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1、自动控制系统计算机仿真习题参考答案1- 1什么是仿真？它的主要优点是什么？它所遵循的基本原则是什么？答：所谓仿真，就是使用其它相似的系统来模仿真实的需要研究的系统。计算机仿真是指以数字计算机为主要工具，编写并且运行反映真实系统运行状况的程序。对计算机输出的信息进行分析和研究，从而对实际系统运行状态和演化规律进行综合评估与预测。它是非常重要的设计自动控制系统或者评价系统性能和功能的一种技术手段。仿真的主要优点是：方便快捷、成本低廉、工作效率和计算精度都很高。它所遵循的基本原则是相似性原理。1-2你认为计算机仿真的发展方向是什么？答：向模型更加准确的方向发展，向虚拟现实技术，以及高技术智能化、一体
2、化方向发展。向更加广阔的时空发展。1-3计算机数字仿真包括哪些要素？它们的关系如何？答：计算机仿真的三要素是：系统研究的对象、模型系统的抽象、计算机仿真的工具和手段。它们的关系是相互依存。2- 1控制算法的步长应该如何选择？答：控制算法步长的选择应该恰当。如果步长太小，就会增加迭代次数，增加计算量；如果步长太大，计算误差将显著增加，甚至造成计算结果失真。2-2通常控制系统的建模有哪几种方法？答：1）机理建模法；2）实验建模法；3）综合建模法。2-3用欧拉法求以下系统的输出响应y（t）在0WtW1上，h0.1时的数值解。解：输入以下语句dt=0.1;%setstepy=0.8;%setiniti
3、alvaluefor1=1:10;y=jr-y*dt;yl(i+l)=y;endt=0:0.1:1;yl(1)=0.8;plot(tjyl)y+y0,y(0)0.8绘制的曲线图绘制的曲线图2-4用二阶龙格-库塔法对2-3题求数值解，并且比较两种方法的结果。解：输入以下语句dt=O.1;%setstepkl=-0.8;k2=-0.8;%setinitialvaluefori=l:10;ki=-y;y=jrb(dt/2)*(kl+k2);k2=-y;yl(i+l)=y;endt=0:0.1:1;yl(1)=0.8;plot(t,yl)经过比较两种方法的结果，发现它们几乎没有什么差别3-1编写两个m
4、文件，分别使用for和while循环语句计算为k3。k1解：第1个m文件，s=0;fork=l:200;s=s+k3;enddispThesujtlis?s第2个m文件s=0;k=l;whilektGss(1.323?10.51.21)ZfP?Ktf2zp(1.323,10.51.21)计算机返回A=B=-0.5000-1.2000-1.11.00000001.0000001.30002.0000-0.7692+1.31-0.7692-1.31(0.1153+1.1642i0.1153-1.1642i-0.7307，-0.5-1.2-，1X=100X0u01001.3000表明该系统的状态空间
5、表达式为该系统的零极点模型为y=11.323X一、1.3s(+0.76-92ils.l)(0.7i6921.31)(S)=(s-0.1153-1.1642i)(s-0.1153+1.1642i)(s+0.7307)4-2某单输入单输出系统：y+6y+11y+6y-6u试求该系统状态空间表达式的对角线标准形。解：输入语句G=tf(6fl6116);Gl=canon(G?Fmodal)计算结果a=xlx2x3xl-300X20-20xlx2ul-7.762-9.798d=ulyl-0.38650.61241.04yl0xlx2x3-300-7.762X=0-20X+9.798u，00-12.872
6、4-3求出以下系统的传递函数_-101一0X=1-20X+0u，00-31表明该系统状态空间表达式的对角线标准形为解：输入语句y=-0.38650.61241.044Xy=1110x计算结果s+3响应曲线如下A=-l01;1-20;00-3;B=0;0;l;C=l10n?d=ss2tf(A,B?C?D)表明该系统的传递函数为G(s)=s3+6s2+11s+65- 1某一单位负反馈控制系统，其开环传递函数为1s(s+1)它的输入信号为r(t)=2ii111111iiii1111ii11|iiii111ii11|Frequency(rad/sec)7- 1已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=Ks(0.1s1)(0.01s1)请设计一个串联校正控制器G(s)，要求系统性能指标如下:相角裕度，二45。，开环增益K200,C穿越频率13315。C解：根据题目要求可以选择K0,200。则开环传递函数为200s(0.1s+1)(0.01s+1)(2)使用命令margin()，计算开环传递函数的稳定裕量，输入命令：脚迸(200,coi
