控制系统数字仿真习题.doc

26．三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:
。
26．三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:O( )。
27．四阶龙格-库塔法的局部截断误差为
。
27．四阶龙格-库塔法的局部截断误差为 O( )。
28．根据计算稳定性对步长 h 是否有限制，数值积分算法可以分为二类，分别是：
和
。
28．根据计算稳定性对步长 h 是否有限制，数值积分算法可以分为二类，分别是： 条件稳
和数学模型二大类，期中数学模型根
据数学表达形式的不同可分为二种，分别为：
和
。
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，期中数学模型根据
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．连续时间集中参数模型的常见形式为有三种，分别为：
、
和
。
9．连续时间集中参数模型的常见形式为有三种，分别为： 微分方程 、 状态方程
34. 采用数值积分方法时有两种计算误差，分别为
和
34. 采用数值积分方法时有两种计算误差，分别为截断误差和舍入误差。
。 。
35. 离散相似法在采样周期上应该满足
定理。
35. 离散相似法在采样周期上应该满足 采样（香农）定理。
36. 常用快速数字仿真算法有增广矩阵法、时域矩阵法、
和
。
36. 常用快速数字仿真算法有增广矩阵法、时域矩阵法、替换法和根匹配法。
“画出”系统框图的方式进行建模，主要用于 动态 系统的建模。
53. 控制系统仿真过程中，实现步长自动控制的前提是
。
53. 控制系统仿真过程中，实现步长自动控制的前提是 误差估计
。
54. c2d 函数的调用格式为 c2d(sys,T,＇method＇),当 method 为 tustin 时，离散化的方法
方程和
方程。
11．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。
12．系统模型根据描述变量的函数关系可以分类为
模型和
模型。
12．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。
13．仿真模型的校核是指检验
U (z)
z
，采。样周期
z2 0.3z 0.04
为 T=0.02 秒，试写出该校正环节的数字仿真模型 yn 0.3yn1 0.04 yn2 un1 。
44.为了确定控制器的结构及其参数，人们往往会提出二类优化问题，分别为：
、
和
。
44.为了确定控制器的结构及其参数，人们往往会提出二类优化问题，分别为：函数优化问
。
48. 在二维情况，正规单纯形是一个正三角形。
49. 在三维情况，正规单纯形是一个
。
49. 在三维情况，正规单纯形是一个正四面体 。
50. 单纯形是一种
寻优方法。
50. 单纯形是一种 直接 寻优方法。
51. 从计算稳定性角度分析，常见的数值积分法是
的算法，双线性替换法是
的算法，根匹配法是
的算法。
37. 一般对快速数字仿真算法有二点基本要求，分别为：
和
。
37. 一般对快速数字仿真算法有二点基本要求，分别为： 每步计算量小 和 良好的计算稳
定性
。
38. MATLAB 中，最常用的将连续系统转换成离散系统的函数为
。
38. MATLAB 中，最常用的将连续系统转换成离散系统的函数为 c2d 函数
。
的仿真模型，称之为
。
56. 将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化, 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。
简答题： 1、（本题 5 分）简述利用模型对系统进行仿真试验的原因。
• 系统尚未建立。 • 在实际系统上做试验会破坏系统的运行。 • 当人是系统的一部分时，心理作用会影响试验的效果。 • 在实际系统上做多次试验时，很难保证每次的操作条件都相同，因而无法对试验结
数、提高数值计算的精度。
32. 根据本次计算时用到的数据是否全部已知，数值积分算法可以分成二类：
和
。
32. 根据本次计算时用到的数据是否全部已知，数值积分算法可以分成二类：显式算法和隐
式算法。
33. 数值积分法步长的选择应遵循的原则为计算
及计算
33. 数值积分法步长的选择应遵循的原则为计算稳定性及计算精度。
是：
法和
法。
30. 根据数值积分算法本次计算是否是需要前面的多次结果，常见的 RK 法和 Adams 法分别
是：
单步
法和
多步
法。
31．龙格-库塔法的基本思想是用几个点上函数值的
来避免计算函数的高阶
导数、提高数值计算的精度。
31．龙格-库塔法的基本思想是用几个点上函数值的 线性组合 来避免计算函数的高阶导
22．保持器是一种将离散时间信号恢复成
的装置。
22．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。
23．零阶保持器能较好地再现
信号。
23．零阶保持器能较好地再现阶跃信号。
24. 一阶保持器能较好地再现
信号。
24. 一阶保持器能较好地再现斜坡信号。
25. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为
。
25. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为 O( )。
为
，当 method 为 matched 时，离散化的方法为
。
54. c2d 函数的调用格式为 c2d(sys,T,＇method＇),当 method 为 tustin 时，离散化的方法
为 双线性变换法，当 method 为 matched 时，离散化的方法为 零极点根匹配法 。
55. 根匹配法依据的映射关系为
（ISE）、 时间乘以误差绝对值的积分（ITAE）、时间乘以误差平方的积分（ITSE）、时间平
方乘以误差绝对值的积分（ISTAE）和时间平方乘以误差平方的积分（ITSE）。
46. 参数优化问题也称为静态优化问题，解决参数优化问题的寻优途径一般有二种：
和
。
46. 参数优化问题也称为静态优化问题，解决参数优化问题的寻优途径一般有二种：间接寻
定算法 和 绝对稳定算法 。
29. 根据数值积分算法本次计算只用到前一次的计算结果，还是需要更前面的多次结果，数
值积分算法可以分为二类，分别是：
和
。
29. 根据数值积分算法本次计算只用到前一次的计算结果，还是需要更前面的多次结果，数
值积分算法可以分为二类，分别
单步 法和 多步
法。
30. 根据数值积分算法本次计算是否是需要前面的多次结果，常见的 RK 法和 Adams 法分别
和
。
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：
和
。
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
的有机组合。
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
51. 从计算稳定性角度分析，常见的数值积分法是 条件稳定 的算法，双线性替换法是
绝对稳定 的算法，根匹配法是 绝对稳定 的算法。
52. Simulink 是 MATLAB 下的数字仿真工具，其文件类型为
，它提供了用
“画
出”系统框图的方式进行建模，主要用于
系统的建模。
52. Simulink 是 MATLAB 下的数字仿真工具，其文件类型为 .mdl ，它提供了用 鼠标
优法 和直接寻优法。
47.
目标函数 Q( ) (3 / 2)12
(1
/
2)
2 2
12
1 ，在初值点0
(2, 4)T
处的
梯度方向为
。
47.
目标函数 Q( ) (3 / 2)12
(1
/
2)
2 2
12
1 ，在初值点0
(2, 4)T
处的
梯度方向为: 11 6T 。
48. 在二维情况，正规单纯形是一个
、
和
。
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：
、
、
和
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，分别为：
、
、
和
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：
（1）对尚处于论证或设计阶段的系统进行研究，唯一的方法就是仿真。 （2）经济、安全、效率高。 （3）研究系统非常方便灵活。 4、（本题 5 分）在应用仿真技术研究系统时，为什么要进行实验设计？ 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。 5、（本题 5 分）解析法与仿真法有何不同？
和 传递函数
。
10、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为
，用数学表达式来描述系
统内在规律的模型称为
。
10、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。
11．静态模型的数学表达形式一般是
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
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。