控制系统数字仿真题库

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一、填空题

1. 定义一个系统时，首先要确定系统的 边 界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的 输 入，系统对边界以为环境的作用称为系统的 输 出。 2．系统的三大要素为：实体、属性 和活 动。

3．人们描述系统的常见术语为：实 体、属性、 事件 和活动。

4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统 和 离

散-连续系统。

5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。

6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统 和 离散事件系统 。 7. 系统是指相互联系又相互作用的 实 体 的有机组合。

8．根据模型的表达形式，模型可以分为 物理模型 和数学模型二大类，其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为： 静态模型 和 动态模型 。 9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统内在规律的模型称为数学模型。

10．静态模型的数学表达形式一般是 代数 方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是 微分 方程和 差分 方程。

11．系统模型根据描述变量的函数关

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填空题

1.定义一个系统时，首先要确定系统的 ；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的 ，系统对边界以为环境的作用称为系统的 。

1.定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。 2．系统的三大要素为： 、 和 。 2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。

3．人们描述系统的常见术语为： 、 、 和 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、 事件 和活动。

4．人们经常把系统分成四类，分别为： 、 、 和 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。

5、根据系统的属性可以将系统分成两大类： 和 。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，

2014-2015学年第二学期期末《控制系统数字仿真》大作业

编程题（每小题25分，共100分）

1. 典型二阶系统，其传递函数为 ，在相同坐标系下编程实现绘制当 取0.1，02，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2时候该系统的Bode图。

答：% MATLAB程序为 *4 Wn = 0.6

kesai = [0.1:0.1:1,2] hold on; for kos=kesai num=Wn^2;

den=[1,2*kos*Wn,Wn^2] step(num,den) end title('Step Response') hold off;

2. 系统开环传函 ，设k=1，试编程实现

（1）用传函、零极点、状态空间方式表示系统。 *10 （2）绘制闭环系统单位阶跃响应。判断稳定性。 （3）绘制根轨迹、Bode图、乃氏图。

（4）求可控性、可观测性矩阵，并判断可控、可观测性。

3. “虚拟飞行员”模型代表了闭环中的飞行员，它可以用来分析和设计飞机控制系统。飞机和飞行员形成的闭环框图如图（3）所示。变量 表示飞行员的时延，用 =0.5表示反应较慢

实验名称：采样控制系统仿真 1.实验原理 1)采样控制系统

x(t)

- + A/D 采样器 数字 控制器 A/D 信号重构器 被控对象 y(t) 采样控制系统框图

如上图所示：采样控制系统主要由以下四部分构成：采样开关或模数转换器；数模转换器或信号重构器。离散的数字控制器；连续的被控对象或被控过程；

从系统的结构看，采样控制系统与连续控制系统明显的不同之处是：系统中有一个或若干个采样开关。通过采样开关，将连续信号转变成离散信号，这个过程称为采样。

连续信号e(t)经过采样后变成了一脉冲序列。由于采样开关每次闭合的时间h远小于采样周期T，也远小于系统中连续部分的时间常数，因此在分析控制系统时可认为h趋于零。这样采样过程实际上可视为理想脉冲序列对e(t)幅值的调制过程。采样开关相当于一个载波为的幅值调制器。采样过程如图所示。

2)Simulink仿真采样控制系统

使用Simulink仿真库，能够方便的仿真各种离散信号的输入输出，及采样开关的工作原理。此次实验采用采样控制对广义对象进行控制仿真，以仿真采样控制系统。 2.实验控制对象分析

已知被控对象传递

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吉大16春学期《控制系统数字仿真》在线作业二

一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。）

1. i=2; =2i;=2*i;=2*sqrt(-1);程序执行后；, , 的值分别是（）。 . =4,=4,=2.0000i

. =4,=2.0000i, =2.0000i . =2.0000i, =4,=2.0000i

. =2.0000i,=2.0000i,=2.0000i 正确答案：

2. 软件中我们一般都用（）单位来做图以达到最佳的效果。 . 米 . 厘米 . 毫米 . 分米 正确答案：

3. 绘制系统零极点图的命令是（）。 . stp . pzmp . rlous . sgri 正确答案：

4. 绘制控制系统根轨迹的命令是（）。 . stp . pzmp . rlous . sgri 正确答案：

5. 在循环结构中跳出循环，执行循环后面代码的命令为（）。 . rturn . rk . ontinu . kyor 正确答案：

6. UTO的坐标体系，包括世界坐标和（）坐标系。 . 绝对坐标 . 平面坐标 . 相对坐

实验五 控制系统计算机辅助设计

一、实验目的

学习借助MATLAB软件进行控制系统计算机辅助设计的基本方法，具体包括超前校正器的设计，滞后校正器的设计、滞后－超前校正器的设计方法。 二、实验学时：4 学时 三、实验原理 1、PID控制器的设计

PID控制器的数学模型如公式（5-1）、（5-2）所示，它的三个特征参数是比例系数、积分时间常数（或积分系数）、微分时间常数（或微分系数），因此PID控制器的设计就是确定PID控制器的三个参数：比例系数、积分时间常数、微分时间常数。Ziegler（齐格勒）和Nichols（尼克尔斯）于1942提出了PID参数的经验整定公式。其适用对象为带纯延迟的一节惯性环节，即：

G(s)?Ke??s 5-1 Ts?1式中，K为比例系数、T为惯性时间常数、?为纯延迟时间常数。

在实际的工业过程中，大多数被控对象数学模型可近似为式（5-1）所示的带纯延迟的一阶惯性环节。在获得被控对象的近似数学模型后，可通过时域或频域数据，根据表5-1所示的Ziegler-Nichols经验整定公式计算PID参数。

表5-1 PID参数的Ziegler-Nicho

课 程 设 计 报 告

题 目 某温度控制系统的MATLAB仿真 （题目C）

过程控制课程设计任务书

题目C：某温度控制系统的MATLAB仿真

一、 系统概况：

设某温度控制系统方块图如图：

图中Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；，且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100OC、输出信号为4～20mA。Gf(s)为干扰通道的传递函数。

二、系统参数

Tm=2.5min； Kv=1.5(kg/min)/mA； T0=5min； Kf=0.8； K0=5.4C/(kg/min)； 给定值 x(t)=80C； 阶跃扰动 f(t)=10C 二、 要求：

1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真，并求出主要性能指标：

(1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时，系统广义对象输出z(t)的过渡过程；

(2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％，积分时间分别为TI＝1min、3min、5min、10min时，z(t)的过渡过程；

(3)控制器为比例积分微分控制，其比例度δ＝10％，积分时间

第5 章 Simulink 在系统仿真中的应用

薛定宇 著《控制系统计算机辅助设计—MATLAB 语言与应用》第二版，清华大学出版社 2006 CAI课件开发：鄂大志 、薛定宇控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院

2015-3-4

主要内容Simulink 建模的基础知识 Simulink 建模与仿真 非线性系统分析与仿真 子系统与模块封装技术 M-函数、S-函数编写及其应用 本章要点小结 2015-3-4控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院

5.1 Simulink 建模的基础知识Simulink 简介 Simulink 下常用模块简介 Simulink 下其他工具箱的模块组 2015-3-4控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院

5.1.1

Simulink 简介

控制系统仿真研究的一种很常见的要求是通过计 算机得出系统在某信号驱动下的时间响应，从中得 出期望的结论。 对线性系统来说，可以按照第4章介绍的方法， 对于更复杂的系统来说，Simulink 环境就是解决这 样问题的理想工具，它提供了各种各样的模块

控制系统仿真实验报告册

实验课程 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师

月

实验报告须知

实验的最后一个环节是实验总结与报告，即对实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。每次实验，都要独立完成实验报告。撰写实验报告应持严肃认真、实事求是的科学态度。实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而要重新进行一次实验，找出引起较大误差的原因，同时用理论知识来解释这种现象。并作如下具体要求：

1. 认真完成实验报告，报告要用攀枝花学院标准实验报告册，作图要用坐标纸。 2. 报告中的电路图、表格必须用直尺画。绘制电路图要工整、选取合适比例，元件参数标 注要准确、完整。

3. 应在理解的基础上简单扼要的书写实验原理，不提倡大段抄书。 4. 计算要有计算步骤、解题过程，要代具体数据进行计算，不能只写得数。

5. 绘制的曲线图要和实验数据吻合，坐标系要标明单位，各种特性曲线等要经过实验教师 检查，曲线图必须经剪裁大小合适，粘附在实验报告相应位置上。

6. 应结合具体的实验现象和问题进行讨论，不提倡纯

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0