自考02296控制系統(tǒng)數(shù)字仿真（15-19）真題試卷

2015年10月高等教育自學考試《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真》試題課程代碼：02296一、單項選擇題1．繪制控制系統(tǒng)根軌跡圖的MATLAB命令是A．gridB．xlabelC．rlocusD．subplot2．PI調節(jié)器的傳遞函數(shù)是A．B．C．D．3．很大程度上決定了數(shù)字仿真實驗“成敗”的因素是A．系統(tǒng)建模B．計算機技術C．實際系統(tǒng)D．外部環(huán)境4．下面選項中不屬于模擬仿真優(yōu)點的是A．描述逼真B．仿真速度快，C．失真小D．精度高5．MATLAB中關于模型轉換命令錯誤的是A．ss2tf(a,b,c,d)B．tf2zp(z,p,k)C．zp2ff(z,p,k)D．tf2ss(num,den)二、填空題6．系統(tǒng)的三大要素是實體、和活動。7．控制系統(tǒng)最常用的數(shù)值積分法有歐拉法和。8．慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。9．連續(xù)系統(tǒng)仿真中常見的一對矛盾是計算速度和計算。10．MATLAB中，最常用的將連續(xù)系統(tǒng)轉換成離散系統(tǒng)的函數(shù)為函數(shù)。11．控制系統(tǒng)分析與設計方法有兩類，即和時域法。12．在線形圖形格式的設置中，字符b表示色。13．消除“代數(shù)環(huán)”的方法有和拆解法。14．雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的干擾主要是負載轉矩與的波動或突變這兩種。15．一個完整的仿真程序，至少要建立四個子系統(tǒng)模塊才能完成仿真任務，這四個模塊為輸入數(shù)據(jù)塊、初始化塊、運行計算塊和。三、簡答題16．采用計算機實現(xiàn)控制系統(tǒng)仿真有哪幾個步驟?17．連接矩陣的作用是什么?18．數(shù)值積分法仿真結果的精度主要受哪幾項誤差的影響?19．常用的系統(tǒng)校正方法有哪些?四、編程題20．利用MATLAB編程求1!+2!+3!+…+5!的值，須使用for循環(huán)。21．某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，請編寫MATLAB程序求取該閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應。22．設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為編寫出繪制系統(tǒng)根軌跡的MATLAB程序。五、計算題23．描述系統(tǒng)的微分方程為，已知系統(tǒng)為零初值，求系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式。24．已知，取計算步距，試用歐拉法求時y的值。25．系統(tǒng)結構圖如下圖所示，寫出該系統(tǒng)的連接矩陣和

2016年10月高等教育自學考試《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真》試題課程代碼：02296一、單項選擇題1．MATLAB軟件中關于變量名命名，說法錯誤的是（C）A．必須以字母開頭B．可以由字母、數(shù)字和下劃線混合組成C．變量名長度不超過8個字符D．字母區(qū)分大小寫2．在MATLAB212作空間中，表示圓周率的特殊變量是（A）A．piB．ansC．iD．eps3．數(shù)值積分法中，歐拉法的計算精度是（D）A．4階B．3階C．2階D．1階4．將系統(tǒng)零極點形式變換為傳遞函數(shù)形式的MATLAB命令是（B）A．tf2zpB．zp2tfC．ss2tfD．ss2zp5．慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是（B）A．B．C．D．二、填空題6．保持器是一種將離散時間信號恢復成連續(xù)信號的裝置。7．仿真實驗所遵循的基本原則是相似原理。8．繪制系統(tǒng)單位脈沖響應曲線的MATLAB命令是impulse。9．數(shù)值積分法步長的選擇應遵循的原則為計算穩(wěn)定性和計算精度。10．采樣控制系統(tǒng)是既有連續(xù)信號又有離散信號的混合系統(tǒng)。11．控制系統(tǒng)分析與設計方法有兩類，即時域法和頻域法。12．在線形圖形格式的設置中，字符r表示紅色。13．消除“代數(shù)環(huán)”的方法有變換法和拆解法。14．雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的干擾主要是負載轉矩與電網(wǎng)電壓的波動或突變這兩種。15．一個完整的仿真程序，至少要建立四個子系統(tǒng)模塊才能完成仿真任務，這四個模塊為輸入數(shù)據(jù)塊、初始化塊、運行計算塊和輸出結果塊。三、簡答題16．什么是數(shù)字仿真?數(shù)字仿真包括哪幾個要素?答：數(shù)字仿真是利用數(shù)學模型在數(shù)字計算機上借助于數(shù)值計算的方法所進行的仿真實驗。通常情況下，數(shù)字仿真實驗包括三個基本要素：實際系統(tǒng)，數(shù)學模型與計算機。17．線性定常連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學模型有哪五種表示形式?答：有以下五種表示形式：(1)．微分方程形式；(2)．狀態(tài)方程形式；(3)．傳遞函數(shù)形式：(4)．零極點增益形式；(5)．部分分式形式；18．連續(xù)系統(tǒng)離散化數(shù)字仿真的特點有哪些?答：連續(xù)系統(tǒng)離散化數(shù)字仿真的特點有：1)避免了數(shù)值積分方法中導函數(shù)的求取過程，計算簡便。2)按環(huán)節(jié)離散化仿真，每步都可求出各環(huán)節(jié)輸入、輸出，很容易推廣用以解決非線性系統(tǒng)仿真問題。3)離散化過程中對原連續(xù)系統(tǒng)引入了虛擬采樣開關和零階(一階)保持器，造成的滯后使得仿真計算誤差增大，嚴重時甚至會引起系統(tǒng)數(shù)值計算不穩(wěn)定。19．控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計包括哪些方面的內容?答：控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計包括兩方面的內容：一方面是控制系統(tǒng)參數(shù)的最優(yōu)化問題，即在系統(tǒng)構成確定的情況下選擇適當?shù)膮?shù)，以使系統(tǒng)的某種性能達到最佳；另一方面是系統(tǒng)控制器機構的最優(yōu)化問題，即在系統(tǒng)控制對象確定的情況下選擇適當?shù)目刂平Y構(或控制規(guī)律)，以使系統(tǒng)的某種性能達到最佳。四、編程題20．用while循環(huán)求1～100間整數(shù)的和，寫出MATLAB程序。答：可用MATLAB程序：sum=0;i=1;whilei<=100sum=sum+i;i=i+l;endsum21．系統(tǒng)為y'=-y，y(0)=1，使用MATLAB編程，用二階龍格庫塔法求系統(tǒng)的輸出響應y(t)在0≤t≤1上，h=0.1時的數(shù)值。答：m文件程序為h=O.1;disp('函數(shù)的數(shù)值解為');disp('y=');y=1;(133)fort=0:h:1disp(y);k1=-y;k2=-(y+k1*h);y=y+(k1+k2)*h/2;end22．設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：請編寫繪制系統(tǒng)Bode圖并求系統(tǒng)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、計算題23．雙輸入-雙輸出系統(tǒng)的結構圖如下圖所示，請寫出該系統(tǒng)的連接矩陣W和W0。24．已知線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：，求，，及離散化狀態(tài)方程。25．已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)若用面向結構圖的數(shù)字仿真方法，典型環(huán)節(jié)取，零初值，求系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程。

2017年10月高等教育自學考試《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真》試題課程代碼：02296一、單項選擇題1．下面選項中不是根據(jù)時間進行分類的系統(tǒng)是（B）A．離散系統(tǒng)B．隨動系統(tǒng)C．連續(xù)系統(tǒng)D．混合系統(tǒng)2．已知一個系統(tǒng)的數(shù)學模型參數(shù)，采用LTl對象數(shù)據(jù)形式建立系統(tǒng)模型錯誤的語句函數(shù)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中用鼠標定位輸入文本的命令是（A）A．gtextB．axisC．titleD．input4．雙閉環(huán)V-M調速系統(tǒng)中的ASR與ACR均采用的調節(jié)器是（A）A．PIB．PDC．PIDD．P5．在系統(tǒng)設計過程中，能有效抑制參數(shù)變化對系統(tǒng)性能影響的校正環(huán)節(jié)是（C）A．超前校正B．滯后校正C．反饋校正D．滯后—超前校正二、填空題6．控制系統(tǒng)的實驗方法概括起來有解析法、實驗法與仿真實驗法三種方法。7．仿真建模方法的三個基本要求是穩(wěn)定性、準確性和快速性。8．保持器是一種將離散時間信號恢復成連續(xù)信號的裝置，零（或者0）階保持器能較好地再現(xiàn)階躍信號。9．離散控制系統(tǒng)在采樣周期的選擇上應當滿足采樣定理。10．理想積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。11．數(shù)值積分的方式方法很多，需要根據(jù)仿真精度和計算時間要求來確定使用何種方法。12．繪制系統(tǒng)單位階躍響應曲線的MATLAB命令是step。13．系統(tǒng)具有三種特性，即整體性、相關性和隸屬性。14．控制系統(tǒng)分析與設計方法有兩類，即時域法和頻域法。15．繪制系統(tǒng)奈氏曲線的MATLAB命令是nyquist。三、問答題16．什么是仿真？仿真所遵循的基本原則是什么？答：仿真就是利用物理模型或數(shù)學模型代替實際系統(tǒng)進行實驗和研究。仿真所遵循的基本原理是相似原理，即幾何相似和數(shù)學相似。17．數(shù)值積分法的誤差來源有哪些？答：（1）.初始誤差：在對系統(tǒng)仿真時，要采集現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)，而計算時要提供初始條件，這樣由于數(shù)據(jù)的采集不一定很準，會造成仿真過程中產生一定的誤差，此類誤差稱為初始誤差。（2）.舍入誤差：目前，系統(tǒng)仿真大都采用計算機程序處理和數(shù)值計算，由于計算機的字長有限，不同檔次的計算機其計算結果的有效值不一致，導致仿真過程出現(xiàn)舍入誤差。（3）.截斷誤差：當仿真步距確定后，采用的數(shù)值積分公式的階次將導致系統(tǒng)仿真時產生截斷誤差，階次越高，截斷誤差越小。通常仿真時多采用四階龍格—庫塔法，其原因就是這種計算公式的截斷誤差較小。18．答：連續(xù)系統(tǒng)離散化數(shù)字仿真的特點有：1）避免了數(shù)值積分方法中導函數(shù)的求取過程，計算簡便。2）按環(huán)節(jié)離散化仿真，每步都可求出各環(huán)節(jié)輸入、輸出，很容易推廣用以解決非線性系統(tǒng)仿真問題。3）離散化過程中對原連續(xù)系統(tǒng)引入了虛擬采樣開關和零階（一階）保持器，造成的滯后使得仿真計算誤差增大，嚴重時甚至會引起系統(tǒng)數(shù)值計算不穩(wěn)定。19．CAD技術，即計算機輔助設計（ComputerAidedDesign）,是將計算機高速而精確的計算能力，大容量存儲和數(shù)據(jù)的能力與設計者的綜合分析，邏輯判斷以及創(chuàng)造性思維結合起來，用以快速設計進程，縮短設計周期，提高設計質量的技術。控制系統(tǒng)CAD可以解決以頻域法為主要內容的經(jīng)典控制理論和以時域法為主要內容的現(xiàn)代控制理論。此外，自適應控制，自校正控制以及最優(yōu)控制等現(xiàn)代控制測略都可利用CAD技術實現(xiàn)有效的分析與設計。四、編程題20．飽和非線性環(huán)節(jié)的數(shù)學描述為，試編寫該環(huán)節(jié)的MATLAB程序。答：functionUc=satu(Ur,SI)if(abs(Ur)>=SI)if(Ur>0)Uc=SI;elseUc=-SI;endelseUc=Ur;end21．已知某系統(tǒng)的零極點模型，試用MATLAB建立傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間方程。答：MATLAB代碼如下：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．已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)，請用MATLAB編寫程序，繪制系統(tǒng)Bode圖并求系統(tǒng)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、計算題23．系統(tǒng)結構圖如下圖所示，寫出該系統(tǒng)的聯(lián)結矩陣W和W0。解：根據(jù)圖中,拓撲連結關系，可寫出每個環(huán)節(jié)輸入受哪些環(huán)節(jié)輸出的影響，現(xiàn)列如下:把環(huán)節(jié)之間的關系和環(huán)節(jié)與參考輸入的關系分別用矩陣表示出來，即=，24．已知，取計算步距h=0.1，試分別用歐拉法、四階龍格—庫塔法求t=h時y的值，并說明產生差異的原因。解：歐拉法四階龍格庫塔法：代入得：造成差異的原因是歐拉法精度較低，龍格庫塔法精度較高。25．已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)，若用面向結構圖的數(shù)字仿真方法，典型環(huán)節(jié)取，X(0)=0，求系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程。解：將傳遞函數(shù)分解為基本環(huán)節(jié)：即兩個基本環(huán)節(jié)級聯(lián)，如下圖所示，取狀態(tài)變量如圖標注： u x1 x2 y由圖可知，QUOTEx1=uQUOTEx2=x1-x2QUOTEy=x寫成矩陣形式，有系統(tǒng)狀態(tài)方程：又由題目條件知，系統(tǒng)時零狀態(tài)，于是系統(tǒng)輸出方程為：

2018年10月高等教育自學考試《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真》試題課程代碼：02296一、單項選擇題1．根據(jù)香農采樣定理，采樣頻率與系統(tǒng)最大截止頻率的關系是A．B．C．D．2．慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是A．B．C．D．3．數(shù)字仿真中通常按經(jīng)驗選擇四階龍格-庫塔法的定步長值為A．B．C．D．4．已知一個系統(tǒng)的數(shù)學模型參數(shù)，采用LTI對象數(shù)據(jù)形式建立系統(tǒng)模型，錯誤的語句函數(shù)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．影響仿真結果精度的誤差是A．舍入誤差B．引用誤差C．絕對誤差D．相對誤差二、填空題6．系統(tǒng)的三大要素是實體、和活動。7．數(shù)字仿真實驗的三個基本要素為實際系統(tǒng)、與計算機。8．控制系統(tǒng)建模的基本方法有機理模型法、統(tǒng)計模型法和。9．仿真技術的特殊功能有優(yōu)化與。10．系統(tǒng)模型可分為、數(shù)學模型及描述模型。11．一個完整的仿真程序，至少要建立四個子系統(tǒng)模塊才能完成仿真任務，這四個模塊為輸入數(shù)據(jù)塊、、運行計算塊和輸出結果塊。12．數(shù)值積分的方法需要根據(jù)仿真精度和要求來確定使用何種方法。13．控制系統(tǒng)分析與設計方法有兩類，即頻域法和。14．四階龍格—庫塔公式的截斷誤差為。(步長用h表示)15．控制系統(tǒng)的特征值之間的相差過大的系統(tǒng)稱之為“病態(tài)”系統(tǒng)。三、名詞解釋題16．離散時間系統(tǒng)17．數(shù)字仿真18．PID19．代數(shù)環(huán)四、簡答題20．控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計包括哪些方面的內容?21．常用的系統(tǒng)校正方法有哪些?各有什么特點?22．組成模糊推理系統(tǒng)基本要素有哪些?23．典型非線性環(huán)節(jié)有哪些?并編寫描述任一種非線性環(huán)節(jié)的MATLAB函數(shù)。五、應用題24．閱讀下面程序，說明程序實現(xiàn)的功能，寫出實現(xiàn)的函數(shù)。functionUc=satu(Ur,S1)if(abs(Ur)>=S1)if(Ur>0)Uc=S1;elseUc=-S1;endelseUc=U1;end25．設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為編寫出繪制系統(tǒng)根軌跡的MATLAB程序。26．某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，請編寫MATLAB程序求取該閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應。27．編寫MATLAB程序，用歐拉法求下面系統(tǒng)的輸出響應：y(t)在0≤t≤1上，h=0.1時的數(shù)值，y'=-y,y(0)=1

2019年10月高等教育自學考試《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真》試題課程代碼：02296一、單項選擇題1．PI調節(jié)器的傳遞函數(shù)是A．B．C．D．2．隱式吉爾法十分適用于病態(tài)系