計算機仿真技術(shù)試卷A卷-答案

1、計算機仿真技術(shù)考試試卷（A卷）答案班級 姓名 學(xué)號題號總得分評卷人審核人得分填空題。（每空1分，共20分）1、對象，屬性，活動。2、測試建模、概率統(tǒng)計建模、回歸分析法建模、系統(tǒng)辨識法、蒙特卡洛法。（四種即可）3、ode45, ode23,_ode23, ode 15s 等。（任舉四種）4、who, whoso5、截斷誤差，舍入誤差。6、plot3, mesh, surf7、taylor、fourier二.簡答題。（此題5小題，每題8分，共40分）1、計算機仿真的目的和作用（1）優(yōu)化設(shè)計作為工程設(shè)計和科學(xué)實驗，往往希望系統(tǒng)能夠以一種最優(yōu)的形式運行，尤其是電氣與自動 化的系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計或運行調(diào)

2、試過程中，可以通過計算機仿真技術(shù)，仿真實驗得到系統(tǒng)的 性能和參數(shù)，以便進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化。例如在控制系統(tǒng)中，通過屢次的參數(shù)計算仿真，保 證系統(tǒng)可以有一個比擬理想的動、靜態(tài)特性。（2）經(jīng)濟性通過計算機仿真可以防止實際系統(tǒng)運行時所消耗的材料或能源，節(jié)省設(shè)計或研究的費用， 另外，采用物理模型或?qū)嵨飳嶒?，花費巨大，采用數(shù)學(xué)模型即計算機數(shù)學(xué)仿真可大幅度的降低 本錢并可重復(fù)使用。例如，在進(jìn)行飛機制造的過程中，進(jìn)行風(fēng)洞實驗時，常常采用縮小的飛機 模型替代實際飛機，或者是采用專用軟件進(jìn)行造型分析。（3）平安性利用計算機仿真技術(shù)可以提高系統(tǒng)實驗運行平安系數(shù)，減少由于系統(tǒng)試制階段的狀態(tài)不確 定性而造成的人員或財

3、物的損失。例如平安載人飛行器和核電站的危險性不允許人員在不成熟 的情況下冒然進(jìn)入現(xiàn)場操作運行，必須進(jìn)行仿真。（4）預(yù)測性對于非工程系統(tǒng)，直接實驗不可能，只能采用預(yù)測的方法。例如市場中的股票價格分析和 天氣預(yù)報等。（5）復(fù)原性通過仿真的手段復(fù)現(xiàn)一些場景或物體，從而使人們能夠?qū)σ恍┦录M(jìn)行模擬分析，實現(xiàn)事 件評估或情景模擬。例如虛擬現(xiàn)實技術(shù)和平安事件分析評估等。2、列舉幾種計算機仿真軟件，并簡要介紹一下（要求4種以上）.Mathmat i ca該軟件是一款科學(xué)計算軟件，數(shù)學(xué)計算功強，可以完成復(fù)雜的符號計算，主要在理論界應(yīng) 用，該軟件很好地結(jié)合了數(shù)值和符號計算引擎、圖形系統(tǒng)、編程語言、文本系統(tǒng)。很多

4、功能在 相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)處于世界領(lǐng)先地位。.MathCAD該軟件又稱數(shù)學(xué)文字軟件，是常用的一種工程計算軟件，該軟件允許工程師利用詳盡的應(yīng) 用數(shù)學(xué)函數(shù)和動態(tài)、可感知單位的計算來同時設(shè)計和記錄工程計算。具有獨特的可視化格式和 便箋式界面，將直觀、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)符號、文本和圖形均集成到一個工作表中。 計算過程近似 透明，使用戶專注于對問題的思考而不是繁瑣的求解步驟。.Map I e該軟件也是通用的數(shù)學(xué)和工程計算軟件之一，Maple系統(tǒng)內(nèi)置高級技術(shù)解決建模和仿真中 的數(shù)學(xué)問題，包括世界上最強大的符號計算、無限精度數(shù)值計算、創(chuàng)新的互聯(lián)網(wǎng)連接、強大的 4GL語言等，內(nèi)置超過5000個計算命令，數(shù)學(xué)和分析功能覆蓋幾乎

5、所有的數(shù)學(xué)分支，如微積 分、微分方程、特殊函數(shù)、線性代數(shù)、圖像聲音處理、統(tǒng)計、動力系統(tǒng)等。MATLAB的符號 運算內(nèi)部也是采用Maple符號函數(shù)的內(nèi)核，兩個軟件可以通過連接，實現(xiàn)互相調(diào)用。.Sc i Lab該軟件乂稱為免費的MATLAB克隆體，該軟件本身的語法和基本功能完全可以和 MATLAB相媲美?？梢酝瓿啥喾N科學(xué)計算（如加、減、乘、除、微積分、邏輯推理等），適用 于各種工程技術(shù)，金融、經(jīng)濟等方面的應(yīng)用。在各個領(lǐng)域，SciLab以其開放源碼、免費的形式 在廣大學(xué)者、教師和學(xué)生中得到廣泛應(yīng)用。3、matlab主界面主要包括那些窗口，分別有什么樣的功能在安裝完成后雙擊MATLAB圖標(biāo)，即啟動MA

6、TLAB應(yīng)用程序，如圖2-1所示為軟件默認(rèn) 的主界面顯示窗口，主要包括命令窗口及其菜單與工具欄、當(dāng)前工作路徑窗口、工作空間窗口 以及歷史命令窗口等。4、局部變量和全局變量之間的區(qū)別根據(jù)作用域的不同，可以將MATLAB程序中的變量分為局部變量和全局變量。局部變量是 在函數(shù)中使用的變量，只能在函數(shù)的范圍內(nèi)使用。而全局變量卻在文本文件或命令窗口中仿真計 算時定義。函數(shù)文件不能直接訪問MATLAB工作空間中的全局變量，它只能讀取通過參數(shù)傳入的變量和那些定義為全局變量的工作空間變量。5、計算機仿真技術(shù)中相似性主要包含那幾個方面(1)性能相似性能相似可以分為數(shù)學(xué)性能相似和物理性能相似。數(shù)學(xué)性能相似一般是通

7、過原理抽象，利用各個學(xué)科內(nèi)的各類定律和規(guī)律，通過數(shù)學(xué)模型來 表征系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真計算研究。(2)幾何相似根據(jù)相似原理把原來的實際系統(tǒng)放大可縮小。例如把12000噸水壓機可用1200噸或120噸水 壓機作其模型，進(jìn)行形變等仿真實驗。萬噸輪船或大型飛機也要用縮小的模型來進(jìn)行流體力學(xué) 方面的仿真研究。(3)環(huán)境相似一種是指通過模擬系統(tǒng)的運行環(huán)境，使人或設(shè)備能夠及時感知當(dāng)前環(huán)境的適應(yīng)度，例如駕 駛員培訓(xùn)模擬器，可以從視覺、聽覺和觸覺等方面使學(xué)員有一種身臨其境的感覺。另一類本身 模擬環(huán)境就是研究對象，從而研究環(huán)境的運行的情況。例如天氣模擬系統(tǒng)。三.編程題(此題6小題、共40分)根據(jù)下面要求，寫出程序代碼

8、。1、(5分)設(shè)(2EC“B)AT=CL其中E是4階單位矩陣，人丁是4階矩陣A的轉(zhuǎn)置。求矩陣AB=l 2 -3 -2;0 1 2 -3;0 0 1 2;0 0 0 1;C=1201;0120;0012;0001;E=eye(4);F=2*E-inv(C)*B;G=inv(F)*inv(C);A=G*2、(5分)輸入下面的矩陣，求出特征多項式和特征根，并求出特征多項式的微分。A=12 1 7;3 2 5;7 9 2;AE=eig(A);AP=poly(A); D=polyder(AP)3、(5分)設(shè)計一個循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序，求其矩陣B中的每列元素和的余弦值，最終結(jié)果以十六進(jìn) TOC o 1-5 h

9、z 制的形式顯示出來。423 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document B=1104、(5分)利用符號運算求以下積分6235、(10分)判斷系統(tǒng)G(S)的穩(wěn)定性，求出其系統(tǒng)的零極點增益式和極點留數(shù)式。畫出對其階 躍響應(yīng)曲線及其峰值時間。= -J+S+28_5一/+4s2+17S+12num=1 1 28;den=l 14 17 12;zz p,k=tf2zp(num,den);rlzplz kl=residue(num,den);step(num,den);yz xz t= step(num,den);Tp=spline(y,t,max(y)6、(10分)控制系統(tǒng)的方框圖如下圖，求d=2和10時系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)和穩(wěn)定裕度 nl=2;n2=10;sysf=tf(nl* 3,1, 110 0);sysb=tf (2Z1Z 1);% sysh=feedback(sysfz sysb);figure(1);step(sysh);figur