Matlab运算与正弦稳态电路分析Word文件下载.docx
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1.0周(分散进行)
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
1.MATLAB简介…………………………………………………………………
(1)
2.具体题目分析……………………………………………………………………(3)
2.1试题1………………………………………………………………………(3)
2.2试题2………………………………………………………………………(4)
2.3试题3………………………………………………………………………(5)
2.4试题4………………………………………………………………………(6)
2.5试题5……………………………………………………………………(10)
2.6试题6……………………………………………………………………(11)
2.7试题7……………………………………………………………………(13)
2.8试题8……………………………………………………………………(15)
2.9试题9……………………………………………………………………(16)
2.10试题10…………………………………………………………………(20)
2.11试题11…………………………………………………………………(21)
3.课程设计心得体会……………………………………………………………(24)
4.参考文献………………………………………………………………………(25)
5.本科生课程设计成果评表……………………………………………………(26)
1.MATLAB简介
MATLAB的名称源自MatrixLaboratory,1984年由美国Mathworks公司推向市场.它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处置数据.MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了年夜量的内置函数,从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处置等领域的分析、仿真和设计工作.
MATLAB软件包括五年夜通用功能,数值计算功能(Nemeric)、符号运算功能(Symbolic)、数据可视化功能(Graphic)、数字图形文字统一处置功能(Notebook)和建模仿真可视化功能(Simulink).其中,符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口.该软件有三年夜特点,一是功能强年夜;
二是界面友善、语言自然;
三是开放性强.目前,Mathworks公司已推出30多个应用工具箱.MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、图像处置、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中获得了广泛应用.
MATLAB的基本数据单元是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中经常使用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷很多,而且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强年夜的数学软件.在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持.可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用法式导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,另外许多的MATLAB快乐喜爱者都编写了一些经典的法式,用户可以直接进行下载就可以用.
MATLAB应用:
MATLAB产物族可以用来进行以下各种工作:
①数值分析
②数值和符号计算
③工程与科学绘图
④控制系统的设计与仿真
⑤数字图像处置
⑥数字信号处置
⑦通讯系统设计与仿真
⑧财政与金融工程
MATLAB的应用范围非常广,包括信号和图像处置、通讯、控制系统设计、测试和丈量、财政建模和分析以及计算生物学等众多应用领域.附加的工具箱(独自提供的专用MATLAB函数集)扩展了MATLAB环境,以解决这些应用领域内特定类型的问题.
2.具体题目设计、实现及分析
2.1已知t=linspace(0,2*pi,6),求t的正弦和正弦的绝对值.
这是利用matlab处置数值运算的题目.linspace(a,b,n)为线性分割函数,功能是将指定区间(a,b)按线性等分为n份.Matlab中求解正弦的函数为sin(),求取绝对值和复数模值的函数为abs().
t=linspace(0,2*pi,6)%把区间(0,2*pi)分为6等份,并赋值给t
a=sin(t)%求t的正弦值,赋给a
b=abs(a)%求a的绝对值,即t的正弦的绝对值
t=
a=
b=
matlab中的pi与真正的p有差距,而且数字与因式相乘要使用乘法符号‘*'
.通过这个计算,我了解到matlab有处置数据计算的功能.
2.2绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线.
本题是画函数的曲线图,可以利用plot,ezplot等命令进行绘图.由于plot要设置自变量的范围,而ezplot不需要设置,所以本题采纳ezplot进行画图.
symsx;
%声明变量x
y1=cos(x);
%将cos(x)赋值给y1
y2=x^2;
%将x^2赋值给y2
ezplot(y1);
%画函数y1的图形
holdon%坚持图形
ezplot(y2)%画函数y2的图形
图2.2.3余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线
ezplot不需要自变量的范围也可作图,可以方便简洁地绘制出一元函数图像,要使用holdon命令才华将两图绘到同一图上.
2.3利用for...end循环语句,求2+4+6…+100的值.
for语句作用是循环步伐重复执行某语句段,其语法是:
for循环控制变量=存储着该变量依次所取值的一个向量.循环语句块:
本块重复执行的次数由上方向量的长度决定,每次执行时,循环控制变量依次取该向量中的值.
sum=0;
%赋sum初值为0
fori=2:
2:
100%变量i变动范围为2到100,以2步进
sum=sum+i;
%累加求和
end%结束for循环
sum
sum
=
2550
for循环语句使用一个向量来控制循环,循环次数由向量的长度来决定,而每次循环都依次从向量中取值.当次循环中改变循环变量赋值,不会代入下次循环,所以除非在其中用break提前退出,Matlab循环的次数是预先定好的.累加求和时,i的年夜小呈递增累加.
2.4分析下面每条指令的功能并运行,观察执行结果.
(1)X=0:
0.25:
3;
Y=X.*exp(X);
plot(X,Y),xlabel(‘x’),
ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(x)’);
(2)A=zeros(3,5)
A(:
)=4:
10
L=abs(A)>
4
islogical(L)
X=A(L)
(3)A=[1:
5;
6:
10]
pow2(A)
(4)A=zeros(3,2)
)=1:
6
A=A*(1+i)
A1=A.’;
B1=A’;
A=ones(2,3)
B=ones
(2)
C=eye(4)
D=diag(C)
E=repmat(C,1,3)
%函数y=
的表达式
plot(X,Y),xlabel(‘x’),
%绘制y=
的图线,横坐标为x,
纵坐标为y,题目为y=x*exp(x)
(2)A=zeros(3,5)%创立一个3*5的零矩阵A
10%为矩阵A赋值,4到10,步进为1
4%判断矩阵A中元素的绝对值是否年夜于4
islogical(L)%判断L是否为逻辑值
X=A(L)%X为逻辑数组L对应为1的位置的数据为列向量
(3)A=[1:
10]%创立一个2*5的矩阵A,范围为1到10,步进为1
pow2(A)%返回数组X,依次计算A中元素以2为底的幂
(4)A=zeros(3,2)%创立一个3*2的零矩阵
A(:
6%为矩阵A赋值,范围为1到6,步进为1
A=A*(1+i)%将矩阵A中的每一个元素乘以(1+i)
A1=A.'
%对A进行数组转置生成矩阵A1
B1=A'
%对A进行矩阵转置生成矩阵B1
(5)A=ones(2,3)%创立一个2*3的1矩阵A
B=ones
(2)%创立一个2*2的1矩阵B
C=eye(4)%创立一个4*4的单元矩阵C
D=diag(C)%获取单元矩阵C的对角线元素矩阵D
E=repmat(C,1,3)%将矩阵C生成为1*3的新矩阵E
法式运行结果一
y=
曲线
法式运行结果二
A=
00000
41258
30369
214710
L=
00011
ans=
1
X=
5
6
7
8
9
10
法式运行结果三
A=[1:
12345
678910
2481632
641282565121024
法式运行结果四
图2.4.2法式(4)运行结果
111
B=
11
C=
1000
0100
0010
0001
D=
E=
100010001000
010001000100
001000100010
000100010001
实数矩阵的矩阵转置和数组矩阵计算结果是一样的,可是复数矩阵的数组转置和矩阵转置的计算结果纷歧致.所以,数组转置运算也被称为非共轭转置,矩阵转置运算则被称为共轭矩阵.数组的运算是指数组对应元素之间的运算,也称点运算.
2.5计算多项式p(x)=x3+15x2+8x在x=3和x=0:
1:
8时的值.
由题目已知这里运用到的是polyval()命令,通过polyval()命令可以快速的计算出在相应值下的多项式的值.
当x=3时;
x=3;
%赋初值3给x
y=x^3+15*x^2+8*x%写出函数表达式
当x=0:
8时;
y=x^3+15*x^2+8*x;
%写出函数表达式
x=0:
8;
%生成一个0到8的数组,每相邻两数间距为1
p=[1158];
%将函数表达式的系数放在数组P中
polyval(p,x)%用polyval函数求得表达式的值
y=
186
ans=
824426284108134162192
ployval()是Matlab中的多项式求值函数.在表达多项式系数中要把缺少的自变量系数0弥补到系数矩阵中.
2.6随机生成一个10000×
3的矩阵,并绘制其柱状图
随机生成矩阵函数可以用rand(M,N),暗示随机发生一个M*N的矩阵.柱状绘图函数可以用bar.此函数是在平面内绘制柱状图,如果要绘制立体的,用bar3.
arry=rand(10000,3);
%随机生成一个10000*3的矩阵
bar(arry);
%利用bar函数画出柱状图
题目总结
可以用bar函数绘制平面内柱状图.
利用switch…case编写以下法式:
某商场对顾客所购买的商品实行打折销售,标准如下商品价格用price来暗示:
price
无折扣
%折扣
Price
100015%折扣
输入所售商品的价格,求其实际销售价格.
MATLAB语言为解决多分支判断选择提供了switchcase语句.
Switchcase语句的一般表达式为:
switch(选择要判断的量)
case选择判断值1
选择判断语句1
case选择判断值2
选择判断语句2
……
otherwise
判断执行语句
price=input();
%输入商品价格
switchfix(price/100)%价格除以100以后取整
case{0,1}
price=price*1;
%价格没有折扣
case{2,3,4}
price=price*0.95;
%价格有5%的折扣
case{5,6,7,8,9}
price=price*0.9;
%价格有10%的折扣
caseothers
price=price*0.85;
%价格有15%的折扣
end
>
price=822;
switchfix(price/100)
price=price*0.95;
price=price*0.9;
caseothers
price=price*0.85;
end
price
price=
在MATLAB语言中,当switchcase语句中一个case语句后的条件为真时,switchcase语句分歧毛病其后的case语句进行判断,也就是说在MATLAB语言中,即使有多条case判断语句为真,也只执行所遇到的第一条为真的语句.这样就不用像C语言那样,在每条case语句后加上break语句以防止继续执行后面为真的case条件语句.
进行部份分式展开
由数学知识可知可利用下列计算模型
symsx,x=0;
symss;
whilex<
20
switchx
case0
k1=10*(x+3)/((x6)*(x16));
x=6;
case6
k2=10*(x+3)/(x*(x16));
x=16;
case16
k3=10*(x+3)/(x*(x6));
x=20;
end
y=k1/s+k2/(s6)+k3/(s16);
y
19/(16*(s16))3/(2*(s6))+5/(16*s)
即多项式的可展开为:
本题主要在于数学运算模型建立和计算表达式的书写,利用while...end语句对其进行三次循环条件判断并计算三个常数,通过switch...语句分别给出三个常数的计算方式,最后再将计算出的三格常数带入到
中即可.
其中t的范围是[010],计算y的微分和积分并给出曲线图
已知函数方程和自变量t的变动范围,对积分,可以利用函数quad()对确定自变量变动范围进行计算,格式如quad('
函数名'
初值,终值)所示.对微分,可以利用函数diff()对确定自变量变动范围进行计算.函数图象可用funtool指令获得.
yt='
exp
(1)*cos(t)'
Ic=quad(yt,0,10,1e8)%用quad函数求积分
Funtool%进行画图
在Figure3框中f=处输入exp
(1)sin(t)在x=处填入[0,10]
symsty
y=exp
(1)*cos(t)%写出函数表达式
Id=diff(y,t)%用diff函数求解微分
funtool%进行画图
Ic=
0.
图2.9.3积分运算图形
绘制函数图像时还可以借助Matlab提供的专门绘制函数图象的指令flot(),格式如flot('
[初值,终值]).
2.10用fminbnd求解函数
在区间(1,10)上的最小值
Fminbnd用于求某个给定函数的最小值点.
使用方法:
X=fminbnd(func,x1,x2)
Func是函数句柄,x1和x2是函数区间,获得的结果是使func取最小值的x值.也可使用[x,fv]=fminbnd(func,x1,x2)的方式,这时fv就是函数的最小值.
f=@(x)x1/x+5;
%确定函数
[x,fv]=fminbnd(f,1,10)%求区间1到10中函数的最小值
x=
fv
本题主要在于fminbnd函数的使用方法,它有两种方式,一种是xfminbndfuncxx;
另一种是[xfv]fminbndfuncxx.运用时随便选哪种都可以.
在如图所示的电路中,已知
求各支路电流、电压和电路的输入导纳,并画出电路的相量图.
由题意得,已知输入电压,要求各支路电流、电压和电路的输入导纳.则:
先计算输入电阻.
Z1*Z2/(Z1+Z2)=Z12,Zin=Z+Z12;
所以:
Yin=1/Zin=1;
I=U/Zin;
I1=I*Z2/Z12,I2=II1;
U1=U*Z12/Zin;
U0=Z*I;
Z=1j*0.5;
Z1=1+j*1;
Z2=3j*1;
%输入已知条件,
U=8*exp(j*30*pi/180);
%注意角度和弧度的转换
Z12=Z1*Z2/(Z1+Z2);
Zin=Z+Z12;
%计算总阻抗
Y=1/Zin;
%计算总导纳
%计算总电流
I1=I*Z2/(Z1+Z2);
%利用分流原理计算I1
I2=II1;
%利用KCL计算I2
U1=Z12*I;
%计算各电压
disp('
UII1I2U0U1'
)%显示计算结果
幅值'
),disp(abs([U,I,I1,I2,U0,U1]))%显示幅值
相角'
),disp(angle([U,I,I1,I2,U0,U1])*180/pi)%显示相角
subplot(1,2,1),hau=compass([U,U0,U1]);
%绘制电压相量图
set(hau,'
linewidth'
2)
subplot(1,2,2),hai=compass([I,I1,I2]);
%绘制电流相量图
set(hai,'
图2.10.3运行数据结果
已知电路中各元件的阻抗值,可通过串并联分析得出电路的总阻抗,进而可求电路的总导纳;
然后通过分流、分压的关系可算各支路的电流、电压;
用abs()函数显示复数的幅值,用angle()函数显示复数的相角;
可利用subplot()、compass()、set()等函数命令将电压电流的向量图正确地显示在罗盘上.
因而可以运用MATLAB这一工具来对电路进行分析、计算、作图等.
3.课程设计的心得体会
通过这次MATLAB的课程设计,使我对MATLAB有了一个基础的理解,matlab具有数值分析.矩阵计算.科学数据可视化以及非线性静态系统的建模和仿真等诸多功能.随着社会的不竭发展,科技的不竭进步,计算机的普及,它也被应用在越来越多的方面.
在学习MATLAB的过程中,我们查找了很多资料,发现很多知识是我们从没有接触过的,我们其实不了解,所以借此增长了自己的见识,了解了更多关于它的应用.在学习MATLAB中需要尽量多的熟悉matlab自带的函数及其作用,因为matlab的自带函数特别多,基本上能够满足一般的数据和矩阵的计算,所以基本上不用你自己编函数.这一点对法式非常有帮手,可以使法式简单,运行效率高,可以节省很多时间.本次课设中用了很多MATLAB自带的函数,使法式变得很简单而有效.
MATLAB的功能是非常强年夜的,MATLAB不单有强年夜的运算功能,它还有强年夜的绘图功能.比如说它含有丰富的内建函数,例如数学函数中的三角函数、复函数、多项式函数、数据分析函数的求平均值、最年夜最小值、排序等,以及逻辑/选择函数如if-else等,还有用来模拟随机发生事件的随机函数.Matlab
确实是一个很强年夜的工具,这在我们完成任务的时候逐步的认识到了,以后还有多加以利用.
在这一周时间里,我们团队相互协作,互相讨论,积极探索,完成了老师安插的任务,这期间培养了团队精神,自力思考的能力,也学习到了很多知识,是一段很有意义的时光.这次课设不单是一个任务,它不想仅让我们学会了使用
Matlab,还让我们有了一个自主学习与和他人交流的机会.而学会的工具都是对以后的专业学习很有帮手的,相信在这个强年夜的工具下,让以后的专业学习会更轻松.相信这次课程设计对自己以后的学习和生活都有非常年夜的帮手,会使自己终生受益.
4.参考文献
[1]唐向宏,岳恒立,郑雪峰.Matlab及在电子信息类课程中的应用[M].北京:
电子工业出书社,
[2]张志涌.MATLAB与仿真(a)[M].北京:
北京航空航天年夜学出书社,
[3]张琨.MATLAB从入门到精通[M].北京:
电子工业出书社,
[4]王忠礼,段慧达,高玉峰.MATLAB
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