MATLAB 在电路瞬态分析中的应用之二.docx

1、MATLAB 在电路瞬态分析中的应用之二学 号：课程设计题目MATLAB 在电路瞬态分析中的应用之二学院自动化学院专业自动化班级姓名指导教师李浩2013年8月10日基础强化训练任务书学生姓名： 专业班级：自动化1102班指导教师：李浩工作单位：自动化学院模式识别教研室题目:MATLAB 在电路瞬态分析中的应用之二初始条件：已知iL(0+)=3A，uC（0+）4V，求t0 时电压uC(t)要求完成的主要任务:（1）分析题意，根据所给电路，采用合适的电路分析方法进行分析，并建立该电路的数学模型；（2）根据解题步骤，绘制程序流程图，并编写出完整的MATLAB语言程序；（3）调试、修改该程序，显示并分

2、析运行结果；（4）按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”，撰写总结报告一份，内容包括：包括封面、任务书（指导老师提供）、目录、摘要（中、英文对照）、正文、参考文献（5篇以上）、附录（程序清单，要求有注释）、成绩评定表（指导老师提供）。正文部分包括：训练题目、电路分析、软件设计说明（流程图设计及说明等）、仿真波形、结果分析和基础强化训练的收获及心得体会（不少于500字）。时间安排：序号设计内容所用时间1指导老师就课程设计内容、设计要求、设计进度安排和评分标准等作具体介绍。强调课程设计期间纪律要求。学生确定选题，明确设计要求，开始查阅资料，对选定的设计题目进行原理分析。1天2学生根据设计要

3、求，设计程序框图，学习并编写MATLAB程序代码2天3按设计要求，上机调试程序，修改并完善设计，完成程序调试后，记录结果。1天4学生撰写课程设计说明书，进行答辩。1天合计1周指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.基础强化训练的目的和要求 11.1训练目的 11.2训练要求 11.3基础强化训练的内容 11.4 电路分析 12.解答分析 22.1 解法一：M文件编程仿真 22.1.1建模 22.1.2 用MATLAB编程 32.1.3 程序运行结果 32.2 解法二：Simulink建模仿真 42.2.1 Simulink电路模型 42.2.2 仿真波形 53.结果分析 7

4、结束语 8参考文献 9附录 10摘要MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分，是用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多。MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应

5、用空间，特别是在 MATLAB 的主要应用方向 科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户，广泛的分布在航空航天，金融财务，机械化工，电信，教育等各个行业。关键字：矩阵 开发 仿真 可视化AbstractMATLAB is Matrix lab (Matrix of Laboratory), is the MathWorks company business mathematics software is used to develop, data visualization algorithm, data ana

6、lysis and numerical calculation of senior technical calculation language and interactive environment, mainly includes two parts, and Simulink MATLAB is used in conceptual design, development, modeling algorithm simulation, real-time achieve ideal integration environment. The basic unit of data is MA

7、TLAB, its instruction matrix expression and mathematics, engineering is very similar in form, so use MATLAB to decoding problem than using C language, FORTRAN, etc of the same things much more simple.MATLAB due to its complete professional system and advanced design idea, makes the MATLAB in various

8、 fields have broad application of space, especially in the main application direction - MATLAB simulation calculation, and the scientific information engineering system design development has become the first in design tools, more than half of global existing enterprise users and millions of persona

9、l user, widely distributed in aerospace, financial, machinery, chemical, telecom, education, etc.Key word：Matrix DevelopSimulationVisualizationMATLAB的简单应用和分析1.基础强化训练的目的和要求1.1训练目的(1) 本环节通过MATLAB语言的学习与强化训练，使学生能掌握MATLAB软件，从分析和解决线性代数、电路原理等课程中的基本理论问题入手，力图做到在后续专业课程学习中，能熟练应用MATLAB工具来分析和设计；(2) 通过本环节巩固和深化已学课

10、程的知识，培养学生综合运用这些知识，分析和解决实际问题，逐步树立正确的设计思想，培养严谨认真的科学态度和严谨务实的工作作风。1.2训练要求通过训练，使学生掌握相关的理论知识及实际处理方法，熟练使用MATLAB语言编写所需应用程序，上机调试，输出实验结果，并对实验结果进行分析。1.3基础强化训练的内容如图1.1所示：已知iL(0+)=3A，uC（0+）4V，求t0 时电压uC(t) 图1.11.4 电路分析由图1.1显示电路可知，该电路由两个电阻、一个直流稳压电源、一个电感、一个电容组成，根据理论分析的结论，我们可以结合matlab的数学运算能力和编程特性，把上面的思想全部转化为程序，然后通过仿

11、真把理论结果仿真出来。下图2.1是matlab程序流程图： 图2.12.解答分析2.1 解法一：M文件编程仿真在MATLAB环境下建立M文件，编写程序，进而能求出题目所要求的变量，存为一个自命名的M文件，便于下次直接输入文件名即可显示出答案。2.1.1建模由题可知，这是一个二阶响应电路，由基尔霍夫定律，列出电路方程KVL 方程为：KCL方程为：联立方程组，可得到二阶微分方程：又初始条件为：即1. 可计算出结果是2.1.2 用MATLAB编程uc=dsolve(D2uc+5*Duc+6*uc=0,Duc(0)=2)；ezplot(uc,0,5)GridTitleXlabelYlabel2.1.3

12、 程序运行结果uc =14*exp(-2*t) - 10*exp(-3*t)如图2.2图2.22.2 解法二：Simulink建模仿真利用simulink建模仿真做本题，只需进入仿真界面，找到相应的元件，并按照题目中电路图连好，将所求的变量通过电表的接入和示波器的输出观察，即可知道要求变量的值了。2.2.1 Simulink电路模型进入MATLAB软件界面，选中“simulink”界面，选择SimpowerSystoms，在里面找出图中的各元器件，此时要注意元器件和电压的数值，再按图2.4连线。并在sink中找到示波器，将其插入电路中，对示波器进行观察。 图2.4在MATLAB上的连接电路2.

13、2.2 仿真波形点击开始仿真，点开各连接的示波器，看到的波形图如图2.5所示： 图2.5 仿真波形3.结果分析 进过对MATLAB的简单应用，我学会了电路的简单编程和仿真。经过两种方法的比较，可以知道，两种方法得到的结果完全一致，可以得到uc =14*exp(-2*t) - 10*exp(-3*t)，即证明了结果的正确性，实验进行得比较成功。结束语回顾此次强化训练，初次接触MATLAB这个软件，刚接触这个软件时，感觉到害怕，深入一点的了解后，感觉这个软件功能强大，也很有意思，学习到软件的主要两种方法应用。本次训练具体到将Matlab软件应用到学习中来，特别是解决电路问题显得很方便，尤其是Sim

14、ulink方法，显得不仅简单可行，而且方便直观，对比两种方法也得到了一些学习的方法。过程中还是需要以前学过的课本知识，特别是电路，也使我意识到自己的很多不足之处，对以前所学过的知识理解的还不够深刻，掌握得不够牢靠。通过此次学习，把以前所学过知识得到了温故知新，也警示我得不断对前面所学的多重温学习。通过本次强化训练，我深刻体会到计算机以及应用软件在工科学生专业课学习和科研技术人员科技研发中所起到的巨大作用。利用MATLAB，可以使原本复杂的计算过程大大简化，历经了几天的设计过程，除了知识的增加和技能的提高，这一过程对我意志的锻炼和自学能力的培养对我产生了深远的影响。等到所有图表、数据、公式一一跃

15、然纸上的时候，涌上的一种满足感使我觉得辛勤劳动终于有了回报。在以后的学习中，可以多利用MATLAB的强大计算功能来解决一些复杂的运算。这次基础强化训练让我又掌握了一款有用的软件，并且对电路题目的解法也有了新的认识，这些都是宝贵的经验。参考文献1刘同娟.Matlab建模、仿真及应用.中国电力出版社，1999年 2邱关源.电路第四版.高等教育出版社，1999年 3薛定宇.控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用.清华大学出版社，1996年4龚剑.MATLAB 入门与提高.清华版，2000年5楼顺天.基于MATLAB的系统分析与设计.西安电子科大，1999年6张志涌.精通MATLAB6.5.上

16、海交大，2002年7Arles K.Alexander.电路基础.清华大学出版社，2006年附录uc=dsolve(D2uc+5*Duc+6*uc=0,Duc(0)=2,uc(0)=4) %解出微分方程运行结果uc= 14*exp(-2*t)-10*exp(-3*t)9.2波形显示代码ezplot(uc,0,5) %0 到4秒范围内画曲线grid %画网格title(电容电压波形)xlabel(时间 t/s)ylabel(电压 uc/v)本科生基础强化训练成绩评定表姓名性别男专业、班级基础强化训练题目：MATLAB 在电路瞬态分析中的应用之二基础强化训练答辩或质疑记录：1一个语句的后面有分号和

17、没有分号有什么区别?答：若有分号,则运行后该句不显示,如没有分号,则运行后该句将显示在CommandWindow中。2如何在Simulink模块中画一个电阻？答：按照Simulinklibrarybrowser/SimPowerSystems/Electricals找到SeriesRLCBranch，然后将其拖动到已创建的Simulink模块中，双击，在弹出的窗口的下拉菜单中选择R，则该元件为纯电阻。成绩评定依据：评定项目评分成绩1考勤、态度（15分）2. 查阅资料能力（10分）3. 电路分析，建立电路模型，编程仿真 (20分)4Simulink 建模仿真结果（20分）5设计说明书质量及规范化、参考文献充分（不少于5篇）（15分）6答辩（20分）总分：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：年 月