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1、学学 号：号： 0121011360508课课 程程 设设 计计题题 目目MATLABMATLAB 在直流稳态电路分析中的应用在直流稳态电路分析中的应用学学 院院自动化学院自动化学院专专 业业自动化自动化班班 级级1005 班班姓姓 名名指导教师指导教师2012 年7月5日武汉理工大学基础强化训练设计说明书目录目录摘要摘要.I IABSTRACTABSTRACT.IIII1 1基础强化训练的目的和要求基础强化训练的目的和要求 .1 11.1 训练目的 .11.2 训练要求 .11.3 训练的内容 .12 2 设计分析设计分析 .2 22.1M 文件编程仿真 .22.2SIMULINK建模仿真.
2、23 3M M 程序编程程序编程.3 33.1电路分析.33.2 MATLAB 程序 .44 4SIMULINKSIMULINK 建模仿真建模仿真.5 54.1SIMULINK电路模型.54.2仿真波形.55 5结果分析结果分析 .6 6心得体会心得体会.7 7参考文献参考文献.8 8附录附录.9 9武汉理工大学基础强化训练设计说明书基础强化训练任务书基础强化训练任务书学生姓名学生姓名 周福敏周福敏 专业班级：专业班级：自动化自动化 1005 班班 指导教师：指导教师： 石英石英 工作单位：工作单位： 自动化学院模式识别教研室 题题 目目: MATLABMATLAB 在直流稳态电路分析中的应用
3、初始条件：初始条件：如图所示：已知，其中22,ddiiuu12341231,1,1 ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 ,3sssRRRRiA uV uV求。11121314,iiii要求完成的主要任务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）
4、 、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：时间安排：序号序号设计内容设计内容所用时间所用时间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
5、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：指导教师签名： 年年 月月 日日系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 武汉理工大学基础强化训练设计说明书I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。M
6、ATLAB 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程序建模武汉理工大学基础强化训练设计说明书IIABSTRACTThis course design will use MATLAB7.0 software powerful graphics processing functions, symbolic operation function and numerical calculation, main
7、ly for the linear circuits more representative of the frequency response of the RLC circuit with vector diagram analysis, according to the topic request list corresponding circuit after equation, the solution for the corresponding with the dependent variable amount of mathematical function relation
8、between, again according to the function between the mathematics with MATLAB language to write the corresponding procedures in the MATLAB software corresponding input in program and graphics get frequency response and circuit of various parameters image vector relation image. MATLAB software in the
9、circuit analysis can achieve mathematical model, relative parameters, the results presented with solving the purpose of analysis and image processing. Through this course design MATLAB software to study so as to achieve the MATLAB software and its programming the familiar way, and to the correspondi
10、ng mathematical modeling to be familiar with the process.Key words：MATLAB7.0mathematicalprogram武汉理工大学基础强化训练设计说明书11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
11、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 工具箱的应用武汉理工大学基础强化训练设计说明书22 设计分析2.1M 文件编程仿真流程图：分析电路确定电路类型列写电路方程组化解方程写出矩阵方程编写程序求解 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
12、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.武汉理工大学基础强化训练设计说明书33 M 程序编程3.1电路分析如图 1 所示：已知，其中22,ddiiuu12341231,1,1 ,1 ,1 ,1 ,1 ,3 ,1sssRRR
13、RiA uV uV求。11121314,iiii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11i13i控制量用有关回路电流表示有212221112()iiuR ii根据 KVL 列出回路 2 和回路 4 的方程：回路 2：2231213143()0ssuuR iiiu回路 4：331412134 14()0sduR iiiRiu代入，有2211122(),duR iiuu2111231213142331412134 14211123()()()()sssR iiR iiiuuR iiiR
14、iR iiu经整理后，得武汉理工大学基础强化训练设计说明书4 （1）21123123 133 14232 1123123 1334143()()()sssRiRR iRiRiuuRiRR iRiRR iu附加方程为（2）1111312siiii联立（1）和（2）可得到仅含的两个方程：1214,ii23123 1421232323414213(1)(1)()ssssssRRiRiRiuuRRiRR iRiu可写成如下所示的矩阵形式：233122321233414321(1)(1)sssssRRRiuuRiRRRRiuRi 代入数值，并简写为 AI=B （3）12131(11) * 11131 *
15、 11 * 1(11) * 1 1131 * 1 * 1ii由（2） （3）即可求出的解。11121314,iiii3.2MATLAB 程序clear,close all,format compacta=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 AB=b1;b2;I=AB;%I=i12
16、;i14i11=is1,i12=I(1),is3=b*i12,i14=I(2)1） 程序运行结果解:I11=1i12 =2 I13=2I14=3 答案111iA122iA132iA143iA武汉理工大学基础强化训练设计说明书54 Simulink 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11i12i武汉理工大学基础强化训练设计说明书6仿真波形仿真波形13i14i5 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武汉理工大学基础强化训练设计说明书7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
