自考02296控制系统数字仿真（15-19）真题试卷

2015年10月高等教育自学考试《控制系统数字仿真》试题课程代码：02296一、单项选择题1．绘制控制系统根轨迹图的MATLAB命令是A．gridB．xlabelC．rlocusD．subplot2．PI调节器的传递函数是A．B．C．D．3．很大程度上决定了数字仿真实验“成败”的因素是A．系统建模B．计算机技术C．实际系统D．外部环境4．下面选项中不属于模拟仿真优点的是A．描述逼真B．仿真速度快，C．失真小D．精度高5．MATLAB中关于模型转换命令错误的是A．ss2tf(a,b,c,d)B．tf2zp(z,p,k)C．zp2ff(z,p,k)D．tf2ss(num,den)二、填空题6．系统的三大要素是实体、和活动。7．控制系统最常用的数值积分法有欧拉法和。8．惯性环节的传递函数为。9．连续系统仿真中常见的一对矛盾是计算速度和计算。10．MATLAB中，最常用的将连续系统转换成离散系统的函数为函数。11．控制系统分析与设计方法有两类，即和时域法。12．在线形图形格式的设置中，字符b表示色。13．消除“代数环”的方法有和拆解法。14．双闭环调速系统的干扰主要是负载转矩与的波动或突变这两种。15．一个完整的仿真程序，至少要建立四个子系统模块才能完成仿真任务，这四个模块为输入数据块、初始化块、运行计算块和。三、简答题16．采用计算机实现控制系统仿真有哪几个步骤?17．连接矩阵的作用是什么?18．数值积分法仿真结果的精度主要受哪几项误差的影响?19．常用的系统校正方法有哪些?四、编程题20．利用MATLAB编程求1!+2!+3!+…+5!的值，须使用for循环。21．某系统的开环传递函数为，请编写MATLAB程序求取该闭环系统阶跃响应。22．设控制系统的开环传递函数为编写出绘制系统根轨迹的MATLAB程序。五、计算题23．描述系统的微分方程为，已知系统为零初值，求系统的状态空间表达式。24．已知，取计算步距，试用欧拉法求时y的值。25．系统结构图如下图所示，写出该系统的连接矩阵和

2016年10月高等教育自学考试《控制系统数字仿真》试题课程代码：02296一、单项选择题1．MATLAB软件中关于变量名命名，说法错误的是（C）A．必须以字母开头B．可以由字母、数字和下划线混合组成C．变量名长度不超过8个字符D．字母区分大小写2．在MATLAB212作空间中，表示圆周率的特殊变量是（A）A．piB．ansC．iD．eps3．数值积分法中，欧拉法的计算精度是（D）A．4阶B．3阶C．2阶D．1阶4．将系统零极点形式变换为传递函数形式的MATLAB命令是（B）A．tf2zpB．zp2tfC．ss2tfD．ss2zp5．惯性环节的传递函数是（B）A．B．C．D．二、填空题6．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。7．仿真实验所遵循的基本原则是相似原理。8．绘制系统单位脉冲响应曲线的MATLAB命令是impulse。9．数值积分法步长的选择应遵循的原则为计算稳定性和计算精度。10．采样控制系统是既有连续信号又有离散信号的混合系统。11．控制系统分析与设计方法有两类，即时域法和频域法。12．在线形图形格式的设置中，字符r表示红色。13．消除“代数环”的方法有变换法和拆解法。14．双闭环调速系统的干扰主要是负载转矩与电网电压的波动或突变这两种。15．一个完整的仿真程序，至少要建立四个子系统模块才能完成仿真任务，这四个模块为输入数据块、初始化块、运行计算块和输出结果块。三、简答题16．什么是数字仿真?数字仿真包括哪几个要素?答：数字仿真是利用数学模型在数字计算机上借助于数值计算的方法所进行的仿真实验。通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素：实际系统，数学模型与计算机。17．线性定常连续系统数学模型有哪五种表示形式?答：有以下五种表示形式：(1)．微分方程形式；(2)．状态方程形式；(3)．传递函数形式：(4)．零极点增益形式；(5)．部分分式形式；18．连续系统离散化数字仿真的特点有哪些?答：连续系统离散化数字仿真的特点有：1)避免了数值积分方法中导函数的求取过程，计算简便。2)按环节离散化仿真，每步都可求出各环节输入、输出，很容易推广用以解决非线性系统仿真问题。3)离散化过程中对原连续系统引入了虚拟采样开关和零阶(一阶)保持器，造成的滞后使得仿真计算误差增大，严重时甚至会引起系统数值计算不稳定。19．控制系统的优化设计包括哪些方面的内容?答：控制系统的优化设计包括两方面的内容：一方面是控制系统参数的最优化问题，即在系统构成确定的情况下选择适当的参数，以使系统的某种性能达到最佳；另一方面是系统控制器机构的最优化问题，即在系统控制对象确定的情况下选择适当的控制结构(或控制规律)，以使系统的某种性能达到最佳。四、编程题20．用while循环求1～100间整数的和，写出MATLAB程序。答：可用MATLAB程序：sum=0;i=1;whilei<=100sum=sum+i;i=i+l;endsum21．系统为y'=-y，y(0)=1，使用MATLAB编程，用二阶龙格库塔法求系统的输出响应y(t)在0≤t≤1上，h=0.1时的数值。答：m文件程序为h=O.1;disp('函数的数值解为');disp('y=');y=1;(133)fort=0:h:1disp(y);k1=-y;k2=-(y+k1*h);y=y+(k1+k2)*h/2;end22．设控制系统的开环传递函数为：请编写绘制系统Bode图并求系统相角裕度和幅值裕度的MATLAB程序。答：num=[1,2];den=poly([0,-1,-3]);[m,p,w]=bode(num,den);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(m));subplot(2,1,2);semilogx(w,p);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(m,p,w)五、计算题23．双输入-双输出系统的结构图如下图所示，请写出该系统的连接矩阵W和W0。24．已知线性定常系统的状态方程为：，求，，及离散化状态方程。25．已知系统传递函数若用面向结构图的数字仿真方法，典型环节取，零初值，求系统的状态方程和输出方程。

2017年10月高等教育自学考试《控制系统数字仿真》试题课程代码：02296一、单项选择题1．下面选项中不是根据时间进行分类的系统是（B）A．离散系统B．随动系统C．连续系统D．混合系统2．已知一个系统的数学模型参数，采用LTl对象数据形式建立系统模型错误的语句函数是（A）A．G=residue(num,den)B．G=zpk(Z,P,K)C．G=ss(A,B,C,D)D．G=tf(num,den)3．MATLAB中用鼠标定位输入文本的命令是（A）A．gtextB．axisC．titleD．input4．双闭环V-M调速系统中的ASR与ACR均采用的调节器是（A）A．PIB．PDC．PIDD．P5．在系统设计过程中，能有效抑制参数变化对系统性能影响的校正环节是（C）A．超前校正B．滞后校正C．反馈校正D．滞后—超前校正二、填空题6．控制系统的实验方法概括起来有解析法、实验法与仿真实验法三种方法。7．仿真建模方法的三个基本要求是稳定性、准确性和快速性。8．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置，零（或者0）阶保持器能较好地再现阶跃信号。9．离散控制系统在采样周期的选择上应当满足采样定理。10．理想积分环节的传递函数为。11．数值积分的方式方法很多，需要根据仿真精度和计算时间要求来确定使用何种方法。12．绘制系统单位阶跃响应曲线的MATLAB命令是step。13．系统具有三种特性，即整体性、相关性和隶属性。14．控制系统分析与设计方法有两类，即时域法和频域法。15．绘制系统奈氏曲线的MATLAB命令是nyquist。三、问答题16．什么是仿真？仿真所遵循的基本原则是什么？答：仿真就是利用物理模型或数学模型代替实际系统进行实验和研究。仿真所遵循的基本原理是相似原理，即几何相似和数学相似。17．数值积分法的误差来源有哪些？答：（1）.初始误差：在对系统仿真时，要采集现场的原始数据，而计算时要提供初始条件，这样由于数据的采集不一定很准，会造成仿真过程中产生一定的误差，此类误差称为初始误差。（2）.舍入误差：目前，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。（3）.截断误差：当仿真步距确定后，采用的数值积分公式的阶次将导致系统仿真时产生截断误差，阶次越高，截断误差越小。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。18．答：连续系统离散化数字仿真的特点有：1）避免了数值积分方法中导函数的求取过程，计算简便。2）按环节离散化仿真，每步都可求出各环节输入、输出，很容易推广用以解决非线性系统仿真问题。3）离散化过程中对原连续系统引入了虚拟采样开关和零阶（一阶）保持器，造成的滞后使得仿真计算误差增大，严重时甚至会引起系统数值计算不稳定。19．CAD技术，即计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）,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。四、编程题20．饱和非线性环节的数学描述为，试编写该环节的MATLAB程序。答：functionUc=satu(Ur,SI)if(abs(Ur)>=SI)if(Ur>0)Uc=SI;elseUc=-SI;endelseUc=Ur;end21．已知某系统的零极点模型，试用MATLAB建立传递函数模型和状态空间方程。答：MATLAB代码如下：k=6;z=[-2];p=[-1,-3,-5];[num,den]=zp2tf(z,p,k);[A,B,C,D]=zp2ss(z,p,k);g_tf=tf(num,den)g_ss=ss(A,B,C,D)22．已知系统传递函数，请用MATLAB编写程序，绘制系统Bode图并求系统相角裕度和幅值裕度。答：num=[10,0,20];den=[1,0,4,5];[m,p,w]=bode(num,den);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(m));subplot(2,1,2);semilogx(w,p);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(m,p,w)五、计算题23．系统结构图如下图所示，写出该系统的联结矩阵W和W0。解：根据图中,拓扑连结关系，可写出每个环节输入受哪些环节输出的影响，现列如下: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，即=，24．已知，取计算步距h=0.1，试分别用欧拉法、四阶龙格—库塔法求t=h时y的值，并说明产生差异的原因。解：欧拉法四阶龙格库塔法：代入得：造成差异的原因是欧拉法精度较低，龙格库塔法精度较高。25．已知系统传递函数，若用面向结构图的数字仿真方法，典型环节取，X(0)=0，求系统的状态方程和输出方程。解：将传递函数分解为基本环节：即两个基本环节级联，如下图所示，取状态变量如图标注： u x1 x2 y由图可知，QUOTEx1=uQUOTEx2=x1-x2QUOTEy=x写成矩阵形式，有系统状态方程：又由题目条件知，系统时零状态，于是系统输出方程为：

2018年10月高等教育自学考试《控制系统数字仿真》试题课程代码：02296一、单项选择题1．根据香农采样定理，采样频率与系统最大截止频率的关系是A．B．C．D．2．惯性环节的传递函数是A．B．C．D．3．数字仿真中通常按经验选择四阶龙格-库塔法的定步长值为A．B．C．D．4．已知一个系统的数学模型参数，采用LTI对象数据形式建立系统模型，错误的语句函数是A．G=residue(num,den)B．G=zpk(Z,P,K)C．G=ss(A,B,C,D)D．G=tf(num,den)5．影响仿真结果精度的误差是A．舍入误差B．引用误差C．绝对误差D．相对误差二、填空题6．系统的三大要素是实体、和活动。7．数字仿真实验的三个基本要素为实际系统、与计算机。8．控制系统建模的基本方法有机理模型法、统计模型法和。9．仿真技术的特殊功能有优化与。10．系统模型可分为、数学模型及描述模型。11．一个完整的仿真程序，至少要建立四个子系统模块才能完成仿真任务，这四个模块为输入数据块、、运行计算块和输出结果块。12．数值积分的方法需要根据仿真精度和要求来确定使用何种方法。13．控制系统分析与设计方法有两类，即频域法和。14．四阶龙格—库塔公式的截断误差为。(步长用h表示)15．控制系统的特征值之间的相差过大的系统称之为“病态”系统。三、名词解释题16．离散时间系统17．数字仿真18．PID19．代数环四、简答题20．控制系统的优化设计包括哪些方面的内容?21．常用的系统校正方法有哪些?各有什么特点?22．组成模糊推理系统基本要素有哪些?23．典型非线性环节有哪些?并编写描述任一种非线性环节的MATLAB函数。五、应用题24．阅读下面程序，说明程序实现的功能，写出实现的函数。functionUc=satu(Ur,S1)if(abs(Ur)>=S1)if(Ur>0)Uc=S1;elseUc=-S1;endelseUc=U1;end25．设控制系统的开环传递函数为编写出绘制系统根轨迹的MATLAB程序。26．某系统的开环传递函数为，请编写MATLAB程序求取该闭环系统阶跃响应。27．编写MATLAB程序，用欧拉法求下面系统的输出响应：y(t)在0≤t≤1上，h=0.1时的数值，y'=-y,y(0)=1

2019年10月高等教育自学考试《控制系统数字仿真》试题课程代码：02296一、单项选择题1．PI调节器的传递函数是A．B．C．D．2．隐式吉尔法十分适用于病态系