、逻辑代数等式的左端是运动控制线路的线圈符号，逻辑代数等式的右端是运动控制线路的触点符号。

( )3、在一个连通图内，如果物体的运动轨迹的结点有N（>2）个奇数结点，那么被控物体需要使用N/2次才能不重复的走完每一条轨迹。

( )4、带电流正反馈的电压负反馈调速系统能完全取代转速负反馈调速系统。

( )5、控制系统计算机仿真的目的是：缩短控制系统的设计周期。

( )6、在Simulink仿真模型中，使用M文件S函数会增加实际用时的时间。

( )7、封装技术可以使子系统参数在修改时变的快速、隐蔽。

( )8、在双闭环调速系统中，如果在突加给定起动时电动机的电枢电流超过最大允许值，应增大电流反馈系数 ，可以降低电动机的电枢电流。

( )9、在双闭环调速系统中，当系统的固有参数一定时，电流调节器的输出U ct主要取决于转速给定U n*和负载I dL的大小。

( )10、可逆PWM变换器的电压输出波形在每个周期内一定有两种极性。

( )11、晶闸管—电动机系统需要快速回馈制动时，最佳方案是采用反并联可逆线路。

( )12、在PWM调速控制系统中，失控时间T S的大小与电网频率的高低有关。

( )13、在PWM直流调速控制系统中，大功率开关的频率越高，电枢电流也就越容易连续。

( )14、在PWM直流调速控制系统中，双极式控制方法下的电枢电流不会产生电流断续现象。

( ) 15、在带电流截止环节的转速负反馈调速系统中，如果截止比较电压发生变化，对该系统运行段的静特性没有影响。

( )16、在双闭环可逆调速系统中，任何实现无转速超调的方法，都会出现速度调节器ASR超调的现象。

( )17、在主电路中，只要没有抑制环流的电抗器，就是逻辑无环流可逆调速系统。

自动控制系统第二版课后答案第一章答案1.什么是自动控制系统？–自动控制系统是由输入部分、输出部分和控制部分组成的一种系统。

输入部分接受所要控制的对象的相关信息，输出部分根据输入信息和控制部分的指令对控制对象进行控制。

2.简述自动控制系统的几个重要特点。

–自动控制系统具有稳定性、准确性、快速性和适应性等特点。

稳定性指系统的输出变化幅度有限；准确性指输出与期望值接近；快速性指系统的动态响应能快速完成任务；适应性指系统能够对不同工况及扰动具有一定的抵抗能力。

3.什么是反馈控制系统？–反馈控制系统是一种通过对系统输出与期望值的比较，根据比较结果进行调节，实现系统稳定工作的方式。

它通过将输出信号进行反馈，与输入信号相结合，再经过控制部分的处理，对控制对象进行操作。

4.自动控制系统的主要组成部分有哪些？–自动控制系统主要由控制对象、执行部件、传感器、执行器、控制器和外部输入信号等组成。

控制对象是自动控制系统需要对其进行控制的对象；执行部件是实现控制器指令的机械或电子装置；传感器负责将控制对象的信息转换为电信号；执行器是根据控制器的指令对控制对象进行操作的装置；控制器主要是根据输入信号和控制算法产生输出指令的部分；外部输入信号是指系统工作过程中输入的干扰。

5.解释控制过程中的负反馈作用。

–控制过程中的负反馈作用主要是通过比较控制系统的输出信号与期望值，将比较结果作为参考，对控制器进行调节，使输出信号逼近期望值，从而实现控制对象的稳定工作。

6.什么是开环控制系统？–开环控制系统是一种只根据输入信号进行控制的系统，无法通过对输出信号进行反馈来调节控制过程的系统。

第二章答案1.什么是传递函数？–传递函数是描述系统输入与输出之间关系的数学模型。

它是系统输出和输入的比值，通常用符号G(s)表示。

2.传递函数有哪些常见形式？–传递函数的常见形式有分式形式、差分形式和积分形式等。

3.简述串联结构和并联结构。

–串联结构是将多个系统按照输入—输出依次链接起来，形成一个整体的控制系统。

一、数值计算，编程完成以下各题〔共20分，每题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。

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，用以快速设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术。

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。

自动控制系统习题及答案自动控制系统习题及答案自动控制系统是现代工程领域中的重要学科，它涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识。

掌握自动控制系统的理论和实践对于工程师来说至关重要。

为了帮助学习者更好地理解和应用自动控制系统的知识，下面将介绍一些常见的习题及其答案。

1. 什么是自动控制系统？自动控制系统是一种能够自动地对给定的输入信号进行处理，并产生相应的输出信号以实现特定控制目标的系统。

它由传感器、执行器、控制器和反馈回路等组成。

2. 什么是负反馈控制？负反馈控制是一种常见的控制方式，它通过将输出信号与参考信号进行比较，并根据比较结果调节系统的输入信号，使输出信号逼近参考信号。

这种控制方式能够提高系统的稳定性和鲁棒性。

3. 什么是传递函数？传递函数是描述线性时不变系统输入与输出之间关系的数学函数。

它通常用Laplace 变换表示，可以通过对系统的微分方程进行变换得到。

4. 如何计算传递函数？传递函数可以通过系统的微分方程或状态空间方程进行推导和计算。

对于线性时不变系统，可以使用 Laplace 变换将微分方程转换为代数方程，然后求解得到传递函数。

5. 什么是稳定性？稳定性是指系统在受到扰动时能够保持有限的响应，而不会发生不可控的振荡或发散。

稳定性是自动控制系统设计中一个重要的考虑因素。

6. 如何判断系统的稳定性？系统的稳定性可以通过判断系统的极点位置来确定。

对于连续时间系统，如果所有的极点实部都小于零，则系统是稳定的；对于离散时间系统，如果所有的极点模长都小于1，则系统是稳定的。

7. 什么是根轨迹？根轨迹是描述系统极点随控制参数变化的轨迹。

通过绘制根轨迹可以分析系统的稳定性、动态响应和性能。

8. 什么是频率响应？频率响应是描述系统对不同频率输入信号的响应特性。

通过频率响应可以分析系统的幅频特性、相频特性和相位裕度等。

9. 如何设计 PID 控制器？PID 控制器是一种常用的控制器，它由比例、积分和微分三个部分组成。

长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。

住在富人区的她吉林大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《控制系统数字仿真》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共15题)1.计算机辅助设计的英文缩写是()。

A、CADB、CAMC、CAED、CAT正确答案：A2.在线形图型格式的设置中，字符r表示绿色()。

A、错误B、正确正确答案：A3.仿真就是利用模型(物理模型或数学模型)代替实际系统进行实验和研究()。

A、错误B、正确正确答案：B4.欧拉法的计算精度p=3()。

A、错误B、正确正确答案：A5.在循环结构中跳出循环，执行循环后面代码的命令为()。

A、returnB、breakC、continueD、keyboard正确答案：B6.状态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()。

A、错误B、正确正确答案：A7.AutoCAD中的图层数最多可设置为()。

A、10层B、没有限制C、5层D、256层正确答案：B8.优化设计常用方法()。

A、前向反馈法B、黄金分割法C、单纯形法D、随机射线法正确答案：B,C,D9.通常仿真时多采用四阶龙格库塔法，其原因就是这种计算公式的截断误差较小()。

A、错误B、正确正确答案：B10.关于MATLAB语言中，变量的命名错误的是()。

A、必须以字母开头B、可以由字母、数字和下划线混合组成，不能包含有标点符号C、变量长度应不大于63个D、字母不区分大小写正确答案：D11.在保证计算稳定性及计算精度的要求下，尽可能选较小的仿真步长()。

A、错误B、正确正确答案：A12.为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取的措施有哪些()。

A、提高元器件和设备的可靠性B、采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力C、采用可靠性设计技术D、采用故障诊断技术正确答案：A,B,C,D13.hold命令的作用是()。

A、给图形添加栅格B、图形窗口保持C、关闭图形D、去除图形栅格正确答案：B14.微分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。

自动控制原理仿真实验课程山东大学智慧树知到答案2024年绪论单元测试1.本实验课程中所采用的实验工具为MATLAB计算软件。

A:错 B:对答案:B项目一测试1.控制系统数学模型的实验目的是（）。

A:掌握多环节串联连接时整体传递函数的求取方法 B:掌握多环节反馈连接时整体传递函数的求取方法 C:掌握用MATLAB创建各种控制系统模型 D:掌握多环节并联连接时整体传递函数的求取方法答案:ABCD2.运用Matlab创建控制系统数学模型实验中介绍了（）个实验原理。

A:4个 B:2个 C:5个 D:3个答案:C3.Feedback（）与Cloop（）函数中的sign参数表示的意义是不一样的。

（）A:错 B:对答案:A4.用Matlab将传递函数转换为零极点形式的程序代码是（）。

A:num=[1,3,2,1,1]; den=[1,4,3,2,3,2];G1=tf(num1, den1); G=zpk(G1)B:num1=[1,3,2,1,1]; den=[1,4,3,2,3,2];G1=tf(num, den1); G=zpk(G1)C:num1=[1,3,2,1,1]; den1=[1,4,3,2,3,2];G1=tf(num, den); G=zpk(G1)D:num=[1,3,2,1,1]; den=[1,4,3,2,3,2];G1=tf(num, den); G=zpk(G1)答案:D5.用Matlab将传递函数表达式转换成多项式的程序代码是（）。

A:num= [15, 45]; den=conv(conv([1,1],[1,5]),[1,15]); G=tf(num1, den1)B:num= [15, 45]; den=conv(conv([1,1] [1,5]) [1,15]); G=tf(num, den) C:K=15;Z=[-3]; P=[-1;-5;-15]; G1=zpk(Z,P,K); G=tf(G1) D:K=15; Z=[-3]; P=[-1;-5;-15];G=zpk(Z,P,K)答案:AC项目二测试1.典型环节模拟方法及动态特性的实验目的是（）。

《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 stepy=0.8; % set initial valuefor 1=1:10;尸y-y拿dt; yl (i+l)=y;endt=0:0. 1:1; yl (1)=0. 8;plot (t,yl)2-4用二阶龙格库塔法对2・3恳求敬值解.并且比较两种方法的结杲.解：•入以下语句 dt=O. 1: X set rtopy=0. 8. kl=-0. 8; k2=-0. 8. X set initial value for i«l: 10;y=y+(dt/2)•(kl+k2); k2=-y. yl(i*l)=y; endt=0:0. 1:1, yl (1)=0. 8.plot (t^yl) 经过比较两种方法的结杲•发现它们几乎汉有什么差别•2<X)3-1編写两个m 文件.分别使用for 和Mhile 循环语句计算工mi解：■入语句A=(l 0 2;1 1 3;3 1 2); B=(2;l;l]; X=inv(A) *B3-3已知矩阵"0 1 3'■ ■2 1 8A= 1 2 1,B= 4 1 4.5 4 23 3 2 ■ ■试分别求出A 阵和B 阵的秩、转豪、行列式.逆矩阵以及特征值.解■第1个m 文件，尸0;for k=l:200;尸s+k'3;enddispCThe SUM is*), s5=0; k=l;Th© sum iswhile k<=200;s=s+k"3; k=k+l; s =enddispCThe is 9), s 4040100003- 2求解以下钱性代敷方程:计算结果0.4000 -1.80000. 8000 绘制的曲践图第2个m 文件 运行结果祁是求矩阵的秩、行列式.逆矩阵、特征值的函效分别为* rank(), det( ), inv( ), ei R ( )•求矩阵转覽的命令为S0 1 5求出A 阵的秩为3、转事为A = 1 2 4 、行列式为-15、逆矩阵3 1 2 ■ ■■ 0 -0.6667 0.3333"6.1926'A'* = -0.21 -0.2 以及转征值eig(A) =-30.4033330.06670.8074 ■ ■2 4 3求出 R 阵的秩为3、转■为B r = 113、行列式为56、逆矩阵8 4 23-4对于3・3題中的A 阵和B 阵.在Command 窗口中分别求出C 二AS D 矩阵为A 中每个元 素平方俎成的矩阵、E 矩阵为A 阵杲以B 阵、F 矩阵为A 阵和B 阵敷组桑积(即，对应元素分别 相桑的积构成的矩阵). 解：输入命令，：=A '2 ,XA.・2 , E=A*B , F=A. »B ,计算结果为 c =D =E =F =16 14 7 0 1 9 13 1010 0 1 24 7 9 7 14 1 13 a18 4 2 4 14212392516♦321560,151243- 5已知某系统的闭环传逼函效①(S)如下，试用mots (〉命令来判斷系统的稳定性.3r + 23 + 5<j>( $)= ----------------------------s 5 + 2/ +4$' +5/ + 7$+ 6解*输入命令R=roots([1 2 4 5 7 6]) 计算结果如下.礙统不■定0.4477 + 1.390810.4477 ・ 1. 3908丄 -0. 8749 + 1.29921 -0. 8749 ・ l ・2992i -1. 1457-0.1786 B> 0.07140.1607 0.3929-0.0714-0.3571 0.4286-0.0536 -0.0357以及特征值eig(B)91606-2.0803+1.3363/ -2.0803-1.3363]3.6求期矩阵3 6+—的转置口与共純转置5解・输入语句C=[l+3<i 5-i 7+3»i;6+2<i 3+2“ 4-3<i];C1=C・‘C2=C计算结果Cl =C2 =1. 0000+ 3. OOOOi 6. 0000 +2. OOOOi 1.0000 -3. OOOOi 6.0000 - 2.OOOOi5. 0000-1.OOOOi 3. 0000 + 2. OOOOi 5.0000 + 1.00001 3.0000 - 2.000017. 0000+ 3.OOOOi 4.0000 - 3.OOOOi7.0000 - 3.00001 4.0000 + 3.000014-1某系统的传址函效为l・3y' + 2s + 3^"?+0.5?+1.2J +1使用MATLAB求出状杏空间表达式和零极点模型.解：■入语句sy»=tf(I1.3 2 3Ml 0.5 1.2 1]);|/VB.CJ)]-tCss(11.3 2 3].[1 0.5 1.2 1])i乙P.K)=lCzp([l・3 2 3).(1 0.5 1.2 ID计算机返回1.3000表明该系统的状杏空间表达式为该系统的手极点模型为C(・)_ 13(s + 0 7692 -1.311)(5 + 0.7692 +131/)(3 - 0」153 -1」6427)(5 — 0」1534 1」642/)(y + 0.7307)-0.5000 ・ 1.2000 -1.00001.0000 0 00 1.0000 0 -0.7692 十1.3100!•0.7092 ・ l.JlOOiP«0.1153^1.164210.1153 ・ l」642i•0.7307-0.5 1-1.2-「0X +丁0■1■■UMXX) 2.0000 3.0000 QX =4-2某单■入单输出系统* y + 6y+lly + 6y = 6//试求该系统状杰空间表达式的对角域标准形. 解，输入语句G-tf (⑹ J16116D ； G1=cimorUG ,'mod 汕)计算结果表明该系统状杰空间表达式的对角线标准形为n-d =A-[«l 0 1;1 -2 0;0 0 ・3]； B-(0;0;l]; 0(1 1 [fkdHrftflABC.D)0 -0.0000 1.0000 3.0000i 6 1165- 1基一单位负反馈控制系统.其开环传递函数为它的输入信号为r(/) = 2x|(/-o.5),试便用Shmilink 构造其仿真模型，并且观農其响应曲枚. 解：在Simulink 环境下构造仿真模型如下阶跃信号(Step)的设覽如下xl x2 X3 xl -3 0 0 X2 0 -2 0 x3 0 0 -1xl -7.762 x2 -9.798 X3 2.872Xl X2 X3yl 03865 0.61241.044■-3 0■ 0 -7.762"x0 一2 0 X + -9.7980 ■ 0-1 ■2.872 ■ ■y = [-0.3865 0.6124 L044]X■-1 0 1■()■1 -2 0 X +0 0■-3 ■1 •解：输入语句>• = [1 1 ()]X计算结果表明该系统的传递函效为G(S)=£ + 3f +6J 2+ 丨 ls +6s(s + l)4-3咬出以下系统的传遥函数响应曲找如下Step (hitput ■plilalexpiet vector pat&retcis <: l-£ .J• ■ ■• ■■.■■■■..■■■■•■••■■■■•■■■■■■■■■■■■■■■■■•■■■■・/ EmbU “ro crocstntd«t«eUon5-2 *5-1 fl 中的闭环控制系统封装成一个子系统.解：按住飢标右犍拖拽，方框包括了闭环系统部分.松开右键后.透择-create subsystem*,建立了系统模塑以及子系统模型如下.6- 1分别采用求取特征值的方法和李亚普诺夫第二法判别下面系统的稳定性•■_3 0 ■1■■ 一。

实验一 1、（教材P37页 例2.1）已知一阶微分方程：试编写程序，用欧拉法求 ，即的值；并画出图形。

解：程序如下： clc clearTf=input('仿真时间Tf='); %输入仿真时间 h=input('计算步长h='); %输入仿真步长 x0=1/3; t=0; x=x0; %输入初始值 for i=1:Tf/h K1=-30*x0; x1=x0+h*K1;x=[x;x1]; %变量以向量形式保存t=[t;t(i)+h]; %对应时刻以向量形式保存 x0=x1; end[t,x] %以数据形式输出 plot(t,x) %以曲线形式输出 所绘图形如下：00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6-0.2-0.10.10.20.30.40.5X: 1.5Y: 3.104e-0102、2. （教材P79习题2.5）已知系统的状 态方程和输出方程为： 式中 u(t)=1(t)。

初始条件为： x1(0)=x2(0)=x3(0)=0。

取h=0.05， 试用RK4法求t=0.5时的y 值。

解：程序如下：05.0,3/1)0(,30==-=∙h y y y )5.1(=t y 30y ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡321321321]0 0 1[1040 0 0 121 0 190 18x x x y u x x x x x xclc clear u=1;x0=0; t=0;y=0; x0=[0;0;0];A=[-8 1 0;-19 0 1;-12 0 0]; B=[0;4;10]; C=[1 0 0];Tf=input('仿真时间Tf='); h=input('计算步长h='); x=x0;for i=1:Tf/h K1=A*x+B*u;K2=A*(x+h*K1/2)+B*u; K3=A*(x+h*K2/2)+B*u; K4=A*(x+h*K3)+B*u;x=x+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6; y=[y;C*x]; t=[t;t(i)+h]; end yplot(t,y)所绘图形如下：051015202530350.10.20.30.40.50.60.70.80.900.050.10.150.20.250.30.350.40.450.500.050.10.150.20.25X: 0.5Y: 0.22013、已知系统的传递函数， 试求其状态方程及输出方程。