系统建模与计算机仿真作业题目
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。
系统建模计算机仿真试卷2012级
合肥工业大学2012级研究生考试试卷2013-2014学年第2学期课程名称：系统建模与计算机仿真命题教师陈无畏考试日期2013.11.6学号研究生姓名成绩一、名词解释（每小题2分，共10分）物理仿真p170答：按照真实系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行实验的过程称为物理仿真。
物理仿真优点是：直观、形象，也称为“模拟”；物理仿真缺点是：模型改变困难，实验限制多，投资较大。
半实物仿真p173在条件允许下尽可能在仿真系统或者仿真回路中接入实物，这样更接近实际情况，从而得到更确切的信息，也称为硬件在回路中的仿真，“实时”仿真并行计算（书本是并行算法p195）并行计算（Parallel Computing）是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。
虚拟设计p207虚拟设计是以“虚拟现实”技术为基础，在CAD\CAE\CAM等技术上发展起来的，通过采用结构设计，工程分析和制造过程控制的软件或工具，达到设计制造的要求，它是产品的设计开发与加工过程在计算机上的本质体现。
多媒体仿真将数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合,并与先进的计算机通信和广播电视技术相结合,形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交互系统的仿真技术。
简答题（每题10分，共60分）1. 数学模型的作用主要可从哪两方面来表达？并用方框图来表示p17作用：首先是帮助人们加深对客观世界的认识。
其次是提高人们的决策和对客观世界的干预能力。
根据系统的动态特性，一般可对系统做哪五个分类，并简单说明。
待定非线性系统时变系统离散系统分布参数系统随机系统在建模时为何要在模型简化与精确、线性和非线性之间进行综合考虑？模型的简化与精确，线性与非线性直接关系到建模的难易程度，工程实际中投入的人力物力财力的多与少，仿真结果的精确满足与否4. 在连续系统的数字仿真中，仿真算法的选择一般考虑什么？常用的仿真算法有几种？各有什么特点？p77仿真算法的选择考虑：求解精度、求解速度、数值稳定性、能自动启步常用的仿真算法：欧拉法：速度快精度不高四阶龙格-库塔法：截断误差达到5次方，一般满足精度要求梯形法：不能自启动：离散相似法不受计算步长的限制，只要计算机不溢出，就会始终保持原来的计算精度5. 什么是实时仿真？什么情况下需要进行实时仿真？它在算法上有什么要求？答：实时仿真是指仿真模型的时间比例尺等于系统原模型的时间比例尺的一类仿真。
计算机仿真习题及答案
计算机仿真试题1．编写一个函数，使其能够产生如下的分段函数：错误！未找到引用源。
并调用此函数，绘制x=[0,+2]范围内的f(x)*f(x+2) 。
（10分）function y=f(x)if x<=2y=0.5*x;else if x>6y=0.5;else y=1.5-0.25*x;endendx=0:0.05:2;y= f(x)’*f(x+2));plot(x,y)图 1-12．已知4阶龙格-库塔算法如下：试利用该算法求解以下微分方程：（15分）本题可以调用MATLAB函数中龙格-库塔算法函数ode45，首先编写m文件：function dy=func(x,y)dy=-y+1;end再在主窗口调用此文件：[x,y]=ode45('func',[0,5],0)%这里的[0,5]为任取区间，表示方程在此范围的解。
运行结果如下:x =0.00010.00010.00020.00020.00050.00070.00100.00120.00250.00370.00500.00620.01250.01880.02510.0313 0.06270.09410.12550.15690.28190.40690.53190.65690.78190.90691.03191.15691.28191.40691.53191.65691.78191.90692.03192.15692.28192.40692.53192.65692.78192.90693.03193.15693.28193.40693.53193.65693.78193.90694.03194.15694.28194.40694.53194.65694.74274.82854.91425.0000y =0.00010.00010.00020.00020.00050.00070.00100.00120.0025 0.0037 0.0050 0.0062 0.0124 0.0186 0.0248 0.0309 0.0608 0.0898 0.1180 0.1452 0.2457 0.33430.41250.48160.54250.59630.64370.68550.72250.75510.78390.80930.83170.85150.86890.88430.89790.90990.92050.92980.93810.94540.95180.95740.96240.96690.97080.97420.97720.97990.98230.98430.98620.98780.98920.99050.99130.99200.99270.9933为只管起见，我们使用函数命令画出x-y（plot(x,y)）的关系如下图：图1-23．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：（15分）（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解：（1）a)求对应状态方程参数：num=[1 07 24 24]; den=[1 10 35 50 24]; [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) 运行结果：A =-10 -35 -50 -241 0 0 00 1 0 00 0 1 0B =1C =1 7 24 24D =故，状态方程为：.X = x+ uY=[1 7 24 24]xb)求对应零极点增益模型参数：num=[1 07 24 24]; den=[1 10 35 50 24]; [Z,P,K]=tf2zp(num,den) 运行结果如下： Z =-2.7306 + 2.8531i -2.7306 - 2.8531i -1.5388P = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000K = 1故变换后的零极点模型为： G(s)=c)求对应部分分式型：num=[1 07 24 24]; den=[1 10 35 50 24]; [R,P,H]=residue(num,den) 运行结果如下： R =4.0000 -6.0000 2.0000 1.0000P =-4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000H = []故变换后的部分分式模型为：11223644)(+++++-+=s s s s s G（2）由题给条件，知：A=[2.25 -5 -1.25 -0.5; 2.25 -4.25 -1.25 -0.25;0.25 -0.5 -1.25 -1;1.25 -1.75-10 -35 -50 -24 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 010 0 0-0.25 -0.75] B=[4;2;2;0] C=[0 2 0 2],D=0 a)求传递函数矩阵： [num,den]=ss2tf(A,B,C,D) 运行结果为： num =0 4.0000 14.0000 22.0000 15.0000 den =1.0000 4.0000 6.2500 5.25002.2500 故，所对应传递函数模型为：25.225.525.641522144)(23423+++++++=s s s s s s s s Gb)求零极点模型：num=[0 4 14 22 15];en=[1 4 6.25 5.25 2.25]; [Z,P,K]=tf2zp(num,den) 运行结果为： Z =-1.0000 + 1.2247i -1.0000 - 1.2247i -1.5000 P =-1.5000 -1.5000 -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660iK =4.0000故，零极点模型为：)866.05.0()5.1()2247.11)(5.1(4)(2i s s i s s s G ±++±++=c)求对应部分分式模型： [R,P,H]=residue(num,den) 运行结果为： 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 = []故变换后的部分分式模型为：i s ii s i s s G 866.05.03094.2866.05.03094.25.14)(+++-+-++=4．已知一单位反馈系统开环传递函数为：，试绘制系统Nyquist图，判断闭环系统的稳定性，并求其单位阶跃响应。
合工大系统建模计算机仿真试卷及答案
《系统建模与计算机仿真》研究生考试试卷一、名词解释1．系统：系统是指同类事物按一定的关系组成的整体。
它包括工程系统、非工程系统、自然系统和人工系统。
在定义一个系统时，首先要确定系统的边界，然后根据边界确定的系统的范围，边界以外对系统的作用称为输入，系统对边界以外的作用称为输出。
系统三要素：实体、属性、活动。
实体确定了系统的构成，也就确定了系统的边界；属性也称为描述变量，描述每一个实体的特征；活动定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生变化的过程。
2．物理仿真：物理仿真也称实体仿真，其仿真过程是以真实系统的物理性质和几何形状相似为基础而其他性质不变来构造系统的物理模型（物理模型是用几何相似或物理类比方法建立的，它可以描述系统的内部特性，也可描述实验所需的环境条件），并在物理模型上进行实验的过程称为物理仿真。
物理仿真优点是：直观、形象，也称为“模拟”；物理仿真缺点是：模型改变困难，实验限制多，投资较大。
3．分布交互仿真：分布交互仿真系统是一种基于计算机网络的仿真，其应用仿真理论、仿真计算机（或其他仿真设备）、通信网络、虚拟现实等技术广泛应用于军事领域，可支持作战人员训练、战术演练和武器装备论证，构造逼真的虚拟战场环境，进行作战任务的演练、指挥员训练、大规模武器系统作战效能评估等活动的先进的仿真技术。
4．并行计算：并行计算是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程，是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。
它有两种含义：①同时性，是指两个或多个时间在同一时刻发生在多个资源中；②并发性，是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生在多个资源中。
5．虚拟现实：虚拟现实通常是指采用头盔显示器、数据手套等一系列新型交互设备构造出来的用以体验或感知虚拟境界的一种计算机软硬件环境，用户使用这些高级设备以自然的技能向计算机发送各种指令，并得到环境对用户视觉、听觉、触觉等多种感官信息的实时反馈。
6．计算机仿真：利用计算机模拟真实环境进行科学试验的一种技术。
《系统建模与仿真》作业题
第1题——最小二乘法的具体应用例子[题目]已知某一单输入单输出线性系统的差分方程形式为101()(1)()(1)()y k a y k b u k b u k k ξ=--++-+但其参数1a ，0b ，1b 为未知数，且()k ξ为不相关的随机序列。
经过辨识试验，测得5组输入输出数据为(1) 1.5u =，(2) 3.8u =-，(3) 3.1u =，(4) 2.99u =，(5) 5.12u =和(1)0.8y =，(2)0.1y =-，(3)0.45y =，(4)0.34y =，(5)0.12y =。
试求出其最优参数估计。
解：编写MATLAB 程序如下：u(1)=1.5;u(2)=-3.8;u(3)=3.1;u(4)=2.99;u(5)=5.12;y(1)=0.8;y(2)=-0.1;y(3)=0.45;y(4)=0.34;y(5)=0.12;c=10000;P=diag([c,c,c]);f=[-y(1) u(2) u(1)];K=P*f'*inv((1+f*P*f'));x=K*y(3);for n=1:1:2f=[-y(n+1) u(n+2) u(n+1)];%f2P=P-P*f'*inv((1+f*P*f'))*f*P;%P1K=P*f'*inv((1+f*P*f'));%K2x=x+K*(y(n+3)-f*x);%x2end其中x 中存储最终的结果：a1=-0.023;b0=-0.018;b1=0;第2题——以M 文件的形式编写一个MATLAB 仿真程序[题目]给定被控系统模型(1)()0.8()()y k y k u k f k +=++，其中干扰()0.20.1sin 0.01f k k =+，初值(0)0.2y =，(0)0u =。
试编写一个M 文件，对该系统在PD 控制律(1)()()u k u k u k +=+∆12()[()()]{[(1)()][(1)()]}r r r u k B y k y k B y k y k y k y k ∆=-++--+-作用下的输出()y k 进行仿真，将系统的实际输出()y k 与参考输出()r y k 画在同一张坐标图上。
(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。
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。 2、简述系统仿真的依据（原理） 。 3、简述 COMSOL Multiphysics 的主要特点，它与 MATLAB 有 何关系？ 4、如果你在用 MATLAB 命令画图时，想给纵轴加上标签，但不 会拼写实现该功能的命令（见了却能认得它） ，请写出迅速找到 该命令的帮助文本的操作步骤。 5、 MATLAB 中的关系操作与逻辑操作有何特点？ 6、已知 B=[12:-1:1] 。要求： （1） 使用 reshape 函数将 B 分别变为一个 4 行 3 列的矩阵 A 和 一个 3 行 4 列的矩阵 F； （2）将 A“上下翻转”得出 C，将 A“左右翻转”得出 D； （3）求矩阵 A 与 F 的乘积 E。 请写出完成上述功能的命令及其执行结果。 7、已知一个线性定常连续系统传递函数的分子与分母多项式系 数可分别表示为：num=[5:-1:3]，den=1:9 请先用多项式运算函数求出该系统的极点向量， 再用线性连续系 统的模型转化函数求出该系统的零极点模型（本题只写命令，不 写执行结制流程命令中实现多分支控制的两种不 同命令，分支较多时用哪一种命令较好？ 9、用红色绘制曲线 y cosx x 1 。x 的取值范围为[-4,6]，均 匀取 201 个点。 要求两个坐标轴分别加上标注“x”与 “cosx+x-1”。 10、在 MATLAB 与 Simulink 中，“ode45”是什么意思？它能作 为函数调用吗？如果能，写出调用的基本格式。 11、何谓“代数环”与“过零事件”？请简述其含义。
计算机仿真与建模技术考核试卷
10.哪些因素可能导致仿真结果的误差？（）
A.模型简化的假设
B.数值计算方法的选择
C.输入数据的准确性
D.计算机硬件的限制
11.以下哪些属于系统动力学模型的基本元素？（）
A.状态变量
B.流率变量
C.辅助变量
D.常量
12.在仿真项目中，以下哪些步骤是必要的？（）
A.明确仿真目标
B.设计仿真实验
C.编写仿真程序
D.分析仿真结果
13.以下哪些软件可以用于复杂系统仿真？（）
A. AnyLogic
B. Simulink
C. LabVIEW
D. ProModel
14.哪些方法可以用来提高仿真模型的效率？（）
A.简化模型结构
B.优化算法
C.并行计算
D.减少仿真时间
15.在仿真模型的灵敏度分析中，以下哪些是常用的方法？（）
D.主成分分析
11.关于计算机仿真与建模，以下哪个说法是正确的？（）
A.计算机仿真可以完全替代实验研究
B.建模过程中，模型越复杂越好
C.计算机仿真可以节省实验成本和时间
D.计算机仿真与建模适用于所有领域
12.以下哪个软件主要用于过程建模和仿真？（）
A. Arena
B. CAD
C. MATLAB
D. Microsoft Visio
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述计算机仿真的基本步骤，并说明每个步骤的重要性。
2.描述连续系统仿真与离散事件仿真的区别，并给出各自适用的场景。
3.什么是敏感性分析？它在计算机仿真中的作用是什么？
4.解释面向对象建模中的“封装”、“继承”和“多态”的概念，并给出实际应用中的例子。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
系统建模与计算机仿真作业题目
1建立模型的步骤有：①试验设计②模型结构的确定③参数估计④模型验证，其正确顺序应该是
2什么是连续系统？什么是离散系统？并举例说明
3系统模型中进场、活动、事件的概念；
4常见的排队规则有什么？及其概念；spt；edd；fcfs；cr
5离散系统建模仿真的方法有哪些？
6Matlab中的基本命令功能：注释、清空、加减乘除计算、^；*；+；=；==等等
7怎么用实体流图法建模（Event Flow Chart）；以及该方法中的判断、过程、结束开始以及逻辑关系的符号是什么？实体流图法的绘制方法；
8制造系统中实体、状态、事件、活动的判断；
9Witness系统中，随机变量（如顾客到达时间间隔、服务事件、故障时间间隔、维修时间等）由其提供的随机分布函数生成。
请试将以下标准分布和适用情景对应起来。
机器加工时间一般采用正态分布、某机器每月发生的故障次数一般采用泊松分布、每批次产品中次品数一般采用二项分布、故障发生时间间隔一般采用负指数分布
10评价流程时间、最大延期量计算；
11约翰逊排序法的基本过程、方法和相关排序；
12Ptri网中分析库所、变迁、输入和输出函数的集合；
13Ptri网中分析使能条件；变化过程如何用矩阵的方式表达；
14基本Petri网、赋时Petri网的基本概念，各个符号的含义是什么？
15简述用层次分析法建模的步骤和方法。
16和积法（求和法）求最大特征根值的基本步骤，并会求出最大特征向量和最大特征根值。