(西瓜大)系统建模与仿真课笔答试题答案吐血整理版

11.系统仿真、计算机仿真的含义是什么，有什么异同？2、系统仿真的依据或者说其基本原理是什么？...............................................................................................................13、简述ANSYS与COMSOLMultiphysics的主要功能（特点），其中后者与MATLAB有何关系？........................14、MATLAB你有什么方法能够迅速找到命令的帮助文本？请写出具体操作步骤。..................................................25、在MATLAB中，逻辑变量的取值是如何规定的？其逻辑运算能否以数组形式进行？P79.................................26、MATLAB中的关系操作与逻辑操作有何特点？..........................................................................................................27、已知b要求（1）使用repmat函数再将其转置；（2）上下翻转“左右翻转”（3）求矩阵乘积E。.....................28、已知B要求：（1）使用reshape函数（2）上下翻转”得出,“左右翻转”；（3）求矩阵乘积.................................39、已知一个线性定常连续系统传递函数极点零点，先求出num与den，再求出SOS模型与状态空间模型...........310、已知一个线性定常连续系统传递函数的分子与分母多项式系数，请先求出极点，再用求零极点模型..............311、写出MATLAB程序控制流程命令中实现多分支控制的两种不同命令，分支较多时用哪一种命令较好？........312、用红色绘制曲线，均匀取201个点。要求两个坐标轴标注.....................................................................................313、何谓“代数环”与“过零事件”？......................................................................................................................................414、对一个模型仿真产生的很多信号进行观察，是否可以只用一个示波器模块？怎样设置该模块？........................415、在MATLAB与Simulink中，“ode45”是什么意思？它能作为函数调用吗？如果能，写出调用的基本格式。41.系统仿真、计算机仿真的含义是什么，有什么异同？系统仿真含义：系统仿真技术是相似性原理为依据，以信息技术和系统技术及应用领域相关专门技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际或设想的系统进行动态实验研究的一门多学科综合的技术性学科。P9计算机仿真的定义：计算机仿真是在计算机上，建立形式化的数学模型，然后按一定的实验方案，通过数值计算的方法展开系统的模型来获得系统的（动态）行为，从而了研究系统的过程。P12系统仿真范围更广，它包括除了计算机仿真以外的基于物理模型的“模拟”和半实物仿真。计算机仿真又可称为数学仿真，是通过对实际系统进行抽象建立数学模型实现仿真的。除了具有系统仿真共同的优点特点以外，数学仿真还具有仿真计算精度高；使用方便，修改参数容易；采用程序控制，自动化程度高的特点，这是一般系统仿真难以实现的。但一般的系统仿真更接近实际的控制系统，通常为并行运算，速度快；2、系统仿真的依据或者说其基本原理是什么？系统仿真最基本的依据是相似性原理。之所以能对实际系统进行仿真,是人们基于客观世界本身所固有的相似性以及对客观世界认识过程的相似性,相似性原理主要从系统角度，研究各种系统间普遍存在的相似性，各种性质及差异性，揭示自然界中存在的各种相似系统的形成原理和演变规律。相似性原理是实验科学的基础，也是仿真实验所遵循的基本原则。相似理论的基本原理包括同序结构原理、信息原理和支配原理等，3、简述ANSYS与COMSOLMultiphysics的主要功能（特点），其中后者与MATLAB有何关系？ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。它有以下特点:(1)ANSYS是完全的WINDOWS程序，软件具有开放性和适应性特性，可联合使用多种CAD产品、内部开发代码、物料库、第三方求解器、产品数据管理流程等其他工具。(2)它是由一整套可扩展的、灵活集成的各模块组成，技术涵盖多个学科领域。能满足各行各业的工程需要;(3)可以实现结构分析、流体、热力、电磁学、显式分析、系统仿真以及数据管理，不仅可以进行线性分析，还可以进行各类非线性分析;(4)它是一个综合的多物理场耦合分析软件，用户不但可用其进行诸如结构、热、流体流动、电磁等的单独研究，还可以进行这些分析的相匀_影响研究。COMSOLMultiphysics适用于模拟科学和工程领域的各种物理过程，其以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力，实现了任意多物理场的高度精确的数字仿真，在数字仿真领域里得到广泛应用。其主要特点有：1）求解多场问题，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析；2）完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程3）任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷等均支持参数控制；4）专业的计算模型库，内置各种常用的物理模型，用户可轻松选择并进行必要的修改；25）内嵌丰富的CAD建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模；6）全面的第三方CAD导入功能，支持主流CAD软件格式文件的导入；7）强大的网络剖分能力，支持多种网格剖分，支持移动网格功能；8）大规模计算能力，具备Linux、Unix和Windows系统下64位处理能力和并行计算功能；9）丰富的后处理功能，可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出和分析；10)多国语言操作界面，易学易用，方便快捷的载荷条件，边界条件求解参数设置界面。COMSOLMultiphysics与MATLAB的关系：COMSOLMultiphysics起源于MATLAB的Toolbox，最初命名为Toolbox1.0。后来改名为Femlab1.0（FEM为有限元，LAB是取自于Matlab），这个名字也一直沿用到Femlab3.1。从2003年3.2a版本开始，正式命名为COMSOLMultiphysics。目前COMSOLMultiphysics已完全独立成一套功能强大的软件，并可与MATLAB中的Toolboxes及Simulink无缝结合。4、有同学用MATLAB命令画了一条曲线，想再给纵轴加上标签，但不会拼写实现该功能的命令（见了却能认得它）。你有什么方法能够迅速找到该命令的帮助文本？请写出具体操作步骤。采用函数名称的模糊查找法：仅记得该命令的前两个字母“xl****”，则可以先在CommandWindow中的命令提示符“”后输入“xl”，然后按“Tab”键，则会弹出一个窗口，该窗口列出了所有以这两个字母为开头的所有函数名称，就可以找到给x轴加标签的函数“xlabel”5、在MATLAB中，逻辑变量的取值是如何规定的？其逻辑运算能否以数组形式进行？如果不能，为什么？如果能，运算结果的数组维数如何确定？P79在MATLAB中没有单独定义逻辑变量,任何非0数都被看作是“逻辑真”，0为“逻辑假”。其逻辑运算可以数组形式进行。对于数组(矩阵)形式，其逻辑运算是针对于数组(矩阵)中的每一个元素进行的。标量（一个数）可以与任何维数组进行逻辑运算。运算比较在标量与数组每个元素间进行，因此运算结果与参与运算的数组同维。当逻辑运算中没有标量时，参与运算的数组必须维数相同。运算在两数组相同位置上的元素间进行，因此运算结果数组必定和参与运算的数组同维。6、MATLAB中的关系操作与逻辑操作有何特点？1）在所有的关系表达式和逻辑表达式中，作为输入的任何非0数都被看作是逻辑真，而只有0才被认为是逻辑假；2）所有关系表达式和逻辑表达式的计算结果，即输出，是一个由0和1组成的逻辑数组，在此数组中的1表示真，0表示假。3）逻辑数组是一种特殊的数值数组，既然它归属“数值类”，那么与“数值类”有关的操作和函数对它也同样适用。但它又不同于普通的数值，它还表示着对事物的判断结论“真”与“假”。因此，她有自身的特殊用途，如数组寻访等。7、已知b=[2:5]。要求：（1）利用b并使用repmat函数产生一个2行4列的矩阵A，再将其转置并命名为B；（2）将B“上下翻转”得出C，将A“左右翻转”得出D；（3）求矩阵D与C的乘积E。请写出完成上述功能的命令及前两问的执行结果。b=2345repmat将矩阵b复制m×n块，即矩阵A由m×n个b平铺而成。A=repmat(b,2,4)23452345234523452345234523452345B=A’C=flipud(B)D=fliplr(A)E=D*C3E=2162162162168、已知B=[12:-1:1]。要求：（1）使用reshape函数将B分别变为一个4行3列的矩阵A和一个3行4列的矩阵F；（2）将A“上下翻转”得出C，将A“左右翻转”得出D；（3）求矩阵A与F的乘积E。B=[12:-1:1]B=121110987654321A=reshape(B,4,3)A=128411731062951C=flipud(A)C=951106211731284D=fliplr(A)D=481237112610159E=C.*DE=3640123042222242301240369、已知一个线性定常连续系统传递函数的极点向量为p=[-1,-2,-3.5],零点相量为z=[-1,-0.5],零极点增益为7，请先用多项式运算函数求出该系统的分子多项式系数向量num与分母多项式系数向量den，再用模型转化函数求出该系统的SOS模型与状态空间模型（本题只写命令，不写执行结果）。p=[-1,-2,-3.5];z=[-1,-0.5];k=7;num=k*poly(z)den=poly(p)[a,b,c,d]=zp2ss(z’,p’,k)SOS=zp2sos(z’,p’,k)10、已知一个线性定常连续系统传递函数的分子与分母多项式系数可分别表示为：num=[5:-1:3]，den=1:9请先用多项式运算函数求出该系统的极点向量，再用线性连续系统的模型转化函数求出该系统的零极点模型num=[5:-1:3]；den=1:9；poles=roots(den)[zeros,poles,k]=tf2zp(num,den)11、写出MATLAB程序控制流程命令中实现多分支控制的两种不同命令，分支较多时用哪一种命令较好？if…else…end条件分支结构和switch…case开关结构。分支较多时用switch…case开关结构较好。12、用红色绘制曲线。x的取值范围为[-4,6]，均匀取201个点。要求两个坐标轴分别加上标注“x”与“cosx+x-1”。x=linspace(-5,5,201);y=sin(x)+x+1;plot(x,y,'r')；xlabel('x')ylabel('cosx+x+1')cos1yxx413、何谓“代数环”与“过零事件”？请简述其含义。书上238,23414、若需要对一个模型仿真产生的很多信号进行观察，是否可以只用一个示波器模块以便使模型