MATLAB在直流稳态电路研究中的应用.docx
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MATLAB在直流稳态电路研究中的应用
学号:
0121011360508
课程设计
题目
MATLAB在直流稳态电路分析中的应用
学院
自动化学院
专业
自动化
班级
1005班
姓名
指导教师
2012
年
7
月
5
日
目录
摘要I
ABSTRACTII
1基础强化训练的目的和要求1
1.1训练目的1
1.2训练要求1
1.3训练的内容1
2设计分析2
2.1M文件编程仿真2
2.2Simulink建模仿真2
3M程序编程3
3.1电路分析3
3.2MATLAB程序4
4Simulink建模仿真5
4.1Simulink电路模型5
4.2仿真波形5
5结果分析6
心得体会7
参考文献8
附录9
基础强化训练任务书
学生姓名周福敏专业班级:
自动化1005班
指导教师:
石英工作单位:
自动化学院模式识别教研室
题目:
MATLAB在直流稳态电路分析中的应用
初始条件:
如图所示:
已知
,其中
求
。
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语言程序及;
(3)调试、修改该程序,显示并分析运行结果;
(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
摘要
本次课程设计将采用MATLAB7.0软件强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算,着重对于线性电路中较有代表的RLC电路的频率响应与向量图进行分析,首先根据题目要求列出相应的电路方程后,求解出相应所求量跟因变量之间的数学函数关系,再根据其数学函数关系运用MATLAB语言编写相应的程序,在MATLAB软件中输入相应程序进而图形处理得到频率响应图像与电路中各个参数向量关系图像。
MATLAB软件在电路分析能够达到进行数学模型建立、相关参量求解、结果呈现与分析及图像处理的目的。
通过此次课程设计学习MATLAB软件从而达到对MATLAB软件及其程序编写方式的熟悉,并对相应数学建模过程熟悉了解。
关键词:
MATLAB7.0程序建模
ABSTRACT
ThiscoursedesignwilluseMATLAB7.0softwarepowerfulgraphicsprocessingfunctions,symbolicoperationfunctionandnumericalcalculation,mainlyforthelinearcircuitsmorerepresentativeofthefrequencyresponseoftheRLCcircuitwithvectordiagramanalysis,accordingtothetopicrequestlistcorrespondingcircuitafterequation,thesolutionforthecorrespondingwiththedependentvariableamountofmathematicalfunctionrelationbetween,againaccordingtothefunctionbetweenthemathematicswithMATLABlanguagetowritethecorrespondingproceduresintheMATLABsoftwarecorrespondinginputinprogramandgraphicsgetfrequencyresponseandcircuitofvariousparametersimagevectorrelationimage.MATLABsoftwareinthecircuitanalysiscanachievemathematicalmodel,relativeparameters,theresultspresentedwithsolvingthepurposeofanalysisandimageprocessing.ThroughthiscoursedesignMATLABsoftwaretostudysoastoachievetheMATLABsoftwareanditsprogrammingthefamiliarway,andtothecorrespondingmathematicalmodelingtobefamiliarwiththeprocess.
Keywords:
MATLAB7.0mathematicalprogram
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训练的内容
1.数值线性代数方法及MATLAB实现
2.MATLAB在“电路原理”中的应用
3.MATLAB工具箱的应用
2设计分析
2.1M文件编程仿真
流程图:
2.2Simulink建模仿真
Simulink模块仿真电路图
Simulink可以很方便地创建和维护一个完整地模块,评估不同地算法和结构,并验证系统的性能.由于Simulink是采用模块组合方式来建模,从而可以使得用户能够快速,准确地创建动态系统的计算机仿真模型,特别是对复杂的不确定非线性系统,更为方便.
Simulink模型可以用来模拟线性和非线性,连续和离散或者两者的混合系统,也就是说它可以用来模拟几乎所有可能遇到动态系统.另外Simulink还提供一套图形动画的处理方法,使用户可以方便的观察到仿真的整个过程.
3M程序编程
3.1电路分析
如图1所示:
已知
,其中
求
。
图1
解:
取独立回路如图1所示,使无伴电流源和无伴受控源都只有一个回路电流流过,前者为
、后者为
,这样就可不再列回路1和回路的KVL方程。
把控制量用有关回路电流表示有
根据KVL列出回路2和回路4的方程:
回路2:
回路4:
代入
,有
经整理后,得
(1)
附加方程为
(2)
联立
(1)和
(2)可得到仅含
的两个方程:
可写成如下所示的矩阵形式:
代入数值,并简写为AI=B
(3)
由
(2)(3)即可求出
的解。
3.2MATLAB程序
clear,closeall,formatcompact
a=1。
b=1。
R2=1。
R3=1。
R4=1。
is1=1。
us2=3。
us3=1。
%为给定元件赋值
display('解:
')%解问题1)
a11=R2+(1+b)*R3。
a12=-R3。
a21=-a*R2-(1+b)*R3。
a22=R3+R4。
b1=us2-us3+R2*is1。
b2=us3-a*R2*is1。
A=[a11,a12。
a21,a22]。
%列出矩阵系数A
B=[b1。
b2]。
I=A\B。
%I=[i12。
i14]
i11=is1,i12=I
(1),is3=b*i12,i14=I
(2)
1)程序运行结果
解:
I11=1i12=2I13=2I14=3
答案
4Simulink建模仿真
4.1Simulink电路模型
仿真电路图
4.2仿真波形
仿真波形
仿真波形
仿真波形
仿真波形
5结果分析
Simulink仿真结果与实际结果相符,本次仿真采用的是波形图的方式具有更直观,结果明了等特点。
连接电路图并不是很麻烦,省去了许多计算,而得到的结果也是正确的,Simulink建模仿真的确实很方便
心得体会
本次基础强化训练让我更熟悉地掌握MATLAB软件的功能,加强了对MATLAB软件强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能;掌握利用MATLAB进行建模并做出相关函数曲线,从而运用MATLAB进行电路分析。
在熟悉掌握MATLAB程序和操作的同时培养了我的独立思考能力,钻研精神,解决问题能力和动手能力,并且在这极短的时间内要完全学会matlab几乎是不可能的,但是在充分了解和分析题目后,需要掌握到什么程度自己还是非常明确的。
虽然在此之前,在这之前没有过多的接触MATLAB软件,对软件的功能不是很了解,但在这一个周的自学MATLAB软件过程中,我了解了基本的应用,特别是MATLAB在图像处理上的应用,在这之中我通过查阅资料,阅读程序并读写程序对MATLAB电路分析应用有了一定的了解。
我同时也认识到了MATLAB功能并不只是图形的绘制及波形的处理,有着很多方面的运用,如绘制函数,处理音频、图像数据,创建用户界面等功能,实为一个功能强大的软件。
基础强化训练给了我一种新的体验与感受,平时都是啃课本,很单调很乏味,但是,这次训练给了我们动手和自主学习的机会,当然,在这过程中不免会遇到困难,当时也会很困惑、沮丧,但问题总要解决的,所以自己还是会去想办法,我想这也是一种收获。
还有,经过了这次训练,我也深刻体会到MATLAB功能的强大以及学好MATLAB的重要性,在今后的学习生活中,我会继续学习使用它
参考文献
[1]邱关源.电路原理(第五版).北京:
高等教育出版社,2006
[2]CharlesK.Alexander,MattheωN.O.Sadiku.FundamentalofElectrical
Circuits(ThirdEdition).北京:
清华大学出版社,2008
[3]吕同富,康兆敏.数值计算方法.北京:
清华大学出版社,2007
[4]陈晓平,李长杰.MATLAB及其在电路与控制理论中的应用.合肥:
中国科学技术大学出版社.2004
[5]张德丰.Matlab数值分析与应用.北京:
国防工业出版社.2007
[6]MATLAB入门与提高龚剑清华版2000.3
[7]基于MATLAB的系统分析与设计楼顺天西安电子科大1999.4
[8]精通MATLAB6.5张志涌上海交大2002.2
附录
MATLAB仿真程序:
clear,closeall,formatcompact
a=1。
b=1。
R2=1。
R3=1。
R4=1。
is1=1。
us2=3。
us3=1。
display('解:
')。
a11=R2+(1+b)*R3。
a12=-R3。
a21=-a*R2-(1+b)*R3。
a22=R3+R4。
b1=us2-us3+R2*is1。
b2=us3-a*R2*is1。
A=[a11,a12。
a21,a22]。
B=[b1。
b2]。
I=A\B。
%I=[i12。
i14]。
i11=is1,i12=I
(1),is3=b*i12,i14=I
(2)
本科生基础强化训练成绩评定表
姓名
周福敏
性别
男
专业、班级
自动化1005班
基础强化训练题目:
MATLAB在直流稳态电路分析中的应用
基础强化训练答辩或质疑记录:
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)
4.Simulink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:
年月日
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- MATLAB 直流 稳态 电路 研究 中的 应用
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