2024计算机仿真_复习提要.docx
计算机仿真期末复习资料一、重要学问点提要1二、练习套题11三、练习套题1参考答案3四、练习套题29五、练习套题2参考答案10六、PlD的调整实例15一、重要学问点提要1常用函数的运用；(ones,eye,zeros,length,size,diag,magic,mean,conv,)2、矩阵的输入、调用；矩阵内部元素的调用；矩阵的运算；数组运算；3、关系运算符、逻辑运算符的运用；4、 流程限制语句：if,for,switch,break,while的用法；5、 基本绘图吩咐：PlOLSUbPlot；(如何将图拷到WoRD中)6、 1.Ml模型：TF、ZPK.SS的生成、转换，离散模型及连续模型，模型数据的获得,闭环传递函数的求法;(feedback)7、闭环极点的求法；系统稳定性判定；(roots)8、系统可控性、可观性判定；(ctrb(A,B),obsv(A,C),rank)9、系统根轨迹、奈氏图、波德图的画法，稳定裕量的求法；(rlocus,bode,nyquist,margin)10、系统响应曲线、响应数据的求法：step,impulse,Isim；11、M文件编写，系统动态性能指标的求法；12、仿真模型的建立，PlD封装，PID调整法.(如何利用PLoT函数画曲线，并拷至文档中)二、练习套题1练习说明：1、请在E盘书目下建立一个以自己姓名、班级和学号为名字的文件夹，格式为“姓名一班级学号”，例如“张三_自动化061_28”。并在该文件夹下建立名为“计算机仿真答卷一试卷类型”的WORD文件，其中试卷类型写你所做试卷的类型码,例如“计算机仿真答卷_A"，在本次考试中全部结果(包括源程序，图或曲线以及运行结果等)均须保存在该文件中，否则记零分；2、答案中要求保留利用MATLAB软件进行计算和仿真的过程；3、要求在答卷上写清题号，并按依次写答案。1、请完成下列运算，并将运算过程及结果存到答卷中。(本题共6小题，每小题5分，共30分)(1)请利用冒号运算符“：”生成如下向量A：A=201816141210864202(2)请用reshape吩咐将(1)中向量A生成3x4阶矩阵B。(3)请用一条语句将(2)中B矩阵的第一行和第三行取出作为新的矩阵C。141511(4)已知矩阵K=3-4-8tB=-3,X为列向量，且有KX=B,求X的值。IO8Ilj2(5)已知向量x=l-327,求(6)利用diag()函数生成如下矩阵：00000300000500000700000902、请编制函数名为kaoshi的M文件，找到一个满意!:>IO50的最小值，其中为正整数。(本题10分)3、请在同一个坐标系内画出以下图形：(本题共15分)(1)yl=cos(5x)；(2)y2=-sin(2x).*cos(x)；(3)y3=x.3要求yl为绿色、实线；y2为红色、虚线；y3为蓝色、点划线。并对该图形定义坐标轴范围，xe-3,3fye-393,X的步长取0.01。4、已知单位负反馈系统开环传递函数为：GG)-7；，254+6?+352+255+10请绘制该系统的BOde图和根轨迹图。要求将窗口划分成1x2=2个子图，在第一个子图中画Bode图，在其次个子图中画根轨迹图。(本题10分)5.已知系统闭环传递函数为:G(S) =s + 5(?+3)(5+ 5)(2? +255+ 32)(1)求其TF、ZPK和SS模型；(2)推断其稳定性。(本题共2小题，每小题5分，共10分)6、已知系统方框图模型如下所示：(本题共3小题，每小题5分，共15分)(1) 请在Simulink中建立该系统模型。(要求将模型拷贝至答卷中)(2) 将PlD进行封装。(要求将封装后的模型拷贝到答卷中)(3) 若输入为单位阶跃信号1(t)(阶跃时间取0),请在SlMULlNK中用稳定边界法调整该系统的PID参数，要求超调量小于20%,仿真时长为30秒，保存此时的响应曲线图，并记录此时的Kp,Ti和Td值。7、Given the system transfer function: G(s)Y(s)RG),0<r12(1) UsingMATLABfunctionsteptodetermineunitstepresponseysofthissystem.Uset=0:0.01:12'(2) Accordingtothestepresponse,pleasedeterminingpeakovershoot,peaktime,andsettlingtime(erroris5%).Note:Ailcomputationsandplotsmustbedoneusingasinglem-file.(本题共2小题，每小题5分，共10分)三、练习套题1参考答案1、(本题共6小题，每小题5分，共30分)(1) A=20:-2:-2(2) »B=reshape(A,3,4)B=82604-22-2201418121610(3) »C=B(1,:);B(3,:)C=201481610415-811449»=l415;3-4-8;IO811K=143-4108»B=l;-3;2B=1-32»X=KBX=-0.28790.7765-0.1212(5)»x=l-327x=1-3»x2ans=19(6)»diag(3:2:9J,-l)2、(本题10分)Kaoshi_l程序如下:mult=1;fori=k5(X)mult=mult*i;ifmult>1050breakendendn=i运行结果如卜丁»kaoshi_n=423、请在同一个坐标系内画出以下三个图形：（本题15分）x=-3*pi:0.01:3*pi;yl=cos(5*x);y2=-sin(2*x).*cos(x);y3=x3;plot(x,y1,g-',x,y2,'x,y3,b-.')axis(-3*pi,3*pi,-3,3)3210-1-24、(本题10分)num=l;den=263()2510;sys=tf(num,den)subplot(121)bode(sys)subplot(122)rlocus(sys)BodeDiagramOfFrequency(rad,'sec)RootLocus8XVAjBU_6卷RealAxis5.(本题10分)(D(本小题5分)num=l,5den=conv(L0,3,conv(l5,22532)sys_tf=tf(num,den)sys_zpk=zpk(sys_tf)sys_ss=ss(sys_tf)模型如下：num=1 5den=2 35163265471480Transferfunction:s+52s5+35s4+163s3+265s2+471s+480Zero/pole/gain:0.5(s+5)(s+11.05)(s+5)(s+1.448)(s2+3)a=xlx2x3x4x5xl-17.5-10.19-4.141-1.84-0.9375x280000x304000x400400x500020b=ulxl0.125x20x30x4Ox5Oc=xlx2x3x4x5ylOOO0.031250.07813d=ulylOContinuous-timemodel.(2)(本小题5分)»roots(den)ans=-11.0523-5.00000.0000+1.732Ii0.0000-1.732Ii-1.4477闭环特征根没有全在左半平面，所以系统不稳定。6、(共3小题，每小题5分，共15分)(1)模型如下:(3)Km=43.5;Tu=2.8Kp=43.52=21.75;Ti=2.250.8=2.8125;Td=2.252.5=0.91.41.210.80.60.40.225307.(本题IO分)(1)(本小题S分)num=8;den=l38;t=0:0.01:12;sys=tf(num,den);step(sys,t)%求响应曲线1.41.2StepResponse0.40.2468Time(sec)1012pnduv(2)(本小题5分)程序为kaoshi_2.m：num=8;den=l38;t=0:0,01:12;sys=tf(num,den);step(sys,t)%求响应曲线%求动态性能指标ys=step(sys,t);chaotiao=max(ys)-1%求超调量%求峰值时间m,n=size(t);fori=l:l:nifys(i)=max(ys)tm=i*0.01breakendend%求调整时间fori=n：-l:1ifabs(ys(i)-l)>=0.05ts=i*0.01breakendend»kaoshi_2chaotiao=0.1401tm=1.3200ts=1.8800四、练习套题2一、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G（三）=三三二，请用完成下列运算：（木题共8小题，共60分）1、求该系统开环传递函数的TF模型，并将其转换成ZPK模型；（本小题5分）2、请绘制该系统的开环BOde图和根轨迹图。要求将窗口划分成1x2个子图，在第一个子图中画BOde图，在其次个子图中画根轨迹图；（本小题5分）3、请用feedback。函数求该系统的闭环传递函数；（本小题5分）4、利用Inargin（）函数求该系统的稳定裕量；（本小题5分）5、求该系统的闭环极点，并推断该系统稳定性；（本小题5分）6、UsingMATLABfunctionsteptodetermineunitstepresponsecurveandoutputYsofthissystem.,wheret=0:0.01:20'（本小题10分）7、编程求该闭环系统的超调量、峰值时间、上升时间和调整时间（稳态误差为5%时）；（本小题15分）8、利用函数IsimO求该系统在输入为0.6*1«）时的响应曲线,仿真时间t=0:0.01:20,；（本小题10分）二、请在同一个坐标系内画出以下图形：（本题共20分）1、yl=3*cos（x）；2、y2=sin（2x）.*cos（x）；3、y3=x2
