电路理论课程设计呕心沥血总结.docx

1、电路理论课程设计呕心沥血总结设计报告书目录（一）课程设计的目的及任务电路信号处理综合技能训练是电路理论课程学习后的一个综合性实践教学环节。通过该教学环节，学会利用MATLAB软件对电路进行分析、计算和仿真。通过查找资料，按照设计题目，从一个实例出发，面向一般电路编写程序，进行电路的计算机辅助及实验仿真，撰写出设计报告。在完成设计的同时，加深对课程知识的理解，得到计算机辅助分析及综合实验技能训练。(二)设计题目及设计要求 计算机辅助电路分析课程设计共包括三个题目：一、大规模电路的计算机辅助分析。二是动态电路的计算机辅助电路分析。三、实验仿真它们的具体设计要求为：一：1、利用近代电路理论，利用MA

2、TLAB软件，建立电路矩阵形式的节点电压方程，求解电路的节点电压、支路电压、支路电流。要求所编程序适用于直流、含压控电流源（不包含理想电源的电路）的电路。选择一个具体例子进行调试，最终能面向一般电路进行分析。2、 理论知识：电路理论教材193页（917、或918式）建立方程，并求解节点电压，利用（9-10式）、（916式）求解支路电压、支路电流。二：RLC串联二阶电路动态响应的仿真分析。针对线性电路的零输入响应进行分析计算。建立微分方程，当只改变电路中的R时，使得电路出现：欠阻尼、过阻尼、无阻尼三种状态，用计算机实现三种状态的求解，绘制出电容电压的响应曲线。三：1负载获得最大功率的仿真1）结合

3、戴维南定理的电路实验，当负载在某一范围内变化时，绘制出电路的伏安特性曲线。2）求解负载的最大功率。当负载在某一范围内变化时，绘制出功率随负载的变化曲线。2 谐振电路的实验仿真结合RLC串联电路的谐振实验，绘制出谐振的曲线.（三）完成各个任务一、 编写程序建立电路矩阵形式的节点电压方程，求解电路的节点电压、支路电压、支路电流。1、 理论分析/参考课本p193,(9-17)( 9-18)( 9-10)( 9-16)如何建立方程，求解节点电压，并求支路电压、支路电流2、 源程序代码A=input(请输入关联矩阵A=：)Is=input(请输入独立电流源列向量Is=：)Us=input(请输入独立电压

4、源列向量Us=)disp(是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）)x=input(x=)if (x=1) Y=input(请输入导纳矩阵Y=：)else Y=input(请输入导纳矩阵Y=)endCn=A*YYn=Cn*AJn=A*Is-Cn*UsUn=inv(Yn)*Jn%节点电压U=A*Un%支路电压I=Y*(U+Us)-Is%支路电流3、 程序测试1） 例题:含受控源电路图与参数：/程序运行结果:请输入关联矩阵A=：1 -1 0 1;0 0 1 -1A = 1 -1 0 1 0 0 1 -1请输入独立电流源列向量Is=：0 0 0 -2Is = 0 0 0 -2请输入独立电压源列向量U

5、s=0 3 0 0Us = 0 3 0 0是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）x=1x = 1请输入导纳矩阵Y=：0.5 0 0 0;0 1 0 0;-2 0 1 0;0 0 0 1Y = 0.5000 0 0 0 0 1.0000 0 0 -2.0000 0 1.0000 0 0 0 0 1.0000Cn = 0.5000 -1.0000 0 1.0000 -2.0000 0 1.0000 -1.0000Yn = 2.5000 -1.0000 -3.0000 2.0000Jn = 1 2Un = 2.0000 4.0000U = 2.0000 -2.0000 4.0000 -2.0000

6、I = 1.0000 1.0000 -0.0000 0手算结果：/结合理论给出结论2）例题：不含有受控源电路图与参数:/程序运行结果：请输入关联矩阵A=：-1 1 0;0 -1 1A = -1 1 0 0 -1 1请输入独立电流源列向量Is=：-1 0 0Is = -1 0 0请输入独立电压源列向量Us=0 0 -3Us = 0 0 -3是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）x=0x = 0请输入导纳矩阵Y=diag(0.5 0.5 1/3)Y = 0.5000 0 0 0 0.5000 0 0 0 0.3333Cn = -0.5000 0.5000 0 0 -0.5000 0.3333Yn

7、 = 1.0000 -0.5000 -0.5000 0.8333Jn = 1 1Un = 2.2857 2.5714U = -2.2857 -0.2857 2.5714I = -0.1429 -0.1429 -0.1429手算过程：/结合理论给出结论二、 动态电路的计算机辅助电路分析1、 理论分析/参考课本p137-p141 2、 源程序代码clearR=input(电阻值)L=input(电感值)C=input(电容值)uc0=input(输入电容电压初始值)il0=input(输入电感电流初始值)a=R/2/L;w0=sqrt(1/L/C);T=input(T=) %时间常数t=0:T/1

8、00:T %步长与x轴范围if a2w02display (过阻尼问题)s1=-a+sqrt(a2-w02);s2=-a-sqrt(a2-w02);uc=(uc0/(s1-s2)*(s1*exp(s2*t)-s2*exp(s1*t)+il0/C/(s1-s2)*(exp(s1*t)-exp(s2*t)%电容电压il=uc0*s1*s2*C/(s1-s2)*(exp(s2*t)-exp(s1*t)+il0/(s1-s2)*(s1*exp(s1*t)-s2*exp(s2*t) %电容电流plot(t,uc,k-,t,il*100,b-) %输出并设置图像,黑色实线为Uc图像、蓝色实线为il图像xl

9、abel(时间t/s)ylabel(电压 U/V 电流 I/A)legend(电容电压,电感电流) elseif a2w02display (欠阻尼问题)w=sqrt(w0*w0-a*a) %衰减振荡角频率 k1=uc0k2=1/w0*(a*uc0+il0/C)k=sqrt(k12+k22)b=atan(k1/k2)uc=k*exp(-a*t).*sin(w*t+b) %电容电压il=-C*k*a*exp(-a*t).*sin(w*t+b)+C*k*w*exp(-a*t).*cos(w*t+b) %电容电流plot(t,uc,k-,t,il*10,b-) %输出并设置图像黑色实线为Uc图像、蓝

10、色实线为il图像xlabel(时间t/s)ylabel(电压 U/V 电流 I/A)legend(电容电压,电感电流) else display (临界阻尼问题)uc=uc0*(1+a*t).*exp(-a*t)+il0/C*t.*exp(-a*t) %电容电压il=-uc0*a*a*C*t*diag(exp(-a*t)+il0*(1-a*t)*diag(exp(-a*t) %电容电流plot(t,uc,k-,t,il*100,b-) %输出并设置图像,黑色实线为Uc图像、蓝色实线为il图像xlabel(时间t/s)ylabel(电压 U/V 电流 I/A)legend(电容电压,电感电流)e

11、nd3、程序调试 测试选用的例题：/RLC串联二阶电路电阻值R=300(过阻尼t=0.1)，200（临界阻尼t=0.05），100（欠阻尼t=0.05）电感值L=0.5H电容值C=0.00005F电容电压初始值uc0=4V电感电流初始值il0=0A图像及说明图像及说明图像及说明三、实验仿真1、负载获得最大功率仿真1）理论分析/p36 p662)源程序代码Uoc=input(Uoc=)%输入原电路电压R0=input(R0=)%电路的等效电阻dr=200R=0:dr:3000%设定负载取值数组R1=R+R0%等效后电路的总电阻G=1./R1%等效后电路总电纳I=Uoc*G%等效后电路电流U=I.

12、*R%负载两端电压P=U.*I%负载的功率figure(1),plot(I,U*10-1),hold on%绘制电路的伏安特性曲线figure(2),plot(R*10-3,P),hold on%绘制功率随负载变化曲线u=0.04 4.72 7.35 9.06 10.23 11.14 11.78 12.30 16.92i=0.0318 0.0230 0.0182 0.0149 0.0127 0.011 0.0098 0.0088 0figure(3),plot(i,u),hold onu1=0.04 4.72 7.35 9.06 10.23 11.14 11.78 12.30i1=0.0318

13、 0.0230 0.0182 0.0149 0.0127 0.011 0.0098 0.0088 p=u1.*i1r=0 200 400 600 800 1000 1200 1400 figure(4),plot(r,p),hold on3)程序测试/例子的电路图及参数见 电工电子实验指导书图像及说明/2、谐振电路的实验仿真1)理论分析/p692)源程序代码R=input(电阻值)L=input(电感值)C=input(电容值)u0=input(输入电压)Pi=3.141592654f0=1/2/Pi/sqrt(L*C)f=0:50:20000w=2*Pi.*fx=w.*L-1./(w.*C)

14、ur=R*u0./sqrt(R2+x.*x)ul=w.*L*u0./sqrt(R2+x.*x) %电感电压uc=u0./sqrt(R2+x.*x)/C./w %电容电压i=u0./sqrt(R2+x.*x)plot(f,ur,b-,f,i*1000,r-,f,ul,k-,f,uc,g-) %绘制输出电压谐振曲线xlabel(频率f)ylabel(输出电压ur/v 电流i/mA 电感电压ul/V 电容电压uc/V)legend(电压谐振曲线,电流曲线,电感电压曲线,电容电压曲线)3）程序测试见电工电子实验指导书电路图及参数%R=200%L=0.03%C=0.00000001%u0=4图像及说明（

15、四）设计体会改编一下：计算机辅助电路分析程序课程设计是电路理论课程的实践环节，也是测试技术与仪器专业必修的专业基础课。课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际应用问题进行有机结合，锻炼学生分析、解决实际问题的能力，提高学生项目开发和程序调试能力。培养上机动手能力，使学生巩固电路基础课程学习的内容，掌握工程软件设计的基本方法，强化上机动手能力。为后续各门电路课程的学习打下坚实的基础。通过几天的努力，终于可以写计算机辅助电路分析课程设计报告的设计总结了。这次我做的计算机辅助电路分析课程设计共包括三个题目：一是编写程序建立节点电压方程求解电路的节点电压、各支路电

16、流；二是动态电路的计算机辅助电路分析；三是RLC串联谐振电路的幅频和相频分析。通过对程序的分析、查找相关资料、阅读学习相关资料、对程序进行调试改错、把设计报告自己全部做成电子稿的整个过程我学到了很多，整个设计过程让我受益匪浅。 首先，我学会了如何去更好的做一个项目或者说做一个设计。我发现如果能够把一个设计做好的话，会让人有一种美的感受。以后应该多去看看好的项目报告和设计报告。 再次，我感受到我在学校学的知识是非常有用的。当我用在学校学到的东西解决了我在设计过程中遇到的问题时，我的心里充满了阳光，一种强烈的自豪感油然而生。所以在以后的学习中我应该更加认真的去学习，更加积极的去学习。 最后，我感受到学习与实践的重要性，原来学习与实践的差别是很大的，学习就应该与实践相结合，相互促进，有机结合，这样才能更好的去生活，更加诗意的去生活。在以后的学习生活中要特别注意学习与实践的有机结合。（五）【1】薛定宇、陈阳泉. 基于MATLAB的系统仿真与应用. 北京：清华大学出版社. 2002【2】戴文. 电路理论. 北京：机械工业出版社. 2008.7 【3】赵录怀 电路与系统分析-使用MATLAB 高等教育出版社 2004.7