系统建模与仿真期末大作业
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。
系统建模与仿真课后作业
目录 实验 1 CH 关联 ................................................................................................................................. 3 实验内容................................................................................................................................... 3 实验要求................................................................................................................................... 3 实验思路................................................................................................................................... 3 实验讨论................................................................................................................................... 3 实验结果................................................................................................................................... 4 实验 2 苯氯化学反应仿真器 .......................................................................................................... 6 实验内容................................................................................................................................... 6 实验原理................................................................................................................................... 6 实验思路................................................................................................................................... 7 问题 1................................................................................................................................ 7 问题 2................................................................................................................................ 7 实验讨论................................................................................................................................... 8 实验 3 心肌细胞电生理特性仿真 .................................................................................................. 9 实验内容................................................................................................................................... 9 实验原理................................................................................................................................... 9 实验思路................................................................................................................................. 11 实验结果................................................................................................................................. 11 实验问答题............................................................................................................................. 13 实验讨论................................................................................................................................. 14 附录（改进部分代码）................................................................................................................. 15 实验 1...................................................................................................................................... 15 实验 2...................................................................................................................................... 15 实验 3...................................................................................................................................... 16
系统仿真期末作业 2
洛克希德马丁太空系统公司使用 SimMechanics设计火星侦查卫星。
惊人成果： ‧在几天内就可以完成模拟模型的建立 ‧自动产生程式码更有效率
Simelectronics介绍
全球能源与交通运输基础设备领导者艾 斯敦公司(Alstom)利用 SimPowerSystems工具与与安全攸关 的电力变流器控制系统，自动生成程式 码。
连接各个组件
实体建模与仿真模拟
模型参数的设定
현 안
1.잠재 고객 1. 模型参数
• 우리 회사의 (가장 적합한) 고객은 누구인가? •包括解算器，机械环境，电环境的参数设置设定 • 그들을 유치하기 위한 방법은 무엇인가?
实体建模与仿真模拟
전 략
고객들은 우리 Site 에서电压，全桥式电路的参数设置设定 어떤 행동을 보이는가? •直流电压源，可控 PWM
2.电机输入信号
• 고객들은 우리 Site와 경쟁 Site에서 • 电机转速，机械参数的设定 어떤 태도(정부 수집,구매 등)의 차이를 보이는가?
3. 电机参数
• 반복 구매를 위한 교차 판매/상승 판매방법은? • 电流感应器，PS-Simulink 转换器的参数设定 • 고객의 방문을 어떻게 개인화 할 것인가?
惊人成果： ‧开发时间减少50% ‧自动产生无错误的程式码
Simelectronics介绍
全球材料测试专家美国英士特公司 (Instron)使用SimMechanics开发多 轴测试装置
惊人成果： ‧模拟时间快上五倍以上 ‧容易进行更精细的修改 ‧可以发现设计上的瑕疵，进而可以尽早尽量大幅改善
Simelectronics介绍
而我则利用Simelectronics工具通过 可控PWM电压和马达模块来控制电 机的电压和转速。
生产系统建模与仿真试卷
上海海洋大学试卷姓名：学号：专业班名：一．简述题（共40分）1.什么是事件在单通道排队系统中，哪两个典型事件影响系统的状态这两个典型事件分别发生时，可能会改变系统哪些状态（5分）事件是指引起系统状态发生变化的行为或者事情在单通道派对系统中的典型事件是：顾客到达和服务结束顾客到达发生，系统可能会由闲开始变为忙，可能引起队长发生变化服务结束，系统的状态可能有忙变为闲，可能引起队长发生变化2. 分析FMS（柔性制造系统）中的实体、状态、事件和活动。
要求每一项写出2个。
（8分）实体：机床、工件状态：空闲、加工事件：工件到达、加工结束活动：工件到达与工件加工开始这之间的一段事件是一个活动3．在排队模型中，假定用链表来存放排队等待服务的顾客。
链表中只有“到达时间”这样的单属性，当前CLOCK ＝10，已用空间表和可用空间表的情形见下图1，并且任何时候队列中的顾客数不会超过4位。
若已知排队系统中依次发生的事件如下表1。
请根据表1中列出的事件画出CLOCK ＝15，CLOCK ＝20，CLOCK ＝25时的已用空间表和可用空间表的情形（注意：画出的图形中必须标上行号）。
（8分）4．库存系统仿真中有哪4种类型的事件当这4种事件同时发生时，系统如何处理4种事件（4分）1 货物到达2 顾客需求3 仿真结束4 月初清库5．请问输入数据分析的基本步骤有哪些，并简述各个步骤的基本内容（6分）输入数据收集分布的识别参数估计拟合度检验6．在稳态仿真中，哪两种方法能够提高仿真结果的精度（4分）重复运行次数和增加运行长度二．计算题 （共60分）1.指数分布的概率密度函数是()⎩⎨⎧≤>=-0,00,x x e x f x λλ 试用反函数法求服从指数分布的随机数。
（10分）10分2.设a=5，c=3，M=8，取X 0=1。
（10分）（1）用混合同余法产生（0, 1）均匀分布的随机数（要求产生一个周期的随机数）。
（2）用这种方法产生的随机数要进行检验，请问一般需要对产生的随机数进行哪几种检验3．假定顾客随机地分别以1～8分钟（整数分钟）的间隔到达，到达间隔时间是1～8分钟，共计8个可能值，各个值出现的概率相等。
系统建模与仿真仿真作业结果
Simulink 仿真根据以上的分析论证，将已求得的个函数参数带入动态结构图中，初步得到图3动态结构图图3根据理论得到的各参数设计后可得到理论设计条件下输出转速曲线图4可以清楚地看出，输出转速有很大的超调最大可达84.1%,调整时长为2.65s 之久，这是我们所不能接受的速度调节器的设计参数与实际调试结果相差比较大，使系统对负载扰动引起的动态速降（升）缺乏有效的抑制能力，存在起动和制动过程中超调量大，突加（减）负载时，动态速降（升）大等缺点。
所以，我们对ACR和ASR的参数进行整定，特别是速度控制器的参数。
我+ 1们就对其作出了适当的调整，将速度控制器的传递函数改成，将电流调节器的传递函数改为当然，这是需要时间和经验的。
校正后的动态结构图如图5所示校正后的输出转速曲线如图6所示|Time cffeel 0图六电流环跟随性能仿真实验如上文所述：电流环的作用就是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，在突加控制作用时不希望有超调，或者超调量越小越好。
这就需要我们对电流环的跟随性能加以分析。
将电流环从系统中分离出来（将电枢电压对电流环影响看成是扰动）。
电流环模型如图7所示：Transfer Fcn1图7通过如下命令可以得到电流环的bode图和nyquist图以及电流环的单位阶跃响应。
[nu m,de n]=li nm od('curre nt_loop')sys=tf( nu m,de n)figure(1)margi n(sys)[mag,phase,w]=bode(sys);[gm,pm,wcg,wcp]=margi n( mag,phase,w)Figure(2)Nyquist(sys)Figure©)Step(sys)我们还可以得到以下的数据gm = 4.2925 pm =47.7281 wcg = 345.3056cp = 164.6317剪切频率3 c=164.6317rad/s；相角相对裕度S = 47.7281 °; -n穿越频率3g=345.3056rad/s 幅值相对裕度Lh=20lg (4.2925) =12.65dB27t 01 上2 」 J A 10 10 10 10 10 F 怛OuerKV HQd^k 图8电流环的bode 图图10电流环的单位阶跃响应⑥s co«3 ■….呂畫rl u 丄图9电流环的nyquist 图0D O H Di 心4甬mGm - 12 7d0 欄 ratfs) Rm _ 47 5 de 。
系统建模与仿真报告
系统建模与仿真报告姓名：葛海军学号：0411420841系统建模与仿真作业一． 产生十种随机分布的数：1．（0-1）之间的均匀分布：概率密度函数：⎩⎨⎧≤≤=其他0101)(x x P ； 产生思想：采用乘同余法产生；具体实现方法：n n ux x =+1 （mod m ）；参数：取正整数，为初始值一般取为正整数；，或一般取b b x a a u 1253203+±；m 一般取计算机的字长，其是控制所产生随机数的精度（即：小数点后的位数）； 程序（具体程序见附录）实现中取u=11，m=100000，0x 的取值是随机赋的；参数估计：在matlab 命令窗口键入y=junyun(10240)；就可以产生10240个随机数保存在向量y 中，然后再键入zhifangtu （y ，100）（调用直方图来对其进行检验），运行结果如下：然后在计算这10240个数的均值和方差在命令窗口键入z=canshu （y ），运行结果为：z=[0.50038 0.083263]其中0.50038表示所产生的数据的均值，0.083263表示所产生数据的方差，而（0-1）之间的均匀分布的随机数的数学期望为0.5，与上面所求出的0.50038很接近，方差0.083263近似与0，于是这种产生方法已经符合要求。
2．瑞利分布随机数的产生概率密度函数：⎪⎩⎪⎨⎧<≥=-000)(2222x x e x x P xσσ； 产生思想：利用直接抽样法产生；具体实现方法：a ．先调用产生（0-1）之间的均匀分布的函数（y=junyun(n)）产生一组（0-1）之间均匀分布的随机数保存在向量x 里；b ．然后作2ln z y =-；c ．另z y σ=，于是向量y 就是要产生的瑞利分布的随机数；参数估计：在matlab 命令窗口键入y=ruili(1，10240)；就可以产生10240个随机数保存在向量y 中，然后再键入zhifangtu （y ，100）（调用直方图来对其进行检验），运行结果如下：然后在计算这10240个数的均值和方差在命令窗口键入z=canshu （y ），运行结果为：z=[1.255 0.43138]其中1.255表示所产生的数据的均值，0.43138表示所产生数据的方差，而瑞利分布的数学期望计算式为：1σσ=，代入计算得： 1.253，与上面所求出的随机数的平均值 1.2555相当接近，瑞利分布方差的计算公式为：224σπ-当1σ=时代入计算得0.42920与0.43138相当接近，于是这种产生方法已经符合要求。
(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。
系统建模与仿真期末
系统建模与仿真第一章绪论1、系统是指相互联系又相互作用者的对象的有机组合。
系统包括工程系统和非工程系统，自然系统和人工系统，也可分为复杂系统和简单系统、中小系统和大系统。
2、系统具给定的边界、输入和输出，其三要素为：实体、属性、活动。
3、模型是实际系统本质的抽象和简化。
分为：物理模型和数学模型。
4、建模：为了达到系统研究的目的，用于收集和描述系统有关信息的实体。
5、仿真的意义：系统是研究对象，建模是系统特性的描述，仿真则包含建立模型及对模型进行实验。
6、根据模型类型，系统仿真分为物理仿真、数学仿真和物理—数学仿真。
7、系统仿真的步骤及基本功能：1）调研系统，明确问题；2）设立目标，制定计划；3）建立系统数学模型；4）模型校核、验证及确认；5）数据采集；6）数学模型与仿真模型的转换；7）仿真实验设计；8）编制程序，仿真实验，运行模型，计算结果；9）数据处理，统计分析；10）优化与决策。
8、仿真技术不足：建模方法尚不完善，须通过建模和仿真人员分析。
9、发展趋势：一体化建模与仿真环境。
10、研究热点：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真、internet网上仿真。
11、相似：1绝对相似：两个系统全部几何尺寸和其他相应参数在时空域上产生的全部变化都是相似的。
2完全相似：两个系统在某一方面的过程在时空域上相似。
3不完全相似：仅保证研究部分的系统相似，非研究和不要求部分的过程可能被歪曲。
4近似相似。
在某些简化假设下的现象相似。
12、系统辨识：在对被识系统进行输入和输出观测的基础上，从设定的一类系统中确定出一个与被识系统等价的系统。
（两种方式：在线辨识和离线辨识）13、系统辨识过程要解决：模型框架、模型结构、模型参数。
14、互逆的技术手段：系统辨识与系统分析。
15、系统分析：通过一系列步骤，帮助决策者选择决策方案的一种系统方法。
（五大要素：目标、替代方案、费用、模型和准则）。