2024年大學試題(計算機科學)-計算機仿真技術筆試歷年真題薈萃含答案

2024年大學試題(計算機科學)-計算機仿真技術筆試歷年真題薈萃含答案（圖片大小可自由調整）答案解析附后卷I一.參考題庫(共25題)1.簡述who指令和whos指令的區(qū)別。2.subplot（211）把屏幕分成兩個部分，并把曲線放在左半部分。3.計算機仿真的三要素為系統(tǒng)、模型和計算機。4.求方程組：x^2+y^2=1，xy=2的解。5.試比較數(shù)值積分法與離散相似法的區(qū)別。6.離散事件系統(tǒng)有（）、（）、（）等基本要素。7.簡述隨機數(shù)與隨機變量的作用、產(chǎn)生方法？8.數(shù)值積分法中，計算步長越小，總誤差越小。9.一般的排隊系統(tǒng)由（）、（）、（）三個基本*部分組成。10.什么叫數(shù)學建模？11.計算機建模的方法有哪些？什么叫參數(shù)化建模？12.已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)，試采用雙線性變換法求解系統(tǒng)差分方程，計算步長h＝0.1s13.什么是仿真？它所遵循的基本原則是什么？14.產(chǎn)生隨機變量的常用方法有（）、（）、（）和（）。15.對于矩陣A=[12；34]，MATLAB以下四條命令：A.^（0.5）；A^（0.5）；sqrt（A）；sqrtm（A）所得結果相同嗎？它們中哪個結果是復數(shù)矩陣，為什么？16.為使仿真的結果被證實是真實可靠的，也就是結果是可信的，仿真所遵循的基本原則是相似原理：（）、（）和（）。17.離散相似法采樣周期的選擇應該滿足（）。18.數(shù)學模型的作用主要可從哪兩方面來表達？建模的兩個主要目標又是什么？19.簡述龍格－庫塔法的基本思想。20.什么是數(shù)值穩(wěn)定性問題？如何保證計算中的數(shù)值穩(wěn)定性？21.設系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式為： 若取線性變換陣： 設新的狀態(tài)變量為，則利用MATLAB求在新狀態(tài)變量下，系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式。22.已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，試求可控標準型，可觀測標準型，對角型動態(tài)方程。23.在MATLAB中，2ⅹ2的矩陣A=[12，34]是一種正確的輸入方式。24.設D2y-3Dy+2y=x，y（0）=1，Dy（0）=0，求y（0.5）的值。25.仿真誤差主要包括（）、（）。卷II一.參考題庫(共25題)1.虛擬現(xiàn)實2.在連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真中，仿真算法的選擇一般考慮什么？常用的仿真算法有幾種？各有什么特點？3.系統(tǒng)模型的定義、類型及特征？4.系統(tǒng)仿真一般分為哪幾類？5.簡述計算機仿真的基本步驟。6.連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學模型有哪幾種描述形式？7.化系統(tǒng)結構圖為狀態(tài)方程的轉換方法有（）、（）和（）等方法。8.已知連續(xù)系統(tǒng)的動態(tài)方程為設采樣周期T=1s，試求離散化動態(tài)方程。9.已知離散系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式： 試用MATLAB求其系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。10.已知系統(tǒng)結構圖如下，試采用四階龍格－庫塔法求系統(tǒng)輸出響應。 11.應用ADAMS進行虛擬樣機設計的過程是什么？12.寫出函數(shù)IF、STEP函數(shù)的正確書寫格式，并分別說明各個函數(shù)的含義。13.分析機械系統(tǒng)的固有頻率和振動模態(tài)的意義是什么？14.離散系統(tǒng)15.ADAMS有哪兩種建模方式？16.設單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) 試利用二階-龍格庫塔法求系統(tǒng)的單位階躍響應。17.并行計算18.各種數(shù)值積分法的截斷誤差與積分方法的（）和（）有關。是由于計算機的字長是有限制的，計算只能限制在有限位數(shù)內，因而產(chǎn)生了舍入誤差。19.什么叫系統(tǒng)？系統(tǒng)具有哪些特點？20.簡述控制系統(tǒng)設計時四種常用的校正方法。21.傳感器的作用是什么？22.采用裝配法創(chuàng)建機構模型的特點是什么？有什么優(yōu)點和缺點？23.簡述計算機仿真的過程。24.離散事件系統(tǒng)一般應用在什么地方？25.物理仿真卷III一.參考題庫(共25題)1.什么是實時仿真？什么情況下需要進行實時仿真？它在算法上有什么要求？2.求f（kT）=kexp（-akT）的Z變換表達式。3. （1）A（1：3，3）=（） （2）B（2：3）＝（） （3）A’＝（） （4）B.’＝（） （5）A.*B＝（） （6）A*B＝（）4.設隨機變量x是[a，b]上均勻分布的隨機變量，即 試用反變換方法產(chǎn)生x。 5.數(shù)學模型的定義是什么？6.凡是系統(tǒng)的輸入量是（）的連續(xù)函數(shù)，無論其輸出量是連續(xù)單調函數(shù)或是單值或是多值的函數(shù)，均稱這個系統(tǒng)是連續(xù)系統(tǒng)。用（）表示的系統(tǒng)可以是非線性或線性系統(tǒng)，而對于（）表示的系統(tǒng)，只適用于單輸入－單輸出的線性定常系統(tǒng)，所以表示有一定的局限性。7.函數(shù)文件中函數(shù)名稱和文件名可以不同。8.寫出sys=zpk（{[]；[23]}，{1；[0-1]}，[-5；1]）的運行結果。9.分布交互仿真10.歐拉法的截斷誤差為（），二階龍格－庫塔法的截斷誤差為（）。（步長用h表示）11.虛擬樣機技術的特點有哪些？12.系統(tǒng)是由（）、（）、（）的若干部分（要素）結合在一起形成的具有特定功能和運動規(guī)律的有機整體。13.系統(tǒng)仿真14.已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，試寫出系統(tǒng)可控、不可觀測，可觀測，不可控，不可控、不可觀測的動態(tài)方程。15.什么是虛擬樣機技術？虛擬樣機技術的應用軟件有哪些？16.數(shù)值積分方法有哪些？17.相似的常用方法有（）、（）、（）、（）。18.計算機仿真的定義、類型、作用？19.二階龍格庫塔法的遞推公式、特點及數(shù)值求解應用？20.設系統(tǒng)狀態(tài)方程為，并設系統(tǒng)狀態(tài)可控，試求a，b。21.定制用戶對話框的作用是什么？22.已知系統(tǒng)結構圖如下圖所示，1、2、3、4、5為典型環(huán)節(jié)，a為常數(shù)，試寫出其連接矩陣W、W0、Wc 23.求方程cos（t）^2*exp（-0.1t）=0.5t的解24.已知線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式為 且初始狀態(tài)為零，試利用四階-龍格庫塔法求系統(tǒng)的單位階躍響應。25.已知采樣系統(tǒng)的結構圖如下： 試利用采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法，求當采樣周期T=0.1s，且初始狀態(tài)為零時，離散系統(tǒng)的單位階躍響應。卷I參考答案一.參考題庫1.參考答案:W.ho命令用于查詢變量名；W.hos命令可以查看所有變量的大小。2.參考答案:錯誤3.參考答案:正確4.參考答案: 5.參考答案: 數(shù)值積分法：比較成熟，精度較高，計算公式復雜，計算量大，適合離線仿真； 離散相似法：計算公式簡單，計算量小，速度快，精度較數(shù)值積分法低，適合在線仿真。6.參考答案:實體；活動；事件7.參考答案: 隨機數(shù)產(chǎn)生的方法：隨機數(shù)表硬件設備數(shù)學公式 隨機數(shù)的作用：離散事件系統(tǒng)仿真的基礎就是產(chǎn)生隨機數(shù) 隨機變量的產(chǎn)生方法：反變換法、組合法、卷積法及取舍法 隨機變量的作用：隨機數(shù)與隨機變量的產(chǎn)生：MATLAB提供了兩個基本的函數(shù)用于產(chǎn)生隨機數(shù)。它們是rand和randn。8.參考答案:錯誤9.參考答案:到達模式；服務機構；服務規(guī)則10.參考答案:數(shù)學建模：把現(xiàn)實世界中的實際問題加以提煉，抽象為數(shù)學模型，求出模型的解，驗證模型的合理性，并用該數(shù)學模型所提供的解答來解釋現(xiàn)實問題，我們把數(shù)學知識的這一應用過程稱為數(shù)學建模。11.參考答案:3D建模的方法：幾何建模、特征建模、參數(shù)化建模、裝配法建模等。參數(shù)化的建模定義：把零件的特征/主要尺寸根據(jù)變化范圍建立，并把各相關尺寸關聯(lián)起來的建模仿法。12.參考答案: 13.參考答案:仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算機技術等理論基礎之上的，以計算機和其他專用物理效應設備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實或假想的系統(tǒng)進行試驗，并借助專家經(jīng)驗知識、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和信息資料對試驗結果進行分析和研究，進而做出決策的一門綜合性的試驗性科學。它所遵循的基本原則是相似原理。14.參考答案:反變換法；組合法；卷積法；接受——拒絕法15.參考答案: A.^（0.5）=[1.00001.4142；1.73212.0000]； A^（0.5）=[0.5537+0.4644i0.8070-0.2124i；1.2104-0.3186i1.7641+0.1458i]； sqrt（A）=[1.00001.4142；1.73212.0000]； sqrtm（A）=[0.5537+0.4644i0.8070-0.2124i；1.2104-0.3186i1.7641+0.1458i]； 其中，“A.^（0.5）表示向量的乘方，”“A^（0.5）表示矩陣的乘方，”“sqrt（A）”只定義在矩陣的單個元素上，即分別對矩陣的每個元素進行運算，“sqrtm（A）表示對矩陣（方陣）的超越函數(shù)進行運算。16.參考答案:幾何相似；環(huán)境相似；性能相似17.參考答案:香農(nóng)定理（采用定理）18.參考答案: 作用：首先是幫助人們加深對客觀世界的認識。其次是提高人們的決策和對客觀世界的干預能力。 目標： 1、提高認識 2、提高干預能力19.參考答案:龍格－庫塔法基本思想：用幾個點上的函數(shù)值的線性組合來代替泰勒展開式中各階導數(shù)，然后按泰勒級數(shù)展開確定其中的系數(shù)，這樣既可以避免計算高階導數(shù)，又能提高積分的精度及截斷誤差階數(shù)。20.參考答案:所謂數(shù)值穩(wěn)定問題，是指在擾動影響下，其計算過程中誤差的積累是否受到控制的問題。如何保證：選擇合理的計算步長。21.參考答案: 22.參考答案: 23.參考答案:錯誤24.參考答案: 25.參考答案:截斷誤差；舍入誤差卷II參考答案一.參考題庫1.參考答案:虛擬現(xiàn)實是用高科技手段構造出來的一種人工環(huán)境，它具有模仿人的視覺、聽覺、觸覺等感知功能的能力，具有使人可以親身體驗沉浸在這種虛擬環(huán)境中并與之相互作用的能力2.參考答案:仿真算法是將系統(tǒng)模型轉換成仿真模型的一類算法，在數(shù)字仿真模型中起核心和關鍵作用。仿真算法經(jīng)歷了從串行算法到并行算法的發(fā)展過程。目前，連續(xù)系統(tǒng)與離散事件系統(tǒng)的非實時串行算法已相當完善，當前研究的重點是實時連續(xù)系統(tǒng)算法、各類系統(tǒng)的并行算法及定性系統(tǒng)算法。3.參考答案: 系統(tǒng)模型的定義：是指以某種確定的形式（如文字、符號、圖表、實物、數(shù)學公式等），對系統(tǒng)某一方面本質屬性的描述。 系統(tǒng)模型的分類：物理模型、數(shù)學模型 系統(tǒng)模型的特征： （1）它是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿； （2）它是由反映系統(tǒng)本質或特征的主要因素構成的； （3）它集中體現(xiàn)了這些主要因素之間的關系。4.參考答案: 1）根據(jù)被研究系統(tǒng)的特征可以分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真兩大類。 2）按仿真實驗中所取的時間標尺τ（模型時間）與自然時間的時間標尺（原型時間）T之間的比例關系可以將仿真分為實時仿真和非實時仿真兩大類。 3）按照參與仿真的模型種類不同，將系統(tǒng)分為物理仿真、數(shù)學仿真和物理—數(shù)學仿真。5.參考答案:（1）根據(jù)仿真目的確定仿真方案；（2）建立系統(tǒng)的數(shù)學模型；（3）選擇合適仿真方法，建立仿真模型；（4）編寫仿真程序并進行程序調試；（5）進行仿真實驗；（6）仿真結果分析。6.參考答案:微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程、結構圖7.參考答案:級聯(lián)法；串聯(lián)法；并聯(lián)法8.參考答案: 9.參考答案: 10.參考答案: 程序清單如下： r=2； [numo，deno]=series（[1，1]，[1，4]，4，[1，3，2]）； [numc，denc]=cloop（numo，deno）； [A，B，C，D]=tf2ss（numc，denc）； Tf=input（‘仿真時間Tf=’）； h=input（‘計算步長h=’）； X=zeros（size（A，1），1）； y=0；t=0； fori=1：Tf/h K1=A*X+B*r； K2=A*（X+h*K1/2）+B*r； K3=A*（X+h*K2/2）+B*r； K4=A*（X+h*K3）+B*r； X=X+h*（K1+2*K2+2*K3+K4）/6； y=[y，C*X]；t=[t，t（i）+h]； end plot（t，y）；11.參考答案: 12.參考答案: 正確書寫格式：IF（expr1：expr2，expr3，expr4） 13.參考答案:意義：避免發(fā)生共振，減輕振動影響，保證機械系統(tǒng)盡量平穩(wěn)運行，延長其使用壽命，降低噪聲。14.參考答案:一個系統(tǒng)的狀態(tài)如果隨著時間成間斷或突然的改變，則稱該系統(tǒng)為離散系統(tǒng)15.參考答案: A.DAMS軟件的建模方式： （1）應用ADAMS2005直接建立幾何模型 （2）應用其他三維CAD軟件建立幾何模型，然后通過相應的接口導入adams中。16.參考答案: 17.參考答案:并行計算（ParallelComputing）是指同時使用多種計算資源解決計算問題的過程。18.參考答案:階次；步長19.參考答案: 系統(tǒng)：為實現(xiàn)規(guī)定功能以達到某一目標而構成的相互關聯(lián)的一個集合體或裝置（部件）。 系統(tǒng)具有以下四個特點： ①系統(tǒng)是由部件組成的，部件處于運動狀態(tài)； ②部件之間存在著聯(lián)系； ③系統(tǒng)行為的輸出也就是對目標的貢獻，系統(tǒng)各主量和的貢獻大于各主量貢獻之和，即系統(tǒng)的觀點1+1>2； ④系統(tǒng)的狀態(tài)是可以轉換的，在某些情況下系統(tǒng)有輸入和輸出，系統(tǒng)狀態(tài)的轉換是可以控制的。20.參考答案:超前校正、滯后校正、滯后-超前校正和反饋校正。21.參考答案:傳感器的作用：感知物體的運動位置、物體之間碰撞力等。22.參考答案:裝配法建模的定義：建立封閉機構（比如曲柄搖桿機構）模型時如果只知道桿件的長度，但不知準確地位置，可以先按桿件的長度建立各個桿件，然后再用運動副-2bod-2loc的方式關聯(lián)各個連接點（裝配在一起），就可以得到所需要的機構模型23.參考答案: 第一步：根據(jù)仿真目的確定仿真方案根據(jù)仿真目的確定相應的仿真結構和方法，規(guī)定仿真的邊界條件與約束條件。 第二步：建立系統(tǒng)的數(shù)學模型對于簡單的系統(tǒng)，可以通過某些基本定律來建立數(shù)學模型。而對于復雜的系統(tǒng)，則必須利用實驗方法通過系統(tǒng)辯識技術來建立數(shù)學模型。數(shù)學模型是系統(tǒng)仿真的依據(jù)，所以，數(shù)學模型的準確性是十分重要。 第三步：建立仿真模型即通過一定算法對原系統(tǒng)的數(shù)學模型進行離散化處理，就連續(xù)系統(tǒng)言，就是建立相應的差分方程。第四步：編制仿真程序對于非實時仿真，可用一般高級語言或仿真語言。對于快速的實時仿真，往往需要用匯編語言。第五步：進行仿真實驗并輸出仿真結果通過實驗對仿真系統(tǒng)模型及程序進行校驗和修改，然后按系統(tǒng)仿真的要求輸出仿真結果。24.參考答案: 離散事件系統(tǒng)仿真的應用： 1.排隊系統(tǒng) 2.機械行業(yè)25.參考答案: 按照真實系統(tǒng)的物理性質構造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進行實驗的過程稱為物理仿真。 物理仿真優(yōu)點是：直觀、形象，也稱為“模擬”； 物理仿真缺點是：模型改變困難，實驗限制多，投資較大。卷III參考答案一.參考題庫1.參考答案:即仿真時鐘與實際時鐘完全一致，模型仿真的速度與實際系統(tǒng)運行的速度相同。當被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或實物時，必須進行實時仿真。2.參考答案: 3.參考答案: ；[11]；；；；4.參考答案: 由f（x）得到的x的分布函數(shù) 5.參考答案:數(shù)學模型：是利用數(shù)學語言（符號、式子與圖象）模擬現(xiàn)實的模型。6.參考答案:時間t；微分方程；傳遞函數(shù)7.參考答案:錯誤8.參考答案: 9.參考答案:分布交互仿真（DistributedInteractiveSimulation，簡稱DIS）系統(tǒng)是應用仿真理論、仿真計算機（或其他仿真設備）、通信網(wǎng)絡、虛擬現(xiàn)實（VR）技術等構造的逼真的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境，進行作戰(zhàn)任務的演練、指揮員訓練、大規(guī)模武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估等活動的先進的仿真技術10.參考答案:O（h2）；O（h3）11.參考答案: 虛擬樣機技術的特點： 1、強調在系統(tǒng)層次上模擬產(chǎn)品的外觀、功能及特定環(huán)境下的行為； 2、可以輔助物理樣機進行設計驗證和測試； 3、可以在相同時間內“試驗”更多的設計方案，從而易于獲得最優(yōu)設計方案； 4、用于產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期，并隨著產(chǎn)品生命周期的演進而不斷豐富和完善； 5、支持產(chǎn)品的全方位測試、分析與評估； 6、減少產(chǎn)品開發(fā)時間產(chǎn)品盡快上市； 7、減少了設計費用。12.參考答案:相互聯(lián)系；相互制約；相互依存13.參考答案:系統(tǒng)仿真是利用相似理論、控制理論、計算技術等理論和技術，通過綜合性的模型實驗來揭示原理的本質和運動規(guī)律的科學方法。14.參考答案: 15.參考答案: 虛擬樣機（VirtualPrototyping簡稱VP）技術又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術，是一項計算機輔助工程（CAE）技術，是建模仿真技術、虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）技術、計算輔助設計與制造（CAD／CAM）等技術綜合集成。目前世界范圍內流行使用的機械系統(tǒng)的仿真軟件有ADAMS和比利時LMS的DADS（DynamicAnalysisandDesignSystem）動力學分析和設計系統(tǒng)軟件。16.參考