控制系统数字仿真与cad第三版答案

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

第9章 半实物仿真与实时控制

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 东北大学信息学院

2015-3-4

主要内容

dSPACE 简介与常用模块

Quanser 简介与常用模块半实物仿真与实时控制实例

2015-3-4

控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

9.1 dSPACE 简介与常用模块9.1.1 dSPACE 简介dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering) 实时仿真系统 是由德国 dSPACE 公司开发的一套和 MATLAB/Simulink 可以“无缝连接”的控制 系 统开发及测试的工作平台。2015-3-4 控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 3

单板系统 主要面向快速原型设计用户；其本身就是一个完整的实时仿真系统，DSP 和 I/O 全部 集成于同一板上。

标准组件系统 把处理器板，I/O 板分开，并提供多个系列和品种，允许用户根据特定需求随意 组装，可以使用多块处理

第9章 半实物仿真与实时控制

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 东北大学信息学院

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主要内容

dSPACE 简介与常用模块

Quanser 简介与常用模块半实物仿真与实时控制实例

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控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

9.1 dSPACE 简介与常用模块9.1.1 dSPACE 简介dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering) 实时仿真系统 是由德国 dSPACE 公司开发的一套和 MATLAB/Simulink 可以“无缝连接”的控制 系 统开发及测试的工作平台。2015-3-4 控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 3

单板系统 主要面向快速原型设计用户；其本身就是一个完整的实时仿真系统，DSP 和 I/O 全部 集成于同一板上。

标准组件系统 把处理器板，I/O 板分开，并提供多个系列和品种，允许用户根据特定需求随意 组装，可以使用多块处理

第9章 半实物仿真与实时控制

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 东北大学信息学院

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主要内容

dSPACE 简介与常用模块

Quanser 简介与常用模块半实物仿真与实时控制实例

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控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

9.1 dSPACE 简介与常用模块9.1.1 dSPACE 简介dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering) 实时仿真系统 是由德国 dSPACE 公司开发的一套和 MATLAB/Simulink 可以“无缝连接”的控制 系 统开发及测试的工作平台。2015-3-4 控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 3

单板系统 主要面向快速原型设计用户；其本身就是一个完整的实时仿真系统，DSP 和 I/O 全部 集成于同一板上。

标准组件系统 把处理器板，I/O 板分开，并提供多个系列和品种，允许用户根据特定需求随意 组装，可以使用多块处理

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

第二章

1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转， 试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? P7

3. 为了获得最大的直流电势， 电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10

4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上， 而在偏离几何中性线α角的直线上， 如图 2 - 29 所示， 试综合应用所学的知识， 分析在此情况下对测速机正、 反转的输出特性的影响。(提示： 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。

6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图；

(2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图；

(3) 若电枢沿顺时针方向旋转， 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上， 例如顺时针方向移动一个换

第一章 闭环控制的直流调速系统

1－1 为什么 PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：

（1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。

（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。 （3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000 左右。 （4） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。 （5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也

不大，因而装置效率较高。

（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 1－2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的。 答：在制动状态中，id 为负值，VT2 就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降 速的时候。这时，先减小控制电压，使U g1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电 压U d 降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成 E > U d ，很 快使电流 id 反向，VD2 截止，在 ton ≤ t ＜Ｔ时，U g 2 变正，于是VT2 导通，反向

控制系统数字仿真题库

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

控制系统数字仿真题库

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，

控制系统计算机辅助设计,matlab仿真的一些小练习

上机练习（一）

1. 已知矩阵

123 101

,b 021 a 456

789 003

试求：(1) a+b,a-b, a+b*3,a-b+I

(2) a*b, a.*b, 并分析结果的不同 （3） a/b, a\b，并分析结果的不同

解答：编写M-file并命名为zuoye11.m

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; b=[1 0 1;0 2 1;0 0 3];

I=eye(3); %单位矩阵 a+b a-b a+b*3 a-b+I

a*b %矩阵的乘法 a.*b %矩阵对应元素相乘 a/b %a除以b

a\b %a除b，即b除以a

随后在Command Window中运行zuoye11.m，得到结果：ans =

2 2 4 4 7 7 7 8 12 ans =

0 2 2 4 3 5 7 8 6 ans =

4 2 6 4 11 9 7 8