计算机仿真复习重点

1、计算机仿真复习资料一 . 填空：1. 系统的三特征：整体性，相关性，隶属性2. 虚拟现实技术的三大基本特征：沉浸感，交互性，想象力3. 系统建模的三种方法：机理建模法，实验建模法，综合建模法4. 组成系统的三要素：实体，属性，活动5. 建模三要素：目的要明确，方法要恰当，结果要验证6. 一阶微分方程的形式：微分方程组，矩阵形式，状态空间表达式7. 系统实验研究的方法：解析法，实验法，仿真实验法8. 虚拟现实系统的组成：感知设备，表现装置，计算机系统，人机交互设备，网络设 备9. 系统相似是指：几何相似，环境相似，性能相似，思维相似，生理相似10. 仿真实验法所遵循的原则是相似原理. 简答题1.

2、 什么是CAD技术？控制系统 CAD可以解决哪些问题？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。此外，自适应控制，自校正控制以及最优控制等现代控制测略都 可利用CAD技术实现有效的分析与设计。2. 系统的试验方法有哪些？ 答：有解析法，实验法和仿真试验法。解析法 是指运用已掌握的理论知识对控制系统进行理

3、论上的分析计算。实验法 是指对已存在的系统， 利用仪器仪表对其进行正常信号的测试来确定系统的 性能。仿真实验法 是指在模型上所进行的系统性能分析与研究的试验方法。3. 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

4、) 易于和实物相连。4. 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。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。5. 数字模型的表现形式有哪些，他们之间的转换关系？ 答：数字模型的表现形式有：微分方程，状态方程，传递函数，零极点增益和部分 分式五种形式，他们之间可以通过函数转关系进行转换；微分方程与传递函数模型 参数向量完全一样。传递函数和零极点增益： z,p,k=tf2z

5、p(num,den)num,den=zp2tf(z,p,k); 状态方程与传递函数转换num,den=ss2tf(A,B,C,D); A,B,C,D=tf2ss(num,den) 状态方程与零极点增益形式转换z,p,k=ss2zp(A,B,C,D) A,B,C,D=zp2ss(z,p,k) 部分分式与传递函数之间的转换r,p,h=residue(num,den) num,den=residue(r,p,h)6. 系统仿真是什么样的一门科学？答 ：所谓系统仿真( system simulation )，就是根据系统分析的目的，在分析 系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过

6、程的、 且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获 得正确决策所需的各种信息的一门科学。7. 仿真精度与哪些因素有关？怎么减小误差？ 答：仿真结果的精度主要受三项误差的影响：1) 截断误差：由算法本身的精度阶次所决定2) 舍入误差：由计算机字长所决定3) 累积误差：有以上两项误差随计算时间的长短算，累计情况所定这些误差都与计算步长 h有关，h越小，截断误差越小，而舍入误差又希望 h取 大，为了达到最小的误差， 通常取解微分方程的步长与离散方程的步长之差为解微 分方程步长的十分之一。计算题系统结构图如图 4-48，写出该系统的联结矩阵 W和W0，并写出联结矩阵非零元素阵

7、解：根据图4-48中u，yj拓扑连结关系，可写出每个环节输入ui受哪些环节输出 yi的影响，现列如入下：Ui=yoU2=yi -y9U3=y2U4=y3 -y8U5y4*U6=y5 -yioU7y6U8y 6U9y7iUi0=y7把环节之间的关系和环节与参考输入的关系分别用矩阵表示出来，U =WY W0Y0y0*1I II I II ! J1OOOOOOOOO-丄00000000000100000000_ 100100000000000100000100000100000000000100000-100000100000|00000100000000000100000000001000011J

8、O 1234567891 一 UUUUUUUUUU11J123456789W yyyyyyyyyy i k0 0 0 010 0 00 10 00 0 100 0 0 10 0 0 00 0 0 0卩0 0 00 0 0 00 0 0 000000001n00000-100000000000000-10000000000，W0 =0100000-100100000001000000001000000010000 一0 一-10121129-132143148-1Wj =541651610-17618619711071W ,W。，说明应注意什么?若系统为图4-5b双输入-双输出结构，试写出该系统

9、的联接矩阵解：根据图4-5b中Ui, yi拓扑连结关系，可列写如下关系式1= y°1 + y5比=y15 = y°2 + y3比=yg 二 y4转换成矩阵形式为uj0 0 0 0 1 0 -yJU21 0 0 0 0 0y2U30 1 0 0 0 0*y3U40 0 1 0 0 0y4U50 0 0 0 0 1y5l0 0 0 1 0 01y6 一0+001 010*01丿02 一1 0 0 0 0 00 00 1 0 0 0 00 0，Wo =0 0 1 0 0 00 10 0 0 0 0 10 00 0 0 1 0 0 一1 10 0 一0 0 0 0 110所以联接矩阵W=6 2型。0此时应