系统建模与仿真习题答案(forstudents)
第一章习题
1-1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？
答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别？各有什么特点？
答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。它是一种纯物理意义上的实验分析方法，在对系统的认识过程中具有普遍意义。由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性。
仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法。
1-3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？
答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。由图可见，将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题，统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验。
1-4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何？。
答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰，模拟仿真较数字仿真精度低
但模拟仿真具有如下优点：
（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。
（3）能快速求解微分方程。模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关。
（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进
行非实时仿真。
（5）易于和实物相连。
1-5什么是CAD技术？控制系统CAD可解决那些问题？
答：CAD技术，即计算机辅助设计（Computer Aided Design）,是将计算机高速而精确的计算能力，大容量存储和处理数据的能力与设计者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术。
控制系统CAD可以解决以频域法为主要内容的经典控制理论和以时域法为主要内容的现代控制理论。此外，自适应控制，自校正控制以及最优控制等现代控制测策略都可利用CAD技术实现有效的分析与设计。
1-6什么是虚拟现实技术？它与仿真技术的关系如何？
答：虚拟现实技术是一种综合了计算机图形技术，多媒体技术，传感器技术，显示技术以及仿真技术等多种学科而发展起来的高新技术。虚拟现实技术不断完善，为控制系统数字仿真与CAD开辟了一个新时代。
1-7什么是离散系统？什么是离散事件系统？如何用数学的方法描述它们？
答：本书所讲的“离散系统”指的是离散时间系统，即系统中状态变量的变化仅发生在一组离散时刻上的系统。它一般采用差分方程，离散状态方程和脉冲传递函数来描述。
离散事件系统是系统中状态变量的改变是由离散时刻上所发生的事件所驱动的系统。这种系统的输入输出是随机发生的，一般采用概率模型来描述。1-8如图1-16所示某卫星姿态控制仿真实验系统，试说明：
（1）若按模型分类，该系统属于那一类仿真系统？
（2）图中“混合计算机”部分在系统中起什么作用？
（3）与数字仿真相比该系统有什么优缺点？
答：（1）按模型分类，该系统属于物理仿真系统。
（2）混合计算机集中了模拟仿真和数字仿真的优点，它既可以与实物连接进行实时仿真，计算一些复杂函数，又可以对控制系统进行反复迭代计算。其数字部分用来模拟系统中的控制器，而模拟部分用于模拟控制对象。
（4）与数字仿真相比，物理仿真总是有实物介入，效果逼真，精度高，具有实
时性与在线性的特点，但其构成复杂，造价较高，耗时过长，通用性不强。
指令与控制台
角度读出装置
转台电子驱动器
陀螺
力矩器
星敏感器
地球模拟器
指令译码器
星光模拟器
姿态控制系统电子装置
射频敏感器
太阳敏感器
混合计算机
射频模拟器
太阳模拟器
数字部分接口卫星动力学
三轴机械转台
模拟部分
地球敏感器
题1-8卫星姿态控制仿真试验系统
第二章习题
2-1 思考题：
（1）数学模型的微分方程，状态方程，传递函数，零极点增益和部分分式五种形式，各有什么特点？
答：微分方程是直接描述系统输入和输出量之间的制约关系，是连续控制系统其他数学模型表达式的基础。状态方程能够反映系统内部各状态之间的相互关系，适用于多输入多输出系统。传递函数是零极点形式和部分分式形式的基础。零极点增益形式可用于分析系统的稳定性和快速性。利用部分分式形式可直接分析系统的动态过程。
（2）数学模型各种形式之间为什么要互相转换？
答：不同的控制系统的分析和设计方法，只适用于特定的数学模型形式。
（3）控制系统建模的基本方法有哪些？他们的区别和特点是什么？
答：控制系统的建模方法大体有三种：机理建模法，实验建模法和综合建模法。机理建模法就是对已知结构，参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，经过合理的分析简化建立起来的各物理量间的关系。该方法需要对系统的内部结构和特性完全的了解，精度高。实验建模法是采用归纳的方法，根据系统实测的数据，运用统计规律和系统辨识等理论建立的系统模型。该方法建立的数学模型受数据量不充分，数据精度不一致，数据处理方法的不完善，很难在精度上达到更高的要求。综合建模法是上述两种方法的结合。
（4）控制系统计算机仿真中的“实现问题”是什么含意？
答：“实现问题”就是根据建立的数学模型和精度，采用某种数值计算方法，将模型方程转换为适合在计算机上运行的公式和方程，通过计算来使之正确的反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。
（5）数值积分法的选用应遵循哪几条原则？
答：数值积分法应该遵循的原则是在满足系统精度的前提下，提高数值运算的速度和并保证计算结果的稳定。
2-2.用matlab语言求下列系统的状态方程、传递函数、零极点增益、和部分分式形式的模型参数，并分别写出其相应的数学模型表达式：
(1) G（s）=
32
432
72424
10355024
s s s
s s s s
+++
++++
(2) 错误！未找到引用源。
.
X=
2.25 -5 -1.25 -0.54
2.25 -4.25 -1.25 -0.252
0.25 -0.5 -1.25 -12
1.25 -1.75 -0.25 -0.75 0
X
????
????
????
+
????
????
????
u
y=[0 2 0 2] X
（1）解：（1）状态方程模型参数:编写matlab程序如下>> num=[1 7 24 24];
>> den=[1 10 35 50 24];
>> [A B C D]=tf2ss(num,den)
得到结果：A=
-10 -35 -50 -24
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
??
??
??
??
??
??
,B=
1
??
??
??
??
??
??
,C=[]
1 7 24 24,D=[0]
所以模型为:
.
X=
-10 -35 -50 -24
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
??
??
??
??
??
??
X+
1
??
??
??
??
??
??
u,y=[]
1 7 24 24X
(2)零极点增益:编写程序>> num=[1 7 24 24];
>> den=[1 10 35 50 24];
>> [Z P K]=tf2zp(num,den)
得到结果Z= -2.7306 + 2.8531i , -2.7306 - 2.8531i ,-1.5388
P= -4, -3 ,-2 ,-1
K=1
(3) 部分分式形式:编写程序>> num=[1 7 24 24];
>> den=[1 10 35 50 24];
>> [R P H]=residue(num,den)
得到结果R= 4.0000 ,-6.0000, 2.0000, 1.0000
P= -4.0000, -3.0000 , -2.0000 ,-1.0000
H=[]
G(s)=
4621
4321 s s s s
-
+++
++++
（2）解：（1）传递函数模型参数：编写程序>> A=[2.25 -5 -1.25 -0.5
2.25 -4.25 -1.25 -0.25
0.25 -0.5 -1.25 -1
1.25 -1.75 -0.25 -0.75]；
>> B=[4 2 2 0]';
>> C=[0 2 0 2];
>> D=[0];
>> [num den]=ss2tf(A,B,C,D)
得到结果
num = 0 4.0000 14.0000 22.0000 15.0000 den =1.0000 4.0000 6.2500 5.2500 2.2500
32432
4 s + 14 s + 22 s + 15
()s + 4 s + 6.25 s + 5.25 s + 2.25
G s =
(2) 零极点增益模型参数:编写程序>> A=[2.25 -5 -1.25 -0.5
2.25 -4.25 -1.25 -0.25 0.25 -0.5 -1.25 -1
1.25 -1.75 -0.25 -0.75]；
>> B=[4 2 2 0]'; >> C=[0 2 0 2];
>> D=[0];
>> [Z,P,K]=ss2zp(A,B,C,D)
得到结果Z =-1.0000 + 1.2247i -1.0000 - 1.2247i -1.5000
P= -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660i -1.5000
-1.5000
K = 4.0000
表达式 ()()
()()()
4s+1-1.2247i s+1+1.2247i ()s+0.5-0.866i s+0.5+0.866i s+1.5G s =
（3）部分分式形式的模型参数：编写程序>> A=[2.25 -5 -1.25 -0.5
2.25 -4.25 -1.25 -0.25 0.25 -0.5 -1.25 -1
1.25 -1.75 -0.25 -0.75]；
>> B=[4 2 2 0]'; >> C=[0 2 0 2];
>> D=[0];
>> [num den]=ss2tf(A,B,C,D)
>> [R,P,H]=residue(num,den)
得到结果R = 4.0000 -0.0000 0.0000 - 2.3094i 0.0000 +
2.3094i
P = -1.5000 -1.5000 -0.5000 + 0.8660i -0.5000 -
0.8660i
H =[]
4 2.3094 2.3094() 1.50.50.8660.50.866i i
G s s s i s i
=
-+++-++
2-3.用欧拉法求下面系统的输出响应y(t)在0≤t≤1上，h=0.1时的数值。
',(0)1
y y y
=-=
要求保留4位小数，并将结果与真解()t
y t e-
=比较。
解：欧拉法
1
'
00
*(,)
(,)
()
k k k k
k k
y y h f t y
y f t y
y t y
+
=+
?
?
=
?
?=
?
（前向欧拉法,可以自启动）其几何意义：把f(t,y)
在[,
k k
t y]区间内的曲边面积用矩形面积近似代替。利用matlab提供的m文件编程，得到算法公式。如下所示
（1）m文件程序为h=0.1;
disp('函数的数值解为'); %显示…?中间的文字%
disp('y='); %同上%
y=1;
for t=0:h:1
m=y;
disp(y); %显示y的当前值%
y=m-m*h;
end
保存文件q2.m
在matalb命令行中键入>> q2
得到结果函数的数值解为
y= 1 0.9000 0.8100 0.7290 0.6561 0.5905 0.5314 0.4783 0.4305 0.3874
0.3487
（2）另建一个m 文件求解t
y e-
=在t∈[0,1]的数值（%t
y e-
=是',(0)1
y y y
=-=的真解%）
程序为h=0.1;
disp('函数的离散时刻解为');
disp('y=');
for t=0:h:1
y=exp(-t);
disp(y);
end 保存文件q3.m
在matalb命令行中键入>> q3
函数的离散时刻解为
y= 1 0.9048 0.8187 0.7408 0.6703 0.6065 0.5488 0.4966 0.4493 0.4066 0.3679
比较欧拉方法求解与真值的差别
欧拉
1 0.9000 0.8100 0.7290 0.6561 0.5905 0.5314 0.4783 0.4305 0.3874 0.3487 真值
1 0.9048 0.8187
0.7408
0.6703
0.6065
0.5488
0.4966
0.4493
0.4066
0.3679
误差
0 -0.0048 -0.0007 –0.0118 –0.0142 –0.0160 –0.0174 –0.0183 –0.0188 -0.0192 -0.0192 显然误差与2h 为同阶无穷小，欧拉法具有一阶计算精度，精度较低，但算法简单。
2-4用二阶龙格库塔法求解2-3的数值解，并于欧拉法求得的结果比较。
解：我们经常用到 预报-校正法 的二阶龙-格库塔法， 1
12121'()2
(,)(,)(,)k k k k k k h y y k k k f t y k f t h y hk f t y y
+?
=++???
=??=++?=??此
方法可以自启动，具有二阶计算精度，几何意义：把f(t,y)在[,k k t y ]区间内的曲边面积用上下底为k f 和1k f +、高为h 的梯形面积近似代替。利用matlab 提供的m 文件编程，得到算法公式。如下所示
（1）m 文件程序为 h=0.1;
disp('函数的数值解为'); disp('y='); y=1; for t=0:h:1
disp(y); k1=-y;
k2=-(y+k1*h); y=y+(k1+k2)*h/2;
end
保存文件q4.m
在matlab 的命令行中键入 >> q4 显示结果为 函数的数值解为
y= 1 0.9050 0.8190 0.7412 0.6708 0.6071 0.5494 0.4972 0.4500 0.4072 0.3685
（2） 比较欧拉法与二阶龙格-库塔法求解.（误差为绝对值）
真值
1
0.9048 0.8187 0.7408 0.6703 0.6065 0.5488 0.4966 0.4493 0.4066 0.3679
龙
库
1 0.9050 0.8190 0.741
2 0.6708 0.6071 0.5494 0.4972 0.4500 0.4072 0.3685
误
差
0 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0006 0.0006 0.0007 0.0006 0.0006
明显误差为3h得同阶无穷小，具有二阶计算精度，而欧拉法具有以阶计算精度，
二阶龙格-库塔法比欧拉法计算精度高。
2-5．用四阶龙格-库塔法求解题2-3数值解，并与前两题结果相比较。
解：四阶龙格-库塔法表达式
11234
1
21
32
43
(22)
6
(,)
(,)
22
(,)
22
(,)
k k
k k
k k
k k
k k
h
y y k k k k
k f t y
h h
k f t y k
h h
k f t y k
k f t h y hk
+
?
=++++
?
?
=
?
??
=++
?
?
?
=++
?
?
=++
??
，其截断误差为5h
同阶无穷小，当h步距取得较小时，误差是很小的.
(1)编辑m文件程序
h=0.1;
disp('四阶龙格-库塔方法求解函数数值解为');
disp('y=');
y=1;
for t=0:h:1
disp(y=);
k1=-y;
k2=-(y+k1*h/2);
k3=-(y+k2*h/2);
k4=-(y+k3*h);
y=y+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6;
end 保存文件q5.m
在matlab命令行里键入>> q5
得到结果四阶龙格-库塔方法求解函数数值解为
y= 1 0.9048 0.8187 0.7408 0.6703 0.6065 0.5488 0.4966 0.4493 0.4066
0.3679
(2)比较这几种方法：
对于四阶龙格-库塔方法
真
值
1 0.9048 0.8187 0.7408 0.6703 0.6065 0.5488 0.4966 0.4493 0.4066 0.3679
龙
库
1 0.9048 0.8187 0.7408 0.6703 0.6065 0.5488 0.4966 0.4493 0.4066 0.3679
误差 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
显然四阶龙格-库塔法求解精度很高，基本接近真值。三种方法比较可以得到 精度（四阶 ） 〉精度（二阶） 〉精度（欧拉）
2-6．已知二阶系统状态方程为.1111210111.2222021222(0);;(0)
x a a x x b x u x b x x a a x ??
????
????????=+=??????????????????????????
写出取计算步长为h 时，该系统状态变量X=[12,x x ]的四阶龙格-库塔法递推关系式。
解：四阶龙格-库塔法表达式1
12341213
243(22)6
(,)(,)22(,)22
(,)
k k k k k k k k k k h y y k k k k k f t y h h k f t y k h h k f t y k k f t h y hk +?
=++++??
=???
=++??
?
=++??=++??
所以状态变量的递推公式可以写作：
A=11122122a a a a ??????
,B=12b b ??????,12x x x ??
=????可以写成.X AX Bu =+
则递推形式1
12341213
2
43*(22)6
(*/2)(*/2)(*)k k k k k k h X X k k k k k AX Bu k A X k h Bu k A X k h Bu
k A X k h Bu +?=++++??
=+??
=++??=++??=++??
2-7单位反馈系统的开环传递函数已知如下
2
5100
()( 4.6)( 3.416.35)
s G s s s s s +=
+++ 用matlab 语句 、函数求取系统闭环零极点，并求取系统闭环状态方程的可控标准型实现。
解：已知开环传递函数，求得闭环传递函数为
2
5100
()( 4.6)( 3.416.35)5100
s G s s s s s s +=
+++++
在matlab 命令行里键入>> a=[1 0];
>> b=[1 4.6];
>> c=[1 3.4 16.35]; >> d=conv(a,b)； >> e=conv(d,c)
e = 1.0000 8.0000 31.9900 75.2100 0
>> f=[0 0 0 5 100]; >> g=e+f
g = 1.0000 8.0000 31.9900 80.2100 100.0000
%以上是计算闭环传递函数的特征多项式% >> p=roots(g) %计算特征多项式的根，就是闭环
传递函数的极点%
p =
-0.9987 + 3.0091i -0.9987 - 3.0091i -3.0013 + 0.9697i -3.0013 - 0.9697i >> m=[5 100]; >> z=roots(m)
z = -20 %计算零点%
综上：当闭环传函形如1111
11...()...n n n
n n n n
b s b s b G s s a s a s a ----+++=++++时，可控标准型为： 1010...00001...00;00101n A B a a ??????????????
??==??????
????
??--?????? ；[]11;0n n C b b b D -??==??
所以可控标准型是.11.22.33.44123401000
001000
001010080.2131.9981
[100500][0]
x x x x u x x x x x x Y u x x ???????
????????????????
???=+??????????????????----??????
??
??
????
??
????=-+???????
?
2-8用matlab 语言编制单变量系统三阶龙格-库塔法求解程序，程序入口要求能接收状态方程各系数阵（A,B,C,D ）,和输入阶跃函数r(t)=R*1(t);程序出口应给
出输出量y （t ）的动态响应数值解序列
01,,......,n y y y 。
解：m 文件为：function y=hs(A,B,C,D,R,T,h) %T 为观测时间,h 为计算步长，R 为输入信号幅值% disp('数值解为'); y=0; r=R;
x=[0;0;0;0]; N=T/h; for t=1:N;
k1=A*x+B*R;
k2=A*(x+h*k1/3)+B*R; k3=A*(x+2*h*k2/3)+B*R;
x=x+h*(k1+3*k3)/4; y(t)=C*x+D*R; end
在命令行里键入A= B= C= D= R= T= h= y=hs(A,B,C,D,R,T,h) 得到结果。
2-9．用题2-8仿真程序求解题2-7系统的闭环输出响应y(t).
解：A=0
1000010000110080.2131.998?????
???
??
----??
,B=0001????????????,C=[100500]-,D=[0] 在命令行里键入>> A=[0 1 0 0
0 0 1 0 0 0 0 1
-100 -80.21 -31.99 -8]; >> B=[0 0 0 1]'; >> C=[-100 5 0 0]; >> D=[0]; >> T=1; >> R=1; >> h=0.01;
>> y=hs(A,B,C,D,R,T,h) 数值解为 0
8.3333e-007
5.8659e-006
1.8115e-005
3.9384e-005
7.0346e-005 。 。 。
。 %仅取一部分%
2-10.用式（2-34）梯形法求解试验方程'1
y y τ
=-，分析对计算步长h 有何限制，
说明h 对数值稳定性的影响。
解：编写梯形法程序为1
1212
()2
111()k k k k k h y y k k k y k y y h τττ+?
=++??
?
=-??
?=--??
得到2
12(1)2k k h
h y y ττ
+=-+ 稳定系统最终渐进收敛。
系统稳定则2
2112h
h ττ
-+< 计算得02h τ<<。
h 的选取不能超出上述范围，否则系统不稳定。
2-11如图2-27所示斜梁滚球系统，若要研究滚球在梁上的位置可控性，需首先建立其数学模型，已知力矩电机的输出转矩M 与其电流i 成正比，横梁为均匀可自平衡梁（即当电机不通电且无滚球时，横梁可处于θ=0的水平状态），是建立系统的数学模型，并给出简化后系统的动态结构图。
解：设球的质心到杆的距离为0，该系统为特殊情况下的球棒系统。另令
12,,I m I 分别表示棒的惯量、球的质量和球的惯量。则球质心的位置和速度为
(cos ,sin )
(cos sin ,sin cos )
c c x x x v v x v x θθθωθθωθ==-+
其中x
v = ，θω= 。因而动能的移动部分为 因而动能的移动部分为 222
2
1
1()22
trans c K mv m v x ω==+ 球棒系统的旋转动能为 221211()22rot v K I I r
ω=+ 因而，系统总的动能trans rot K K K =+等于
222111
()22
K I mx mv ωλ=++
其中2
2
11I mr λ=+
>为常数。 此系统的拉格朗日方程组为
()sin ()cos d T T
mg dt x x
d T T ki mg dt θθθθ?????-=-?????
???-=-????
综合以上公式的系统的方程组为
221
sin()0()2cos()m x mx mg I mx mxx mgx ki λθθθθθ?-+=?
?+++=?? 设系统在平衡点附近0θ?
≈，cos 1θ≈，sin θθ≈，则系统方程可化为
21
0()m x mg I mx mgx ki λθθ+=??++=?
对上式进行拉普拉斯变换并化简后可得到
()()
X s I s 。 参考文献：
[1] Hauser, S. Sestry, and P. Kokotovic. “Nonlinear control via approximate input-output linearization”. IEEE Trans. on Automatic Control, vol.37:pp.392-398, 1992.
[2] R. Sepulchre. “Slow peaking and low -gain designs for global stabilization of nonlinear systems”. submitted for IEEE TAC 1999.
[3] R. Sepulchre, M. Jankovic, and P. Kokotovic Constructive Nonlinear Control. Springer-Verlag, 1997.
[4] R. Teel. “Using Saturation to stabilize a class of single -input partially linear composite systems”. IFAC NOLCOS'92 Symposium, pages 369-374, June 1992.
2-12如图2-28所示双水箱系统中，in q 为流入水箱1的液体流量，out q 为流出水箱
2
的液体流量，试依据液容与液阻的概念，建立
112()[(),(),(),()]out in Q s Q s H s Q s H s ∝的系统动态结构图。 解：根据液容和液阻的概念，可分别列出两个水箱的数学模型
1
1122112
112
2in out out dh C q q dt dh C q q dt h h q R h q R ?=-??
?=-??
?-?=
?
??=??
对上式进行在零初始条件下进行拉普拉斯变换得
11122
1121122()()()()()()
()()
()()
()in out out C sH s Q s Q s C sH s Q s Q s H s H s Q s R H s Q s R =-??=-??-=
??
?=?
?
化简后可得
2
1122112221()1
()()1
out in Q s Q s R C R C s R C R C R C s =++++ 122()1
()1out Q s Q s R C s =
+ 11222()1
()1out Q s H s R R C s R =
++ 22
()1
()out Q s H s R =
11C s
21C s
1
1R ()
out Q s ()
in Q s 1()Q s 1()
H s 2()
H s +++--
-
第三章 习题
3-2设典型闭环结构控制系统如图4-47所示，当阶跃输入幅值 20R =时，用sp4_1.m 求取输出()y t 的响应。
()
y t ()
r t 2
4323025
0.0160.864 3.27 3.421
s s s s s +++++
解：用sp4_1.m 求解过程如下：
在MA TLAB 语言环境下，输入以下命令语句 >> a=[0.016 0.864 3.27 3.42 1]; >> b=[30 25];
>> X0=[0 0 0 0]; %系统状态向量初值为零 >> V=2; %反馈系数2v = >> n=4;
>> T0=0;Tf=10;
>> h=0.01;R=20 ; %仿真步长h=0.01，阶跃输入幅值20R =
>> sp4_1 %调用sp4_1.m 函数 >> plot(t,y) 运行结果为：
012345678910
2
4
6
8
10
12
14
16
18
附：sp4_1.m 函数为
b=b/a(1);a=a/a(1);A=a(2:n+1);
A=[rot90(rot90(eye(n-1,n)));-fliplr(A)]; B=[zeros(1,n-1),1]'; m1=length(b);
C=[fliplr(b),zeros(1,n-m1)];
Ab=A-B*C*V; X=X0'; y=0;t=T0;
N=round((Tf-T0)/h); for i=1:N
K1=Ab*X+B*R;
K2=Ab*(X+h*K1/2)+B*R; K3=Ab*(X+h*K2/2)+B*R; K4=Ab*(X+h*K3)+B*R;
X=X+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6; y=[y,C*X]; t=[t,t(i)+h]; end
3-4系统结构图如图3-55，写出该系统的联结矩阵W 和0W ，并写出联结矩阵非零元素阵IJ W 。
1()
G s 2()
G s 3()
G s 4()
G s 5()
G s 6()G s 7()
G s 10()
G s 9()
G s 0
y 8()
G s 7
y
解：根据图3-55中i u ,i y 拓扑连结关系，可写出每个环节输入i u 受哪些环节输出i y 的影响，
现列如入下:
10
2
193243854
6510768697
107
u y u y y
u y u y y u y u y y u y u y u y
u y =??=-??=?
=-??=??
=-??=?
=??=??=? 把环节之间的关系和环节与参考输入的关系分别用矩阵表示出来，
00U WY W Y =+
123456789100000000000
0100000000100100000000000100000
10000010000000000010000010000010000000000100000000000100000
0000010
000u u u u u u u u u u ????????-????????????-??????????=??-?????????????????????????????????12345067891010000**00000y y y y y y y y y y y ????
????
????????
????
????????
??+??????????
????
????
??
??
????????
???????
即W =0
000000000010000000010010000000000010000010000010000000000010000010000010000000000100000000000100000
0000010
000????-????
??-????
?
?-??????
??????
????，0W =1000000000??
????????
??
??????
??????
????????，10
121129132143148154
165161017618619711071IJ W ??
??????-????????-????=??????-??????????????
??
3-6若系统为图4-5b 双输入-双输出结构，试写出该系统的联接矩阵W ，0W ，说明应注意什么？
1
4
6
5
3
2
01y 02
y 1
u 2
u 3
u 5
u 4
u 6
u 3
y 6
y 5
y 1y 2
y 4y
解：根据图4-5b 中i u ,i y 拓扑连结关系，可列写如下关系式:
10152
132
40235664
u y y u y
u y u y y u y u y =+??=??=??
=+??=?=?? 转换成矩阵形式为
11223301440255660
000101
0100000000100000
0**001000010000010
000010000u y u y u y y u y y u y u y ????????
???????
?????????
??????????=+???????
????????????????????????????
????
?????????
???? 所以联接矩阵W =0
000101000000
10000001000000001000100????????
?
?????
??????，0W =1
000000
1000
0?????????
??????
?????
此时应注意输入联接矩阵0W 变为62?型。
3--8求图3-56非线性系统的输出响应y(t),并与无非线性环节情况进行比较。
0.50.1
s s ++20
(2)(10)
s s s ++5
-5
()10
r t =()
e t ()
u t ()
y t 解：（1）不考虑非线性环节影响时，求解过程如下：
1） 先将环节编号标入图中。
2) 在MATLAB 命令窗口下，按编号依次将环节参数输入P 阵； >> P=[0.1 1 0.5 1;0 1 20 0;2 1 1 0;10 1 1 0];
3) 按各环节相对位置和联接关系，有联接矩阵如下：
0001100001000
10W -?????
?=??????， 01000W ??????=??????，所以非零元素矩阵 10
114
1211321431I J W ??
??-????=?
???????
>> WIJ=[1 0 1;1 4 -1;2 1 1;3 2 1;4 3 1] ;
4）由于不考虑非线性影响，则非线性标志向量和参数向量均应赋零值； >> Z=[0 0 0 0];S=[0 0 0 0];
5）输入运行参数：开环截至频率1L c ω约为1，故计算步长h 取经验公式值，即
1
0.0250c
h ω≤
=，取h=0.01；每0.25秒输出一点。故取1L =25。 >>h=0.01; >>L1=25; >>n=4; >>T0=0 >>Tf=20; >>nout=4; >>Y0=10; >>sp4_4;
>> plot(t,y,'r') >> hold on
运行结果如图中红色实线所示。
(2)考虑非线性环节N 影响时，只需将非线性标志向量Z 和参数向量S 的相应分量正确输入即可。
在MA TLAB 命令窗口中输入下列语句：
>> Z=[4 0 0 0];S=[5 0 0 0]; %第一个线性环节后有饱和非线性，参数值为5。
系统建模与仿真习题2
系统建模与仿真习题二 1. 考虑如图所示的典型反馈控制系统框图 (1)假设各个子传递函数模型为 66.031.05 .02)(232++-+=s s s s s G ，s s s G c 610)(+=，2 1)(+=s s H 分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法求该系统的传递函数模型。 (2) 假设系统的受控对象模型为s e s s s G 23 )1(12 )(-+=，控制器模型为 s s s G c 32)(+=，并假设系统是单位负反馈，分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法能求出该系统的传递函数模型？如果不能，请近似该模型。 2. 假定系统为： )(0001)(111000100001024269)(t u t x t x ????? ???????+????????????----= [])(2110)(t x t y = 请检查该系统是否为最小实现，如果不是最小实现，请从传递函数的角度解释该模型为何不是最小实现，并求其最小实现。 3. 双输入双输出系统的状态方程：
)(20201000)()(20224264)(75.025.075.125 .1125.15.025.025.025.125.425.25.025.1525.2)(t x t y t u t x t x ??????=????? ???????+????????????------------= （1）试将该模型输入到MATLAB 空间，并求出该模型相应的传递函数矩阵。 （2）将该状态空间模型转化为零极点增益模型，确定该系统是否为最小实现模型。如果不是，请将该模型的传递函数实现最小实现。 （3）若选择采样周期为s T 1.0=，求出离散后的状态方程模型和传递函数模型。 （4）对离散的状态空间模型进行连续变化，测试一下能否变回到原来的系统。 4. 假设系统的传递函数模型为： 222 )(2+++=s s s s G 系统状态的初始值为?? ????-21，假设系统的输入为t e t u 2)(-=。 （1）将该传递函数模型转化为状态空间模型。 （2）利用公式 ?--+=t t t A t t A d Bu e t x e t x 0 0)()()()(0)(τττ求解],0[t 的状态以及系统输出的解析解。 （3）根据上述的解析解作出s ]10,0[时间区间的状态以及系统输出曲线。 （4）采用lsim 函数方法直接作出s ]10,0[时间区间的状态以及系统输出曲线，并与（3）的结果作比较。 5. 已知矩阵 ???? ??????----=212332110A （1）取1:1.0:0=t ，利用expm(At)函数绘制求A 的状态转移矩阵，看运行的速度如何？ （2）采用以下程序绘制A 的状态转移矩阵的曲线，看运行的速度如何？ clc;clear; A=[0 1 -1;-2 -3 3;2 1 -2]; t=0:0.1:2; Nt=length(t);
系统与设计复习题
《系统分析与设计》复习题 一．选择题： 1.面向对象的特点主要概括为（C ）。 A. 可分解性、可组合性、可分类性 B. 继承性、封装性、 多态性 C. 抽象性、继承性、封装性、多态性 D. 封装性、易维护性、 可扩展性、可重用性 2.信息按照（ C ）可以分为战略信息、战术信息和作业信息。 A. 应用领域 B. 加工顺序 C. 管理的层次 D. 反映形式 3.按照处理的对象，可把组织的信息系统分为（B ）和管理 信息系统两大类。 A. 电子数据处理系统 B. 作业信息系统 C. 决策支持系统 D. 情报处理系统 4.在开发一个企业管理信息系统时，首先要进行用户调查，调查 中收集的主要信息包括（ D ）。 A. 管理目标、人力资源、业务流程和数据流程信息 B. 组织结构、功能体系、业务流程和数据流程信息 C. 企业性质、客户资源、业务流程和数据流程信息 D. 管理目标、功能体系、业务流程和数据流程信息 5.系统流程图也称为业务流程图，它表达的是（B ）。 A. 数据在系统各部件间的流动情况 B. 对数据进行加工
处理的控制过程 C. 逻辑数据流图 D. 白盒子形式的组成系统 的每个部件 6.一般子系统的划分是在系统（ C ）阶段，根据对系统的功 能/数据分析的结果提出的。 A. 需求分析 B. 逻辑阶段 C. 总体设计 D. 详细设计 7.信息系统流程图是以新系统的（ D ）为基础绘制的。 A. E-R图 B. 管理功能图 C. 业务流程图 D. 数据流图 8.在关系规范化过程中，一般来讲，满足（C ）的关系即可 满足信息处理的要求，就可以认为是比较规范的关系。 A. 第一范式 B. 第二范式 C. 第三范式 D. BC范式 9.信息系统开发的结构化方法的一个主要原则是（ A ）。 A. 自顶向下原则 B. 自底向上原则 C. 分步实施原则 D. 重点突破原则 10.用户开发应用系统的主要手段是（ A ）。 A. 生命周期法 B. 原型法 C. 第四代语言 D. 面向对象 方法 11.系统规划的主要任务包括（ A ）。 A. 明确组织的信息需求、制定系统总体结构方案 B. 对系统进行经济、技术和使用方面的可行性研究 C. 选择计算机和网络系统的方案 D. 确定软件系统的模块结构
物流仿真大作业.doc
物流系统仿真 期末作业 题目：Manufacturing System Planning and Scheduling 班级：物流工程131 学号：1311393003 1311393008 姓名：黎宇帆张力夫 日期：2015-09-19 成绩：
制造系统规划与调度 翻译 2.1引言 现代生产调度工具是非常强大的，提供了广阔的范围内调整工具的行为的真实过程要求的选项和参数。 然而，更多的选项的存在，它就在实践中找到的工具的最佳配置更加困难。 即专家们经常无法预测的多种可能性的影响。 测试甚至一小部分在现实中可能的配置，对实际生产过程的影响可能需要几个月的时间，可能会严重降低整体性能。 因此，这样的试验在实践中是不可行的。 优化的生产调度仿真模型比使用真正的过程更安全，更便宜,更快，更容易测试。为了在一个中等规模的制造公司充分使用先进的调度工具的优势，找到它的一个最佳的规则和参数的优化配置。 模块化仿真模型的整个业务的制造系统和生产过程中阳极氧化阶段是建立以测试不同的调度配置的影响。调度工具的配置测试和优化进行了离线使用的仿真模型。实际生产过程不受干扰，可以非常快速、低成本的找到最优配置。 2.2问题描述 位于英国的一个中型制造商，生产一系列的不同的小压铝零件和一系列大批量的其他面向消费者的产品。典型的应用包括香水的喷雾组件和哮喘患者的分配器。这是一个高度竞争的行业，成功取决于是否能实现高效率和低成本制造。所以生产调度是非常重要的。 在过去，该公司安装的软件工具可以支持生产过程中的各个区域调度。全面提高公司绩效，增加产量和减少产品的交货时间，他们计划建立自动电抗器的供应链规划服务器–总调度系统协调当地所有的业务和生产区。为了提供最好的解决方案，调度工具供应商，预优国际（https://www.wendangku.net/doc/842220466.html,）决定使用模拟求解调度工具的优化配置。 问题是建立一个仿真工具，它将接受的到来客户订单和生产订单排序以满足这些需求。一个重要的地方是模型的生产过程本身，以确保它的主要阶段的最佳时刻加载。阳极氧化阶段是整个生产过程中特别重要的，因此，它必须是非常详细的模拟，以测试到整体订单的交货时间可以通过阳极氧化过程阶段优化减少到什么程度。 在这种情况下的研究主要目标是以下几个： （1）为了确定公司模型间的相关业务和生产过程和确定订单和交货时间， （2）在规划部门分析和优化业务流程，为了处理传入的需求和规划生产订单。 （3）测试的整体生产时间，提高灵敏度，特别是确定是否引入特定排序规则的生产订单将减少在阳极氧化处理阶段总的处理时间。
控制系统仿真期末考试题及答案
《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？它所遵循的基本康JM是什么？ 答：所谓仿耳，畝是使用其它相似的系统来樓仿曳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■出的信息进行分析和研究，从而对实际系统运行状杏和演化规律进行編合评估与预测.它是非的设计自动控制系统或甘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、成本低巌、工作效車和计算II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？ 各；向模型更加准确的方向发展，向虐拟现实技术，以及高技术智能化、一体化方向发尺.向更加广■的时空发展. 1-3计算机敷字仿真包括■些要素？它们的关系如何？ 答，计算机仿真的三要素是：系一丸的对象、模一系统的抽象、计算机一真的工具和手段.它＜1的关系是相互依存. 2-1控制算法的步长应该如何选择？ ?：控制算法步长的选择应该怡当.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，计算碳養将显著堆加，甚至造成计算结杲失真. 2-2通常控制系统的建模有■几种方法？ 4t. i\ *?、1、绘厶 2-2通常控制系统的建模有■几种方法？ I）机理建模法,2）实鲨麓模法；3）综合建模法. 2-3用欧拉法求以下系统的■出响应）?（/）在0W/W1上"0.1时的效值解? y + y = 0, y(0) = 0.8 解，输入以下语句 dt=0. 1; X set step y=0.8; % set initial value for 1=1:10; 尸y-y拿dt; yl (i+l)=y; end t=0:0. 1:1; yl (1)=0. 8; plot (t,yl)
系统建模与仿真考试题
1.信息时代认识世界（科学研究）的三种方法是：理论研究、（_实验研究_）、（__ 仿真___）。 2.根据系统状态随时间变化是连续性还是间断性的，可将系统划分为（_连续系统_）、 （__离散系统__）。 3.系统仿真中的三个基本概念是系统、（__模型_）、仿真。 4.拟对某系统进行研究，首先要对系统作出明确的描述，即确定系统各个要素：实体、 属性、活动、（__状态_）、（_事件___）。 ?阶段性知识测试 5.系统仿真有三个基本的活动，即系统建模、仿真建模和（__仿真实验__），联系这 三个活动的是系统仿真的三要素，即系统、模型和计算机（硬件和软件）。 6.系统仿真的一般步骤是：（1）调研系统，明确问题、（2）（___设立目标，收集数据 __）、（3）建立仿真模型、（4）编制程序、（5）运行模型，计算结果、（6）（_统计分析，进行决策__） ?阶段性知识测试 7.仿真软件发展经历了四个阶段（1）高级程序语言阶段；（2）仿真程序包、初级仿 真语言阶段；（3）商业化仿真语言阶段；(4) （_一体化建模与仿真环境_）阶段。 8.常用的仿真软件有Arena、Automod、MATLAB、Promodel、（__WITNESS______）、 （______FLEXSIM___）。 9.求解简单系统问题的“原始”方法是（___解析解决____），借助（___实验__）可大大 提高该方法的效率和精度。 ?阶段性知识测试 10.排队系统可简化表示为A/B/C/D/E。其中A为到达模式；B为（服务模式）、C为服 务台数量、D为系统容量；E为排队规则。 11.常见的排队规则有：先到先服务、后到后服务、优先级服务、最短处理时间优先服 务、随机服务等。请以连线方式将下列排队规则名称的中英文对照起来。 先进先出FIFO 后进先出LIFO 随机服务SIRO 最短处理时间优先SPT 优先级服务PR ?阶段性知识测试 12.模型中，习惯称实体为成分。成分可分为主动成分和被动成分。请问排队系统中的 随机到达的顾客属于（主动）成分（主动/被动）。 13.事件是改变系统状态的瞬间变化的事情。一般指活动的开始和结束。事件可分为必 然事件（主要）、条件事件（次要）、系统事件。其中（______）一般不出现在将来事件表中（FEL）。 14.活动是具有指定长度的持续时间，其开始时间是确定。排队系统主要活动有 （_______）和服务活动。 ?阶段性知识测试 15.仿真时钟表示仿真时间的变量。Witness仿真系统中仿真钟用系统变量（TIME）表 示。 仿真策略，也称仿真算法。离散事件系统适用的仿真策略有（_事件调度法_）、活动扫描法、进程交互法、三阶段法等。 16.建立输入数据模型需要4个步骤：（1）从现实系统收集数据；（2）（_确定输入数据
信息系统分析与设计考试相关习题及答案
一、选择填空 4. 业务系统规划法（BSP）的核心是（） A. 明确企业目标 B. 定义（识别）业务过程 C. 进行数据分析 D. 确定信息结构答案： C 5. 下面哪一项企业关键成功因素的特点是错误的：（）。 A. 少量的易于识别的可操作的目标 B. 可确保企业的成功 C. 由企业的所有CSF决定组织的信息需求答案： B 7. 一般子系统的划分是在系统（）阶段，根据对系统的功能/数据分析的结果提出的。 A. 需求分析 B. 逻辑阶段 C. 总体设计 D. 详细设计答案： A 10. 信息系统流程图是以新系统的（）为基础绘制的。 A. E-R图 B. 管理功能图 C. 业务流程图 D. 数据流程图答案： D 14. 信息系统开发的结构化方法的一个主要原则是（）。 A. 自顶向下原则 B. 自底向上原则 C. 分步实施原则 D. 重点突破原则答案： A 16. 一般来说，占维护工作比例最高的是（）。 A. 纠错性维护 B. 适应性维护 C. 完善性维护 D. 预防性维护答案： C 19. 系统规划的主要任务包括（）。 A. 明确组织的信息需求、制定系统总体结构方案 B. 对系统进行经济、技术和使用方面的可行性研究 C. 选择计算机和网络系统的方案 D. 确定软件系统的模块结构答案： A 20. 系统设计阶段的主要成果是（）。 A. 用户的决策方针 B. 用户的分析方案 C. 系统设计说明书 D. 系统总体设计方案答案： C 21. 信息系统建设的结构化方法中用户必须参与的原则是用户必须参与（）。 A. 系统建设中各阶段工作 B. 系统分析工作 C. 系统设计工作 D. 系统实施工作答案： A 22. 结构化生命周期法的主要缺点之一是（）。 A. 系统开发周期长 B. 缺乏标准、规范 C. 用户参与程度低 D. 主要工作集中在实施阶段答案： A 23. MIS规划的主要内容是（）。 A. MIS战略规划，组织信息需求分析，系统目标 B. 组织信息需求分析，系统目标，资源分配 C. MIS战略规划，资源分配，系统目标 D. MIS战略规划，组织信息需要分析，资源分配答案： A 28. 生命周期法的特点之一是（）。 A. 整个系统的开发工作是非劳动密集型的 B. 系统开发时间短 C. 对用户需求的变更不能做出迅速响应 D. 适合大型复杂系统答案： C 29. 系统测试中应遵循的一条原则是：测试工作应该由以下人员来承担（）。 A. 原程序作者 B. 专门的测试人员 C. 系统设计人员 D. 用户答案： B 30. 系统维护中要解决的问题来源于（）。 A. 系统分析阶段 B. 系统设计阶段 C. 系统实施阶段 D. 三者都包括答案： D 31. 在原型法中，原型是进行开发的系统的（）。 A. 反映用户最基本需求的可以运行的实验模型 B. 某一主要部分的详细设计方案（物理模型）
matlab机电系统仿真大作业
一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述 通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型 下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆与长度已知。 图2-1 曲柄滑块机构简图 设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系 图2-2 曲柄滑块机构的矢量环
3．匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程 系统为匀角速度输入的时候，其输入为输出为；。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程 通过对位置方程进行求导，可得 由于系统的输出是与，为了便于建立A*x=B形式的矩阵，使x=[], 将运动学方程两边进行整理，得到 将上述方程的v1与w3提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况 仿真的基本思路：已知输入w2与，由运动学方程求出w3和v1，再通过积分，即可求出与r1。 （1）编写Matlab函数求解运动学方程 将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv（u）来表示。 设r2=15mm，r3=55mm，r1（0）=70mm，。 其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置
M函数如下： function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; （2）建立Simulink模型 M函数创建完毕后，根据之前的运动学方程建立Simulink模型，如下图： 图3-1 Simulink模型 同时不要忘记设置r1初始值70，如下图： 图3-2 r1初始值设置
系统建模与仿真习题3及答案
系统建模与仿真习题三及答案 1.已知系统 )24(32)(21+++=s s s s s G 、2 103)(2+-=s s s G 求G 1(s)和G 2(s)分别进行串联、并联和反馈连接后的系统模型。 解： clc;clear; num1=[2 3]; den1=[1 4 2 0]; num2=[1 -3]; den2=[10 2]; G1=tf(num1,den1); G2=tf(num2,den2); Gs1=series(G1,G2) Gp1=parallel(G1,G2) Gf=feedback(G1,G2) 结果： Transfer function: 2 s^2 - 3 s - 9 ------------------------------ 10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 s Transfer function: s^4 + s^3 + 10 s^2 + 28 s + 6 ------------------------------ 10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 s Transfer function: 20 s^2 + 34 s + 6 -------------------------------- 10 s^4 + 42 s^3 + 30 s^2 + s – 9 2.某双闭环直流电动机控制系统如图所示：
利用feedback( )函数求系统的总模型。 解： 模型等价为： 编写程序： clc;clear; s=tf('s'); G1=1/(0.01*s+1); G2=(0.17*s+1)/(0.085*s); G3=G1; G4=(0.15*s+1)/(0.051*s); G5=70/(0.0067*s+1); G6=0.21/(0.15*s+1); G7=(s+2)/s; G8=0.1*G1; G9=0.0044/(0.01*s+1); sys1=feedback(G6*G7,0.212); sys2=feedback(sys1*G4*G5,G8*inv(G7)); sys=G1*feedback(sys2*G2*G3,G9) 结果： Transfer function:
软件系统分析与设计考试题
题目内容： 一、单项选择题：（本大题共20小题，每题1分，共20分） ? 1. 组成UML有三种基本的建筑块是：（?A ），事物和图 A、关系?????????????????? B、类 C、用例?????????????????? D、实体 2、UML体系包括三个部分：UML基本构造块，（?A ）和UML公共机制 A、UML规则????????????? B、UML命名 C、UML模型????????????? D、UML约束 3、UML中的事物包括：结构事物，分组事物，注释事物和（ D) A、实体事物?????????? ???????? B、边界事物 C、控制事物?????????????????? D、动作事物 4、（ A）模型的缺点是缺乏灵活性，特别是无法解决软件需求不明确或不准确的问题 A、瀑布模型?????????????????? B、原型模型 C、增量模型?????????????????? D、螺旋模型 5、下面哪个不是UML中的静态视图（A? ） A.状态图??????????????????? B.用例图 C.对象图??????????????????? D.类图 6、（?A ）技术是将一个活动图中的活动状态进行分组，每一组表示一个特定的类、人或部门，他们负责完成组内的活动。 ? A、泳道??????????????????? B、分叉汇合 ? C、分支??????????????????? D、转移 7、下列关于状态图的说法中，正确的是（ C ） A. 状态图是UML中对系统的静态方面进行建模的五种图之一。 B. 状态图是活动图的一个特例，状态图中的多数状态是活动状态 C.活动图和状态图是对一个对象的生命周期进行建模，描述对象随时间变化的 行为。 D. 状态图强调对有几个对象参与的活动过程建模，而活动图更强调对单个反应 型对象建模 8、对反应型对象建模一般使用（?A ）图 A、状态图??????????????????? B、顺序图 ?C、活动图??????????????????? D、类图
《生产系统建模与仿真》教学大纲
《生产系统建模与仿真》教学大纲 （理论课程） 开课系（部）：工程学院课程编号：010396 课程类型：专业课总学时：48 学分：3 适用专业：工业工程开课学期：2014-2015学年第一学期 先修课程：概率论与数理统计、C语言程序设计、系统工程导论 一、课程简述 《生产系统建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。 本课程具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性，能够有效增强学生的系统仿真理论基础，提高学生对系统仿真、分析工作的适应性，培养其开发创新能力。 本课程的教学目标是培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。课程以制造型生产企业为核心，通过理论教学和实践环节相结合，阐述了离散事件系统建模与仿真技术在生产企业分析中的基本原理和方法。其容涉及计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理、仿真软件的介绍，重点介绍排队系统、库存系统、加工系统以及输入、输出数据分析。本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理；并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能；使学生了解计算机仿真的基本步骤。 二、课程要求 （一）教学方法 1、启发式课堂讨论 针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。目的是加强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。 2、重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解 提高学生的逻辑思维能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。 3、加强计算机辅助设计、分析 将Flexsim仿真软件引入教学中。应用计算机辅助设计、分析，能方便的改变系统
控制系统仿真
5.2设222(x,y,z)4y z f x x y z =+++，求函数f 在(0.5,0.5,0.5)附近的最小值。 解： >> fun=inline('x(1)+x(2)^2/(4*x(1))+x(3)^2/x(2)+2/x(3)','x'); >> x0=[0.5,0.5,0.5]; >> [x fval]=fminsearch(fun,x0) x = 0.5000 1.0000 1.0000 fval = 4.0000 → 函数f 在(0.5,0.5,0.5)附近的最小值为：4.0000 6.8求方程组1221x y z x y z x y z ++=??-+=??--=? 的解。 解： >> A=[1 1 1;1 -1 1;2 -1 -1]; >> b=[1;2;1]; >> B=[A,b]; >> rank(A),rank(B) ans = 3 ans = 3 >> X=A\b X = 0.6667 -0.5000 0.8333 → 方程组的解为：0.6667x =，=-0.5000y ，=0.8333z 6.11求函数3()sin t f t e t -=的拉普拉斯变换。 解： >> syms t; >> ft=exp(-3*t)*sin(t); >> Fs=laplace(ft) Fs = 1/((s + 3)^2 + 1) → 函数3()sin t f t e t -=的拉普拉斯变换为：21(s 3)1 ++
7.11单位负反馈系统的开环传递函数为 1000(s)(0.1s 1)(0.001s 1) G s =++ 应用Simulink 仿真系统构建其阶跃响应曲线。 解： 模型仿真图 1 单位阶跃响应曲线图 1 7.7用S 函数创建二阶系统0.20.40.2(t)y y y u =+=，0y y ==，()u t 为单位阶跃信号，使用Simulink 创建和仿真系统的模型。 解： function [sys,x0,str,ts] = sfun1(t,x,u,flag) switch flag, case 0 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; case 3 sys=mdlOutputs(t,x,u); case {1,2,4,9} sys=[]; end function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes() sizes=simsizes;
控制系统数字仿真题库
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系可以分类为线性模型和非线性模型。 12 仿真模型的校核是指检验数字仿真模型和数学模型是否一致。 13．仿真模型的验证是指检验数字仿真模型和实际系统是否一致。 14．计算机仿真的三个要素为：系统、模型与计算机。 15．系统仿真的三个基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。 16．系统仿真根据模型种类的不同可分为：物理仿真、数学仿真和数学-物理混合仿真。 17．根据仿真应用目的的不同，人们经常把计算机仿真应用分为四类，分别为： 系统分析、系统设计、理论验证和人员训练。 18．计算机仿真是指将模型在计算机上进行实验的过程。 19. 仿真依据的基本原则是:相似原理。 20. 连续系统仿真中常见的一对矛盾为计算速度和计算精度。 21．保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。 22．零阶保持器能较好地再现阶跃信号。 23. 一阶保持器能较好地再现斜坡信号。 24. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。 25．三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:O()。
信息系统分析与设计考试题库及答案
一、选择填空 1. 信息按照（C ）可以分为战略信息、战术信息和作业信息）可以分为战略信息、战术信息和作业信息。 A. 应用领域 B. 加工顺序 C. 管理的层次 D. 反映形式 2. 按照处理的对象，可把组织的信息系统分为( B ) 和管理信息系统两大类。按照处理的对象，可把组织的信息系统分为) 和管理信息系统两大类。 A. 电子数据处理系统 B. 作业信息系统 C. 决策支持系统 D. 情报处理系统 3. 信息系统对管理职能的支持，归根到底是对( D ) 的支持。 A. 计划 B. 组织 C. 控制 D. 决策 4. 业务系统规划法（BSP）的核心是（C ） A. 明确企业目标 B. 定义（识别）业务过程 C. 进行数据分析 D. 确定信息结构 5. 下面哪一项企业关键成功因素的特点是错误的：（ B ）。 A. 少量的易于识别的可操作的目标 B. 可确保企业的成功 C. 由企业的所有CSF决定组织的信息需求 6. 下面哪一项不是信息系统局部开发层次的优势：（ D ）。 A. 相对简单的IT开发 B. 帮助理论的证明 C. 组织变化的阻力最小 D. 优化组织过程 7. 一般子系统的划分是在系统（ A ）阶段，根据对系统的功能/数据分析的结果提出的。 A. 需求分析 B. 逻辑阶段 C. 总体设计 D. 详细设计 8. 在新产品开发机构重组中，以开发某一新产品为目标，组织集设计、工艺、生产、供应、检验人员为一体的承包组，打破部门的界限，实行团队管理，以及将设计、工艺、生产制造并行交叉的作业管理，这属于（ C ）。 A. 功能内的BPR B. 组织间的BPR C. 功能间的BPR D. 功能内的BPR 9. 数据存贮设计则根据数据资源分布具体确定了数据存贮的（ A ）。 A. 逻辑方式 B. 物理方式 10. 信息系统流程图是以新系统的（ D ）为基础绘制的。 A. E-R图 B. 管理功能图 C. 业务流程图 D. 数据流程图 11. 在关系规范化过程中，一般来讲，满足（ C ）的关系即可满足信息处理的要求，就可以认为是比较规范的关系。 A. 第一范式 B. 第二范式 C. 第三范式 D. BC范式 12. RUP中的软件生命周期在时间上被分解为四个顺序的阶段，分别是：初始阶段(Inception)、细化阶段(Elaboration)、构造阶段(Construction)和交付阶段(Transition)，每个阶段结束于一个主要的里程碑(Major Milestones)。构建阶段结束时是第三个重要的里程碑：( C ) A. 生命周期目标(Lifecycle Objective)里程碑 C. 初始功能(Initial Operational)里程碑 B. 生命周期结构(Lifecycle Architecture)里程碑 D. 产品发布(Product Release)里程碑 13. 从社会经济发展的角度来看，信息化是指（ D ）。 A. 计算机和网络的应用规模与效益不断增长的过程 B. 社会上进行交换的信息量不断增长的过程 C. 计算机硬件产业、软件产业、信息服务产业不断发展的过程 D. 人们的信息活动的规模不断扩大以致在国民经济中起主导作用的过程
MATLAB控制系统仿真试题B卷.doc
广东技术师范学院 2010—2011学年度第 一学期期未考查试卷 科 目：控制系统仿真 （B ）卷 考试形式：上机考试 考试时间: 120 分钟 所属学院：自动化学院 班级： 姓名： 学号： 答题注意事项：以下题目请大家在计算机上完成，并将结果写成电子文档上交。电子文档中应包含以下几项内容：仿真程序代码、仿真结果截图、仿真实验结论。 1．设单位负反馈系统的开环传递函数为) 5)(2()(2++= s s s K s G k ，试确定分别使 闭环系统稳定的开环增益的取值范围。（20分） 程序如下： num=1; den=conv([1 2 0 0],[1 5]); G=tf(num,den); k=0:0.05:100; rlocus(G) [K,P]=rlocfind(G) 题 目 一 二 三 四 五 总分 标准分数 20 20 20 20 20 100 实得分数 评卷人 装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线
Select a point in the graphics window selected_point = 0.0024 + 0.3230i K = 1.0607 P = -4.9857 -2.0838 0.0347 + 0.3176i 0.0347 - 0.3176i 运行结果：
K=1.0607; t=0:0.05:100; G0=feedback(tf(K*num,den),1); step(G0,t)
由上图分析可得，系统的临界稳定增益是1.0607，因此该闭环系统稳定的开环增益的取值范围是0~1.0607,随着增益的增加系统趋于发散统系统 2、试求以下单位负反馈系4 1 )(2++=s s s G k 的单位阶跃响应曲线，并求其动态性能 指标r p s t t t %σ。 num=1; den=[1 1 4]; G=tf(num,den); Gk=feedback(G ,1) figure(1);
系统建模与仿真课程简介
系统建模与仿真 开课对象：工业工程开课学期：6 学分：2学分；总学时：48学时；理论课学时：40学时； 实验学时：0 学时；上机学时：8学时 先修课程：概率论与数理统计 教材：系统建模与发展，齐欢，王小平编著，清华大学出版社，2004.7 参考书： 【1】离散事件系统建模与仿真，顾启泰，清华大学出版社 【2】现代系统建模与仿真技术，刘兴堂，西北工业大学出版社 【3】离散事件系统建模与仿真，王维平，国防科技大学出版社 【4】系统仿真导论，肖田元，清华大学出版社 【5】建模与仿真，王卫红，科学出版社 【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.)，Averill M. Law, W.David Kelton，清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务 建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础，让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。 本课程的目的和任务是使学生： 1．掌握建模基本理论； 2．掌握仿真的基本方法； 3．掌握一种仿真语言及仿真软件； 4．能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 二、课程的基本要求 1．了解建模与仿真的作用和发展，理解组成要素。 2．掌握建模的几种基本方法，及模型简化的技术手段。 3．掌握建模的一般系统理论，认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4．能对离散事件进行仿真，并能分析运行结果。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章绪论（3学时） 1．系统、模型、仿真的基本概念
系统分析与设计复习题
《系统分析与设计》复习题 一、复习要点 1.系统是由处于一定环境中的若干相互联系和相互作用的要素组成并为达到整体目的而存在的集 合。 2.信息系统是指利用计算机、网络、数据库等现代信息技术，处理组织中的数据、业务、管理和 决策等问题，并为组织目标服务的综合系统。信息系统开发的步骤是，在系统规划后，循环进行系统分析、系统设计、系统构建与实施、系统评价工作。信息系统的经济效益可分为三大类：一次性收益，非一次性收益和不可定量的收益 3.系统规划阶段的任务是对组织的环境、战略、目标、现行系统的状况进行初步调查，根据组织 目标和发展战略，确定信息系统的发展战略，对建设新系统的需求做出分析和预测，同时考虑建设新系统所受的各种约束，研究建设新系统的必要性和可能性。对于确定的信息系统项目，要明确其目标，并对目标进行权衡和量化。 4.系统分析的主要活动有系统初步调查、系统可行性研究、系统详细调查研究和新系统逻辑方案 的提出，主要任务是尽可能弄清用户对信息的需求，完成新系统的逻辑设计，规定新系统应当做什么。 5.常用的调查研究的方法有问卷调查法、召开调查会、业务实践、专家访谈、电子问卷。如果系 统初步调查结果表明，拟开发项目有必要也有可能进行时，可向主管单位提出系统开发建议书,需要进行可行性研究安排。 6.可行性研究又叫可行性分析，它是所有工程项目在开始阶段必须进行的一项工作。可行性研究 是指项目正式开发之前，先投入一定的精力，通过一套准则，从经济、技术、社会等方面对项目的必要性、可能性、合理性，以及项目所面临的重大风险进行分析和评价，得出项目是否可行的结论。可行性研究的主要成果是可行性研究报告和系统开发任务书。 7.需求分析是强调用户对新开发的信息系统的需要和要求，结合组织的目标、现状、实力和技术 等因素，通过深入细致的分析，确定出合理可行的信息系统需求，并通过规范的形式描述需求的过程。需求分析结束时，应当提出需求分析报告交上级审查。信息系统需求分为功能需求和非功能需求两类。 8.系统设计用来确定系统的结构，即系统的组成以及各组成成分之间的相互关系，详细设计用来 确定模块内部的算法和数据结构，产生描述各模块程序过程的详细设计文档。系统设计是对系统分析的深化和细化，其目的是提出能够指导信息系统实现的设计方案。系统实施以系统分析
曾华艳组离散事件系统仿真大作业
新疆财经大学实验报告 课程名称：物流管理综合实验 实验项目名称：系统建模与仿真 学号： 2013104059 姓名：曾华艳 班级：物流管理11-1 指导教师：林秋平 2014年 6月 2日
新疆财经大学实验报告
《铁路局联通营业厅排队仿真分析实验报告》 一、实验目的 (一)通过对铁路局联通营业厅运作的观察，建立计算机仿真全过程，对营业厅运作进行数据采集、建模和仿真分析，为联通营业厅提出改进和优化方案的建议。 (二)通过这次实验活动，全面了解计算机仿真技术在物流领域、生产制造领域等离散事件系统中的应用，理解仿真技术如何辅助管理人员进行决策。 (三)通过分组合作的形式，提供一种系统仿真工作中常见的团队协作方式的实践体验，培养协调工作、共同完成任务的能力。 二、系统描述 人们进入联通营业厅，首先要通过取票系统拿到自己的号，先在等待区等待叫号系统报自己的号。一共有2个服务台，2个服务台同时工作，哪个服务台叫到几号，拿这个号码的人就去哪个服务台，叫号系统按顺序叫号，2个服务台叫号不会发生重复现象。我们组决定针对铁路局联通营业厅叫号排队办理业务的过程进行研究，因此我们采集了仿真模型相关数据。记录了每位顾客到达时间、等待时间和离开时间。将收集的数据整理，录入excel中，并计算出了顾客的到达时间间隔和被服务时间，再利用flexsim建立仿真模型进行仿真分析与优化。 三、小组分工 （一）本组成员 1.组长：曾华艳 2.组员：晁芙蓉、陈磊、阿尔孜姑丽、宗泽宁、张振恒 （二）小组分工 1.调查收集数据和模型优化：全体成员 2.数据录入：晁芙蓉、张振恒、阿尔孜姑丽 3.数据处理：宗泽宁、阿尔孜姑丽 4.仿真模型建立与分析：陈磊、曾华艳 5.实验报告：曾华艳、晁芙蓉、宗泽宁 6.PPT 制作：张振恒、陈磊
控制系统仿真matlab第六章习题答案
控制系统仿真第六章课后题 作业6.1 在图6.1中，已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为) 1001.0)(11.0()(++=s s s K s G 试编写matlab 程序，设计系统的超前矫正器Gc(s),要求： 1）在斜坡信号r （t)=2t 作用下，系统的稳态误差ess<=0.002; 2)校正后系统的相位裕度Pm 范围为：45~55； 3）绘制系统校正后的bode 图和阶跃响应曲线。 程序： >> s=tf('s'); >> G=1000/(s*(0.1*s+1)*(0.001*s+1)); >> margin(G) % 绘制校正前的bode 图 >> figure(2) >> sys=feedback(G,1); >> step(sys) %绘制校正前的单位阶跃响应曲线
>> [Gm,Pm]=margin(G); %该句值计算bode图的增益裕量Gm和相位裕量Pm >> [mag,phase,w]=bode(G); %该句只计算bode图上多个频率点w对应的幅值和相位>> QWPm=50; %取矫正后的相位为50 >> FIm=QWPm-Pm+5; >> FIm=FIm*pi/180; >> alfa=(1-sin(FIm))/(1+sin(FIm)); >> adb=20*log10(mag); >> am=10*log10(alfa); >> wc=spline(adb,w,am); >> T=1/(wc*sqrt(alfa)); >> alfat=alfa*T; >> Gc=tf([T 1],[alfat 1]) %校正器的传递函数 Transfer function: 0.01794 s + 1 ------------- 0.00179 s + 1 >> figure(3) >> margin(Gc*G) % 系统矫正后的bode图
生产系统建模与仿真试卷(A卷)
上海海洋大学试卷 姓名：学号：专业班名： 一．简述题（共40分） 1.什么是事件？在单通道排队系统中，哪两个典型事件影响系统的状态？这两个典型事件分别发生时，可能会改变系统哪些状态？（5分） 事件是指引起系统状态发生变化的行为或者事情 在单通道派对系统中的典型事件是：顾客到达和服务结束 顾客到达发生，系统可能会由闲开始变为忙，可能引起队长发生变化 服务结束，系统的状态可能有忙变为闲，可能引起队长发生变化 2.分析FMS（柔性制造系统）中的实体、状态、事件和活动。要求每一项写出2个。（8分） 实体：机床、工件 状态：空闲、加工 事件：工件到达、加工结束 活动：工件到达与工件加工开始这之间的一段事件是一个活动
3．在排队模型中，假定用链表来存放排队等待服务的顾客。链表中只有“到达时间”这样的单属性，当前CLOCK ＝10，已用空间表和可用空间表的情形见下图1，并且任何时候队列中的顾客数不会超过4位。若已知排队系统中依次发生的事件如下表1。 请根据表1中列出的事件画出CLOCK ＝15，CLOCK ＝20，CLOCK ＝25时的已用空间表和可用空间表的情形（注意：画出的图形中必须标上行号）。（8分）
4．库存系统仿真中有哪4种类型的事件？当这4种事件同时发生时，系统如何处理4种事件？（4分） 1 货物到达 2 顾客需求 3 仿真结束 4 月初清库 5．请问输入数据分析的基本步骤有哪些，并简述各个步骤的基本内容？（6分） 输入数据收集 分布的识别 参数估计 拟合度检验 6．在稳态仿真中，哪两种方法能够提高仿真结果的精度？（4分） 重复运行次数和增加运行长度