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

法。

1-3 数字仿真包括那几个要素？其关系如？

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？。

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容的经典控制理论和以时域法为主 要容的现代控制理论。 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？ 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？如用数学的法描述它们？

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。 它一般采用差分程， 离散状态程和脉冲传递函 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。

角度读 出装置

三轴机械转台

力矩器

转台电子 驱动器

星光模拟器地球模拟器地球敏感器太阳敏感器太阳模拟器星敏感器射 频模 拟器射频敏感器姿态控制系统电子装置陀螺指令译码器混合计算机

星光模拟器

地球模拟器

地球敏感器

太阳敏感器

太阳模拟器

星敏感器

射 频模 拟器

射频敏感器

姿态控制系统电子装置

陀螺

指令译码器

混合计算机

数字部分

接口 模拟部分

卫星动力学

指令与控制台

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)数学模型的微分程，状态程，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。 状态程能够反映系统部各状态之间的相互