課程設(shè)計(jì)---matlab 在電路瞬態(tài)分析中的應(yīng)用

1、<p>　　自動化學(xué)院自動化專業(yè)</p><p><b>　　基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練報(bào)告</b></p><p>　　題 目： </p><p>　　專業(yè)名稱： 自動化 </p><p>　　班 級： &

2、lt;/p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　成 績： </p><p>

3、<b>　　基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練任務(wù)書</b></p><p>　　題 目: MATLAB 在電路瞬態(tài)分析中的應(yīng)用之二</p><p>　　初始條件：已知iL(0+)=3A，uC（0+）＝4V，求t≥0 時(shí)電壓uC (t)</p><p>　　要求完成的主要任務(wù): </p><p>　?。?）分析題意，根據(jù)所給電路，采用合適的

4、電路分析方法進(jìn)行分析，并建立該電路的數(shù)學(xué)模型；</p><p>　?。?）根據(jù)解題步驟，繪制程序流程圖，并編寫出完整的MATLAB語言程序；</p><p>　?。?）調(diào)試、修改該程序，顯示并分析運(yùn)行結(jié)果；</p><p>　?。?）按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”，撰寫總結(jié)報(bào)告一份，內(nèi)容包括：包括封面、任務(wù)書（指導(dǎo)老師提供）、目錄、摘要（中、英文對照

5、）、正文、參考文獻(xiàn)（5篇以上）、附錄（程序清單，要求有注釋）、成績評定表（指導(dǎo)老師提供）。</p><p>　　正文部分包括：訓(xùn)練題目、電路分析、軟件設(shè)計(jì)說明（流程圖設(shè)計(jì)及說明等）、仿真波形、結(jié)果分析和基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練的收獲及心得體會（不少于500字）。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：

6、 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：4</b></p><p>　　Abstract：4</p&g

7、t;<p>　　1.題 目: MATLAB 在電路瞬態(tài)分析中的應(yīng)用之二4</p><p>　　2.要求完成的主要任務(wù):4</p><p>　　3.電路的理論分析5</p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)說明5</b></p><p>　　4.1流程圖設(shè)計(jì)及說明:5</p><

8、p><b>　　4.2程序設(shè)計(jì)6</b></p><p><b>　　5.仿真波形7</b></p><p><b>　　6.結(jié)果分析：7</b></p><p>　　7．收獲及心得體會8</p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)9</b>

9、</p><p><b>　　9.附錄10</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室之意。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。利用matlab來處理電路問題能夠達(dá)到事半功倍的效果。文章對二階響應(yīng)電路進(jìn)行

10、了分析，并利用matlab和simulink編寫程序求解及仿真。</p><p><b>　　Abstract：</b></p><p>　　MATLAB is a matrix laboratory was intended. In addition to possess excellent numerical skills, it also provides a

11、professional level of symbolic computation, word processing, visual modeling and simulation and real-time control functions. Using matlab to handle the circuit to achieve a multiplier effect. Second-order response to the

12、 article on the circuit are analyzed, using matlab and simulink programming method and simulation.</p><p>　　1.題 目: MATLAB 在電路瞬態(tài)分析中的應(yīng)用之二</p><p>　　初始條件：已知iL(0+)=3A，uC（0+）＝4V，求t≥0 時(shí)電壓uC (t)</p&

13、gt;<p>　　2.要求完成的主要任務(wù): </p><p>　?。?）分析題意，根據(jù)所給電路，采用合適的電路分析方法進(jìn)行分析，并建立該電路的數(shù)學(xué)模型；</p><p>　?。?）根據(jù)解題步驟，繪制程序流程圖，并編寫出完整的MATLAB語言程序；</p><p>　?。?）調(diào)試、修改該程序，顯示并分析運(yùn)行結(jié)果；</p><p>

14、　?。?）按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”，撰寫總結(jié)報(bào)告一份，內(nèi)容包括：包括封面、任務(wù)書（指導(dǎo)老師提供）、目錄、摘要（中、英文對照）、正文、參考文獻(xiàn)（5篇以上）、附錄（程序清單，要求有注釋）、成績評定表（指導(dǎo)老師提供）。</p><p>　　正文部分包括：訓(xùn)練題目、電路分析、軟件設(shè)計(jì)說明（流程圖設(shè)計(jì)及說明等）、仿真波形、結(jié)果分析和基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練的收獲及心得體會（不少于500字）。</p>

15、<p><b>　　3.電路的理論分析</b></p><p>　　由題可知，這是一個(gè)二階響應(yīng)電路，由基爾霍夫定律，列出電路方程</p><p><b>　　KCL 方程為：</b></p><p><b>　　KVL方程為：</b></p><p>　　聯(lián)立方程組

16、，可得到二階微分方程：</p><p><b>　　初始條件為：</b></p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　可計(jì)算出結(jié)果是</b></p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)說明</b></p><p>

17、;　　4.1流程圖設(shè)計(jì)及說明:</p><p>　　根據(jù)理論分析的結(jié)論，我們可以結(jié)合matlab的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和編程特性，把上面的思想全部轉(zhuǎn)化為程序，然后通過仿真把理論結(jié)果仿真出來。下面是matlab程序流程圖。</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p><b>　　4.2程序設(shè)計(jì)</b></p

18、><p>　　根據(jù)程序流程圖和理論分析的結(jié)果，可以編寫出滿足要求的程序，如下：</p><p><b>　　程序代碼</b></p><p><b>　　5.仿真波形</b></p><p><b>　　仿真波形圖</b></p><p><b>

19、　　6.結(jié)果分析：</b></p><p>　　用matlab程序運(yùn)行出來的電壓的結(jié)果uc =14*exp(-2*t)-10*exp(-3*t)和理論分析的結(jié)果一樣，而仿真波形圖像時(shí)間t從0變化到5遞減，并且呈現(xiàn)的是一種反指數(shù)的趨勢，而在理論分析計(jì)算中，我們算出，正好是反指數(shù)的趨勢，和實(shí)際的matlab分析完全吻合。在t=0時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)電流的值約為4V，與題設(shè)Uc的初值相同，符合題意，而隨著時(shí)間增大，

20、電容電壓逐漸遞減，當(dāng)時(shí)間到4時(shí)，電壓趨近于0，和事實(shí)相符。Matlab對電路的分析、仿真是正確的。</p><p><b>　　7．收獲及心得體會</b></p><p>　　這次是我第一次操作MATLAB，以前從來來沒有意識到它的功能，在圖像處理課時(shí)，知道它是一個(gè)可以進(jìn)行圖像處理的軟件，卻沒想到它在各方面都有著這么廣泛的利用，MATLAB是一款功能非常強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件

21、，它不僅提供了豐富的矩陣操作和矩陣運(yùn)算功能，而且在這些基本運(yùn)算的基礎(chǔ)上提供了可供各種科學(xué)研究和工程技術(shù)門類使用的工具箱。使得求解問題不再需要復(fù)雜的編程工作。而且由于矩陣被推廣到各個(gè)領(lǐng)域，使MATLAB優(yōu)質(zhì)更廣泛的利用。</p><p>　　MATLAB還提供大量的函數(shù)庫，除了基本初等函數(shù)，如：三角函數(shù)和雙曲函數(shù)類，指數(shù)對數(shù)函數(shù)類，圓整函數(shù)和求余函數(shù)等。還有初等矩陣和矩陣變換，線性代數(shù)方程組和矩陣特征值的求解，多項(xiàng)

22、式運(yùn)算和求根，函數(shù)的插值和數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合，數(shù)值積分和常微分方程數(shù)值解，函數(shù)求極值，單變量非線性方程求根，是據(jù)分析和傅立葉變換，以及某些特殊的矩陣函數(shù)和數(shù)學(xué)函數(shù)，這些函數(shù)都可以直接調(diào)用。而且用戶還可以更具自己的需要任意擴(kuò)充函數(shù)庫。基于各方面考慮，作為一個(gè)自動化專業(yè)的學(xué)生，為了使處理更加方便，使用，是必須掌握 MATLAB。</p><p>　　而通過這一個(gè)星期的基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練，所能學(xué)到的知識真的非常有限，所能掌握的

23、操作也是十分局限的，但它讓我們認(rèn)識到包括MATLAB在內(nèi)的實(shí)用的，簡便的軟件存在，我們可以認(rèn)識到自身的不足，在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)學(xué)習(xí)MATLAB，并掌握它的技能。</p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 《Fundamentals of Electric Circuits》 Charles K. Alexander等編著 清華大學(xué)

24、出版社 2003.7</p><p>　　[2]《MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》 梅志紅，楊萬銓編著 清華大學(xué)出版社 2005 </p><p>　　[3]《Matlab7.0/Simulink6.0應(yīng)用實(shí)例仿真與高效算法開發(fā)》 黃永安，李文成，高小科 清華大學(xué)出版社 2008</p><p>　　[4]《MATAB及在電子信息課程中的應(yīng)用（第三

25、版）》 吳大正等編著 電子工業(yè)出版社2006.3</p><p>　　[5]《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-MATLAB語言及應(yīng)用》 薛定寧主編 清華大學(xué)出版社 1996.6</p><p><b>　　9.附錄</b></p><p><b>　　程序代碼：</b></p><p><b>

26、　　9.1方程求解程序</b></p><p>　　uc=dsolve('D2uc+5*Duc+6*uc=0','Duc(0)=2','uc(0)=4') %解出微分方程</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　uc = 14*exp(-2*t)-10*exp

27、(-3*t)</p><p><b>　　9.2波形顯示代碼</b></p><p>　　ezplot(uc,[0,5]) %0 到5秒范圍內(nèi)畫曲線</p><p><b>　　grid %畫網(wǎng)格</b></p><p>　　title('電容電壓波形')</p>&l