目录控制系统CAD作业1 (1)第1章 (1)第2章 (3)控制系统CAD作业2 (7)第3章 (7)第4章 (9)控制系统CAD作业3 (16)第5章 (16)第6章 (20)控制系统CAD作业4 (25)第7章 (25)第8章 (30)第1章一、填空题1.按控制信号传递的路径不同，可将控制系统划分为：按给定值操纵的开环控制、按偏差调节的闭环（反馈）控制和带补偿调节的复合控制三种控制方式，其中控制精度最高的是带补偿调节的复合控制控制方式。

2.对自动控制系统性能的基本要求可以归纳为“稳、快、准”三个方面，一个系统要能正常工作，其首先必须满足稳定的最基本要求。

3.控制系统的设计包含分析和设计两方面内容。

4.控制系统的仿真依据模型的种类不同，可分为物理仿真、数学仿真和混合仿真三种形式。

二、简答题1.简述控制系统CAD的发展历程，并简单分析控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD 的相同点和区别。

早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler 与Nichols 于1942年提出的PID 经验公式就可以十分容易地设计出来。

随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是20世纪70年代出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aided control system design , CACSD)方法。

近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类CACSD 软件频繁出现且种类繁多，其中MATLAB已成为国际控制界的标准分析和辅助设计软件。

控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点是均是借助计算机软件进行设计；不同的是设计对象不同，其中控制系统CAD是借助计算机对控制系统进行仿真和设计，机械CAD 是借助计算机对机械结构进行设计和计算，建筑CAD借助计算机辅助设计建筑结构，设计对象的不同决定了其各自使用的软件也不尽不同。

2.什么是控制系统的计算机仿真？控制系统的计算机仿真是利用计算机对控制系统进行数学仿真。

数学仿真就是根据实际系统中各个变化量之间的关系，构建出系统的数学模型，并利用此模型进行分析研究。

数学仿真的关键在于数学模型的构建和求解。

数学仿真具有经济、方便和灵活的优点，它的主要工具是计算机，故又称计算机仿真。

而控制系统的计算机仿真就是以控制系统的数学模型为基础，借助计算机对控制系统的特性进行实验研究。

第2章一、填空题1.MATLAB的变量名必须以英文字母开始，其后可以是任何字母、数字和下划线的组合。

MATLAB区分字母的大小写，同一变量名中字母的大小写会被认为是不同的变量2.MATLAB提供三种常用变量，即局部变量、全局变量和特殊变量。

3.在MATLAB语言中，运算符可以分为三类，即算术运算符、关系运算符和逻辑运算符。

4.M函数文件通常由函数声明行、H1 行、函数帮助文本、注释和函数体五部分组成。

5.说明以下指令的功能：（1）figure：创建图形窗口（2）hold：保留现有图形（3）plot：绘制曲线（4）grid：添加网格线6.在MATLAB命令窗口中输入指令>> [A B C] = deal([6+3*(7-3)]/6, ones(2,2)*2, 4)，执行后的结果为：A= 3 B= 2 2 C=42 27.若要分别生成初始值为4，终止值为18，步长为4的数组A及元素个数为4的数组B，在MATLAB命令窗口中应输入如下指令>> A=[4:4:18]，>> B=linspace (4,18,3)。

1 3578.已知A=[1 2 3;5 6 7;9 10 11]，则A(:,[1 3])= 911 。

1010109.已知A=[ 2 3 6;1 9 7]，B=[ 0 5 4;3 6 2]，则A>B= 01 1 ，A<B= 1 0 0 。

10 01 1 110.已知A=[ 7 0 5;0 2 8]，B=[ 1 4 0;5 0 4]，则A&B= 0 0 1 ，A|B= 1 1 1 。

二、简答题1.MATLAB软件系统主要有哪些部分组成？答：MATLAB系统主要由开发环境、数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统及外部应用程序接口组成。

2.启动MATLAB后，默认用户界面中包含哪些窗口元素？答：启动MATLAB程序后，进入MATLAB工作界面，包括用于管理文件的工具条（图形用户界面）、命令窗口（Command Window）、当前文件夹窗口（Current Folder）、工作空间（Workspace）及历史命令窗口（Command History）等。

3.用哪些方法可以启动MATLAB的帮助系统？使用help命令和lookfor命令有什么区别？答：点击桌面工具栏上的帮助按钮，或在命令窗口中键入helpbrowser命令，或使用任何工具栏上的help菜单，都可打开帮助浏览器。

help：在命令窗口中键入“help 函数名”，将显示指定函数的M文件说明和语法，对于MDL文件，将显示模型的描述；lookfor：在命令窗口中键入“lookfor 关键字”，将按关键字搜索相关的M文件。

4.如果文件保存在D: \My Documents\My Work中，而当前文件夹路径为C:\MATLAB，如何操作才能执行该文件？答：选择菜单中的〖File〗→〖Set Path〗菜单项将D: \My Documents\My Work目录加入到MATLAB的搜索路径中，就可执行文件。

5.什么是M脚本文件？什么是M函数文件？两者之间有什么区别？答：脚本文件也称为命令文件，是由一系列MATLAB的命令行组成，既没有参数的输入也不返回输出参数。

MATLAB软件中提供了很多工具箱，工具箱中的每一个函数其实就是一个M函数文件。

M函数文件可以接受参数输入，并能返回输出参数。

脚本文件与函数文件的主要区别在于函数文件允许通过数值进行参数传递，函数文件使用局部变量而不是全局变量，函数文件的第一行必须是“函数声明行”，以关键词“function”进行声明，M函数文件名必须与function声明的名称相同。

三、编程题1.创建三变量A、B、C，其值分别为eye(2,3)，ones(1,2)，magic(3)，其中变量A、C显示，变量B不显示。

解：clearA=eye(2,3),B=ones(1,2);C=magic(3)2.创建初始值为4，终止值为15，步长为4的向量D，元素个数为3的向量E，并对向量进行加、减、点积和叉积运算。

解：clearD=[4:4:15];E=linspace(4,15 ,3);D+ED-Edot(D,E)cross(D,E)3.已知3×3维矩阵257324159F⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，做如下操作：（1）寻访F矩阵的第8个元素；（2）将F 矩阵的第二行重新赋值为[5 8 3]；（3）分别生成F 矩阵的对角矩阵和上三角矩阵；（4）抽取F 矩阵的第二行、第三行，第二列、第三列生成新的矩阵G 。

解：clearF=[2 5 7;3 2 4;1 5 9];F(8)F(2,:)=[5 8 3]diag(F)triu(F)G=F(2:3,2:3)4. 已知矩阵301210240101K ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦和201304046001L ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，查找出K 大于L 的元素，K 不等于L 的元素，及K|L 、K&L 的值。

解：clearK=[3 0 1 2;1 0 2 4;0 -1 0 1 ];L=[2 0 1 3;0 4 0 4;6 0 0 1];K>=LK~=LK|LK&L5. 分别用for 和while 循环语句编写程序，求401i y ==解：for 语句：clearsum=0;for i=1:40sum=sum+i^0.5;endy=sumwhile语句：clearsum=0;i=1;n=40;while i<=nsum=sum+i^0.5;i=i+1;endy=sum第3章一、填空题1.在MATLAB的命令窗口中键入simulink命令可打开Simulink图形化设计环境。

2.引出信号支线的方法是按住鼠标右键，在需要增加分支的地方拉出引线；也可在按下Ctrl键的同时，在分支点按住鼠标左键拉出引线。

3.已知系统传递函数的增益为4.5，零点为-2±j，极点为0、-3和-1±j，则零极点模型模块的参数设置对话框内“Zeros ”框应填入[-2+j -2-j]；“Poles ”框应填入[0 -3 -1-j -1+j]；“Gain ”框应填入4.5。

4. 用零极点模型表示系统结构时若没有零点只有极点，需要在零极点模型模块的参数设置对话框将“Zeros”向量设为[]。

5. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 21()48G s s s =++，若要完成以下的系统仿真分析：（1）利用Simulink 求系统的单位阶跃响应；（2）用示波器显示仿真结果；（3）将结果输出到MATLAB 的工作空间，则需要用到的模块有Sources 库的Step 模块、Continuous 库的Transfer Fcn 模块、Math Operations 库的Sum 模块、Sinks 库的To Workspace 模块和Scope 模块。

6. 利用Continuous 库的Transfer Fcn 模块表示传递函数225()2G s s s=+时，其参数设置对话框中“Numertor coefficient （分子多项式）”框应填入[25]，“Denominator coefficient （分母多项式）”框应填入[1 2 0]。

7. 利用已存在系统模型的部分结构建立子系统，则Simulink 会自动添加输入模块和输出模块来表示子系统的输入端口和输出端口。

8. 创建子系统、封装子系统、编辑已封装的子系统所用的菜单命令分别为〖Create Subsystem 〗、〖Mask Subsystem …〗、〖Edit Mask 〗。

9. 在仿真参数设置对话框中可选择求解器（Solver ）类型，可供选择的类型有可变步长模式和固定步长模式。

10. 选择可变步长模式时仿真步长随模型的动态特性变化，提供误差控制和过零检测两种功能，而固定步长模式则不提供。

二、选择题1.已知单位负反馈系统的开环传递函数为：1()(1)G ss s=+，利用Simulink求系统的单位阶跃响应时，不需要下列模块中的哪一种？（D）A. B.C. D.2.能将Simulink中的结果数据导出到MATLAB工作空间的模块是：（C）A. B.C. D.三、判断题1.Simulink将建模时所需的功能模块按其功能划分到不同的模块库中，因此任一模块都有唯一对应的模块库。