武汉理工基础强化训练.docx

1、武汉理工基础强化训练武汉理工大学基础强化训练学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题目：23 试求图示各电路的零状态响应uC(t)，t0。图题23要求完成的主要任务:1用尽可能多的方法（理论计算、MATLAB编程计算、MATLAB建模和仿真）完成计算和仿真；2报告应对建模、参数设置、仿真模型搭建中使用的元器件所在的工具库、和仿真的过程进行详细说明（可截屏说明实现过程）；3将仿真结果保存至工作空间并用plot指令绘制相应曲线；4将仿真结果与理论计算进行对照，对仿真结果的正确性进行分析说明。5. 书写报告，报告应包括电路分析计算、参数设计、MATLAB建模、仿真及结果分析、结束语、参考文

2、献等部分。时间安排：2012.7.1-7.7目录摘 要 21电路分析计算 21.1设计题目 21.2理论分析 31.2.1分析（a）图： 31.2.2分析（b）图： 52 MATLA编程及仿真 62.1对图（a）编程： 62.1.1程序运行图 72.2.2图（b）程序运行图 93MATLAB建模仿真 103.1对图（a）建模仿真 103.1.1仿真元件的选取 103.1.2 Simulink电路模型 123.1.3 仿真结果 123.2对图（b）建模仿真 133.2.1选择受控源 133.2.2 Simulink电路模型 133.2.3仿真结果 133.3plot绘图 143.3.1图（a）p

3、lot绘图结果 143.3.2图（b）绘图结果 154心得体会 165参考文献 17电路零状态响应的计算摘 要在学习了电路原理的基础上，此次实训通过电路原理的知识和MATLAB语言的学习与强化训练，使我们能掌握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，能应用MATLAB工具来分析和计算；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。关键

4、词：电路原理 MATLA Simulink 零状态响应1电路分析计算1.1设计题目试求图示各电路的零状态响应uC(t)，t0。1.2理论分析1.2.1分析（a）图：在（a）图中，当开关闭合以后达到稳态时，电容相当于断路，所以稳定后电路图可以等效为如图1.1：图1.1由网孔法，列出方程：（8+8）I1-8I2=12-8I1+（6+2+8）I2=0由上面两个方程解出：I1=1I2=0.5所以稳态时UC=2*I2+8*I1=9V然后求ab端的等效电阻，将ab端短路，如图1.2：图1.2此时I4等于I3，再由网孔法列出下列方程：（8+8）I1-8I2-8I3=12-8I1+(6+2+8)I2-2I3=

5、0-8I1-2I2+10I3=0由以上3个方程，解得I3=3A,所以I4=3A则ab端的等效电阻Re=Uc/I4=3则时间常数=Re*C=3*10*10-6=3*10-5所以，t0时，Uc(t)=UC*(1-e-t/)=9*（1-e-t/3*10-5）1.2.2分析（b）图：在(b)图中，当t0时，电路右边部分被短路。t0以后直到稳定状态后，由于电容相当于断路，所以稳态时Uc=UR1=i1*R1=8V然后求电容两端看入的等效电阻，如图1.3图1.3在图1.3中，t0时开关打开。对于a点，有方程：i1+Ie=21又对于abcd回路有方程：-4i1-2i1+4Ie=02由方程1和2解出i1=0.8

6、A Ie=1.2A所以等效电阻Re=Uc/Ie=6.67V时间常数=Re*C=6.67所以Uc（t）=8*（1-e-t/6.67） t02 MATLA编程及仿真2.1对图（a）编程：A=16,-8;-8,16; B=12,0;I=B/A;I1=I(1);I2=I(2);Uc=2*I2+8*I1Uc = 9C=16,-8,-8;-8,16,-2;-8,-2,10;D=12,0,0;I=D/C;I1=I(1);I2=I(2);I3=I(3); I4=I3;Re=Uc/I4Re = 3.0000C=10E-5;T=Re*CT = 3.0000e-0042.1.1程序运行图如图2.1图2.1Matla

7、b运行出来的结果与理论结果一致，符合分析结果。2.2对图(b)编程 Uc=8; A=1,-6;1,4; B=2,0; I=B/A; i1=I(1);Ie=I(2); Re=Uc/IeRe = 6.6667 C=1; T=Re*CT =6.66672.2.2图（b）程序运行图 图2.2图（b）程序运行图Matlab运行出来的结果与理论结果一致，符合分析结果。3MATLAB建模仿真3.1对图（a）建模仿真3.1.1仿真元件的选取图(a)中由电阻，电容和直流电压源组成，依次选择（1）首先选电阻，分别为8，8，6，2，所以添加4个电阻，并将电容值设为inf,电感值设为0，由此设计出所需电阻。如图3.1

8、以选择8电阻为例： 图3.1 载入电阻图3.2 电阻的设定其他阻值的电阻选择与设定与此类似（2）选择电源图中是一个直流电压源，添加如图3.3电源的设定与选择图3.3 电源的设定与选择（3）电容的选择图中电容为10Uf,所以依然选择RLC串联，并将电阻与电感值都设为0，如图3.4图3.4 电容的选择与设定3.1.2 Simulink电路模型打开matlab，在Simulink中构建的电路图如下3.5图3.5 Simulink中构建的电路图3.1.3 仿真结果连接好电路以后的仿真结果如图3.6图3.6 仿真结果在matlab中的仿真结果与理论计算中的结果完全相同。验证了正确性。3.2对图（b）建模

9、仿真3.2.1选择受控源 图（b）中电阻，电容，电源的选取方法与图（a）一样，主要说明受控源的选取方法。受控源如右图，使用方法在电路图中加以说明。3.2.2 Simulink电路模型打开matlab，在Simulink中构建的电路图如下3.7图3.7Simulink中构建的电路图说明：受控电压源使用方法：s端接在増益上，从电流表接入电流起到控制作用。3.2.3仿真结果连接好电路以后的仿真结果如图3.8图3.8仿真结果在matlab中的仿真结果与理论计算中的结果完全相同。验证了正确性。3.3plot绘图3.3.1图（a）plot绘图结果由于图（a）最后结果为Uc(t) =9*（1-e-t/3*1

10、0-5），所以绘制出的图形如图3.9如图3.9图（a）plot绘图结果图像说明：横坐标为时间，纵坐标为电压3.3.2图（b）绘图结果由于图（b）结果为Uc（t）=8*（1-e-t/6.67）所以绘制出的图形如图3.10图3.10图（b）绘图结果图像说明：横坐标为时间，纵坐标为电压4心得体会此次基础强化训练意义很大，我收获颇多。在理论计算的过程中，我巩固了已经快要忘记的电路原理的知识，重新学习并回忆了许多电路中的基本分析方法，比如说节点电压法、回路电流法、叠加定理、三要素法等等，加强了电路基础知识的训练。又此次运用并学习了没用过的matlab软件。使自己又学到新的东西，提升了自己的自学能力，收获颇多。5参考文献1电路基础.清华大学出版社 .20002 邱关源.电路.高等教育出版社.20063梅志红.matlab程序设计基础及其应用.清华大学出版社.2005