1、控制系統(tǒng)數(shù)字仿真題庫(kù)填空題1.定義一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，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(duì)系統(tǒng)的作用稱為系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)對(duì)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(shí)體、屬性和活動(dòng)。3人們描述系統(tǒng)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)為：實(shí)體、屬性、事件和活動(dòng)。5、根據(jù)系統(tǒng)的屬性可以將系統(tǒng)分成兩大類(lèi)：工程系統(tǒng)和非工程系統(tǒng)。8根據(jù)模型的表達(dá)形式，模型可以分為物理模型和數(shù)學(xué)模型二大類(lèi)，期中數(shù)學(xué)模型根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)形式的不同可分為二種，分別為：靜態(tài)模型

2、和動(dòng)態(tài)模型。9連續(xù)時(shí)間集中參數(shù)模型的常見(jiàn)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(shí)系統(tǒng)的樣子制作的模型稱為物理模型，用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)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(dá)形式一般是代數(shù)方程和邏輯關(guān)系表達(dá)式等，而動(dòng)態(tài)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)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(lèi)為線性模型和非線性模型。13仿真模型的校核是指檢驗(yàn)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(lèi)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(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用分為四類(lèi)，分別為：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、理論驗(yàn)證和人員訓(xùn)練。22保持器是一種將離散時(shí)間信號(hào)恢復(fù)成連續(xù)信號(hào)的裝置。26三階隱式阿達(dá)姆斯算法的截?cái)嗾`差為:O()。27四階龍格庫(kù)塔法的局部截?cái)嗾`差為O()。28根據(jù)計(jì)算穩(wěn)定性對(duì)步長(zhǎng)h是否有限制，數(shù)值積分算法可以分為二類(lèi)，分別是：條件穩(wěn)定算法和絕對(duì)穩(wěn)定算法。29.根據(jù)數(shù)值

4、積分算法本次計(jì)算只用到前一次的計(jì)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(lèi)，分別單步法和多步法。30.根據(jù)數(shù)值積分算法本次計(jì)算是否是需要前面的多次結(jié)果，常見(jiàn)的RK法和Adams法分別是：?jiǎn)尾椒ê投嗖椒ā?1龍格庫(kù)塔法的基本思想是用幾個(gè)點(diǎn)上函數(shù)值的線性組合來(lái)避免計(jì)算函數(shù)的高階導(dǎo)數(shù)、提高數(shù)值計(jì)算的精度。34.采用數(shù)值積分方法時(shí)有兩種計(jì)算誤差，分別為截?cái)嗾`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(shí)域矩陣法、替換法

5、和根匹配法。37.一般對(duì)快速數(shù)字仿真算法有二點(diǎn)基本要求，分別為：每步計(jì)算量小和良好的計(jì)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(wèn)題的一般性答案，而仿真法的每一次運(yùn)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(wèn)題易于求解，而不是使研究方法更適合于問(wèn)題，常常因?yàn)榇嬖谥T多困難而不能適用。從原則上講，仿真法對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的形式及復(fù)雜程度沒(méi)有限制，是廣泛適用的，但當(dāng)模型的復(fù)雜程度增大時(shí)，試驗(yàn)次

6、數(shù)就會(huì)迅速增加，從而影響使用效率。8、（本題5分）簡(jiǎn)述單步法數(shù)值積分算法的優(yōu)點(diǎn)。需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量少，占用的存儲(chǔ)空間少；只需要知道初值，就可以啟動(dòng)遞推公式進(jìn)行運(yùn)算，即可以自啟動(dòng)；容易實(shí)現(xiàn)變步長(zhǎng)運(yùn)算。10、（本題5分）簡(jiǎn)述數(shù)值積分算法的選擇原則。選擇時(shí)應(yīng)考慮的原則：（1）精度要求；（2）計(jì)算速度；（3）計(jì)算穩(wěn)定性；（4）自啟動(dòng)能力；（5）步長(zhǎng)變化能力。11、（本題5分）簡(jiǎn)述離散相似算法的優(yōu)缺點(diǎn)。與數(shù)值積分算法相比，離散相似算法的每步計(jì)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(jì)算步長(zhǎng)。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(jiǎn)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(jià)（相似）的離散化模型來(lái)進(jìn)行數(shù)字仿真。13、（本題5分）簡(jiǎn)述實(shí)際應(yīng)用的哪些場(chǎng)合需要采用快速數(shù)字仿真算法①利用仿真技術(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)；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(gè)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(duì)被控系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以確定系統(tǒng)的控制策略時(shí)。14、（本題5分）簡(jiǎn)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(shuō)，就是要使離散化后所得脈沖傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)與原連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)相匹配。15、（本題5分）簡(jiǎn)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(duì)于同一輸入信號(hào)，二者的輸出具有相一致的時(shí)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(diǎn)？采樣控制系統(tǒng)實(shí)際存在的采樣開(kāi)關(guān)的采樣周期，這有異于連續(xù)系統(tǒng)離散化時(shí)人為引入虛擬的采樣開(kāi)關(guān)和保持器，使得計(jì)算步長(zhǎng)必須與采樣周期相匹配。18、（本題5分）簡(jiǎn)述連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)、離散時(shí)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(shí)間連續(xù)變化的，這類(lèi)系統(tǒng)稱為連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)；可以用差分