控制系統(tǒng)數(shù)字仿真題庫

1、控制系統(tǒng)數(shù)字仿真題庫填空題1.定義一個系統(tǒng)時，首先要確定系統(tǒng)的邊界；邊界確定了系統(tǒng)的范圍，邊界以外對系統(tǒng)的作用稱為系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)對邊界以為環(huán)境的作用稱為系統(tǒng)的輸出。2系統(tǒng)的三大要素為：實體、屬性和活動。3人們描述系統(tǒng)的常見術(shù)語為：實體、屬性、事件和活動。5、根據(jù)系統(tǒng)的屬性可以將系統(tǒng)分成兩大類：工程系統(tǒng)和非工程系統(tǒng)。8根據(jù)模型的表達形式，模型可以分為物理模型和數(shù)學(xué)模型二大類，期中數(shù)學(xué)模型根據(jù)數(shù)學(xué)表達形式的不同可分為二種，分別為：靜態(tài)模型

2、和動態(tài)模型。9連續(xù)時間集中參數(shù)模型的常見形式為有三種，分別為：微分方程、狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)。10、采用一定比例按照真實系統(tǒng)的樣子制作的模型稱為物理模型，用數(shù)學(xué)表達式來描述系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的模型稱為數(shù)學(xué)模型。11靜態(tài)模型的數(shù)學(xué)表達形式一般是代數(shù)方程和邏輯關(guān)系表達式等，而動態(tài)模型的數(shù)學(xué)表達形式一般是微分方程和差分方程。12系統(tǒng)模型根據(jù)描述變量的函數(shù)關(guān)系可以分類為線性模型和非線性模型。13仿真模型的校核是指檢驗數(shù)字仿真模型和數(shù)學(xué)模型是否一致。17

3、系統(tǒng)仿真根據(jù)模型種類的不同可分為三種：物理仿真、數(shù)學(xué)仿真和數(shù)學(xué)物理混合仿真。18根據(jù)仿真應(yīng)用目的的不同，人們經(jīng)常把計算機仿真應(yīng)用分為四類，分別為：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、理論驗證和人員訓(xùn)練。22保持器是一種將離散時間信號恢復(fù)成連續(xù)信號的裝置。26三階隱式阿達姆斯算法的截斷誤差為:O()。27四階龍格庫塔法的局部截斷誤差為O()。28根據(jù)計算穩(wěn)定性對步長h是否有限制，數(shù)值積分算法可以分為二類，分別是：條件穩(wěn)定算法和絕對穩(wěn)定算法。29.根據(jù)數(shù)值

4、積分算法本次計算只用到前一次的計算結(jié)果，還是需要更前面的多次結(jié)果，數(shù)值積分算法可以分為二類，分別單步法和多步法。30.根據(jù)數(shù)值積分算法本次計算是否是需要前面的多次結(jié)果，常見的RK法和Adams法分別是：單步法和多步法。31龍格庫塔法的基本思想是用幾個點上函數(shù)值的線性組合來避免計算函數(shù)的高階導(dǎo)數(shù)、提高數(shù)值計算的精度。34.采用數(shù)值積分方法時有兩種計算誤差，分別為截斷誤差和舍入誤差。36.常用快速數(shù)字仿真算法有增廣矩陣法、時域矩陣法、替換法

5、和根匹配法。37.一般對快速數(shù)字仿真算法有二點基本要求，分別為：每步計算量小和良好的計算穩(wěn)定性。38.MATLAB中，最常用的將連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成離散系統(tǒng)的函數(shù)為c2d函數(shù)。問題的一般性答案，而仿真法的每一次運行則只能給出在特定條件下的數(shù)值解。解析法常常是圍繞著使問題易于求解，而不是使研究方法更適合于問題，常常因為存在諸多困難而不能適用。從原則上講，仿真法對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的形式及復(fù)雜程度沒有限制，是廣泛適用的，但當(dāng)模型的復(fù)雜程度增大時，試驗次

6、數(shù)就會迅速增加，從而影響使用效率。8、（本題5分）簡述單步法數(shù)值積分算法的優(yōu)點。需要存儲的數(shù)據(jù)量少，占用的存儲空間少；只需要知道初值，就可以啟動遞推公式進行運算，即可以自啟動；容易實現(xiàn)變步長運算。10、（本題5分）簡述數(shù)值積分算法的選擇原則。選擇時應(yīng)考慮的原則：（1）精度要求；（2）計算速度；（3）計算穩(wěn)定性；（4）自啟動能力；（5）步長變化能力。11、（本題5分）簡述離散相似算法的優(yōu)缺點。與數(shù)值積分算法相比，離散相似算法的每步計算量要

7、小得多，穩(wěn)定性也要好得多，因而允許采用較大的計算步長。然而，它通常只適合線性定常系統(tǒng)的仿真，具有一定的局限性。12、（本題5分）簡述離散相似算法的原理。離散相似算法借助于離散系統(tǒng)的理論和方法，將連續(xù)系統(tǒng)作虛擬的離散化處理，從而建立與原連續(xù)系統(tǒng)模型等價（相似）的離散化模型來進行數(shù)字仿真。13、（本題5分）簡述實際應(yīng)用的哪些場合需要采用快速數(shù)字仿真算法①利用仿真技術(shù)進行控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計時；②在數(shù)學(xué)物理混合仿真中，并且系統(tǒng)比較復(fù)雜或者方

8、程個數(shù)很多；③在復(fù)雜系統(tǒng)的控制中，需要在線用仿真方法對被控系統(tǒng)的狀態(tài)進行預(yù)測，以確定系統(tǒng)的控制策略時。14、（本題5分）簡述根匹配法的原理。根匹配法的基本思想是要使離散化模型的瞬態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性與原連續(xù)系統(tǒng)保持一致。更明確地說，就是要使離散化后所得脈沖傳遞函數(shù)的零點和極點與原連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點和極點相匹配。15、（本題5分）簡述相匹配原理相匹配的含義是，如果被仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是穩(wěn)定的，則其仿真模型也應(yīng)該是穩(wěn)定的，并且二者的瞬態(tài)、穩(wěn)

9、態(tài)特性一致。如果對于同一輸入信號，二者的輸出具有相一致的時域特性，或者二者具有相一致的頻率特性，則稱仿真模型與原系統(tǒng)模型相匹配。17、（本題5分）采樣控制系統(tǒng)仿真有何特點？采樣控制系統(tǒng)實際存在的采樣開關(guān)的采樣周期，這有異于連續(xù)系統(tǒng)離散化時人為引入虛擬的采樣開關(guān)和保持器，使得計算步長必須與采樣周期相匹配。18、（本題5分）簡述連續(xù)時間系統(tǒng)、離散時間系統(tǒng)和采樣控制系統(tǒng)的概念。系統(tǒng)的狀態(tài)是隨時間連續(xù)變化的，這類系統(tǒng)稱為連續(xù)時間系統(tǒng)；可以用差分