MATLABSIMULINK在直流电路中的分析及应用设计书

1 直流电路中的分析及应用设计书 应用 软件具有一下几个特点： （ 1）该软件语言接近自然语言，极易入门有其他程序设计语言基础的人士学起来则更为容易： （ 2）该软件提供了大量的内部函数这使得其在使用中非常方便再则，日益庞大的 （ 3）该软件语言以向量、矩阵为着眼点，这使得它特别适宜于数值分析： （ 4）绘图功能强大。 由于上述原因， 世 界范围内很是流行，特别是在工程计算领域近年来越来越多的国人也喜爱上了这一套软件 率方面的库函数主要有各种常见分布的分布函数、概率密度、分布率以及生成服从各种分布随机数的函数统计方面的库函数含盖了简单随机样本下常见的参数估计（点估计、区间估计），假设检验此外还含有大量涉及实验设计、线性回归、非线性回归等方面的库函数 区别 件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个 软件包，它与 言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于 模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。 例如： 一个版本是 含在 ），的版本为 ，它们的变化不大。 所谓模型化图形输入是指 供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用， 再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以 进而进行仿真与分析。 的 要是面向通信和控制的动态系统仿真。 重要工具箱之一，是用来可视化实现系统级建模与动态仿真的有效工作平台。 在目前计算机应用日益显露出来的模型化、模块化的趋势下， 将得到更多人的青睐。 2 2 系统分析与计算 计题目 : 直流电路 如图所示的电路，已知： 2， 4， 12， 4， 12， 4，2。 (1)如 10V，求 2)如己知 V，求 图 1 论分析 如图 1 所示，该电路有 a,b,c 三个网孔，含有一个直流电压源。根据基尔霍负电压定律（ 对每个网孔列网孔方程为 ： 1 2 3 33 3 4 5 55 5 6 700a b sa b R i R i uR i R R R i R iR i R R R i 对上面三个方程，可将其写成如下所示的矩阵形式： 1 2 3 33 3 4 5 55 5 6 701000 R R R R R i R R i 3 将数值带入，并简写为u的形式为： 2 4 1 2 1 2 0 11 2 1 2 4 1 2 1 2 00 1 2 1 2 4 2 0 (1) 令 10，由3 i i，44i，77i即可得问题（ 1）的解为： 3 ， 4 2 2 2 ， 7 0 0 7 (2) 在该直流电路中 由电路的线性性质，可令31si 42su k u，73su k u。 根据问题（ 1）的结果并根据图 1所示的电路可列出下式： 31u ， 42 u ， 73 u 于是，可以通过下列式子求得问 题（ 2）的解 42k ， 13 1 42k u ， 37 3 42k u 即： 3 1， 27， 7 2上面的过程，为理论上的解题方法。在整个解题的过程中，最主要的就是正确的列出三个网孔方程，然后以这三个方程为中心求解即可。这过程中，我有意将三 个方程的系数写成矩阵形式，利用线性代数中所学的矩阵的知识来求解，其实是为了方便后面利用 面将详细的来了解运用 将运用此软件计算出来的结果和理论分析计算出来的结果进行比较，理论上应该是相同的。 3 建模与仿真 程 1=2;2;2;%为给定元件赋值 4 解问题 1)%解问题 1) 1+3;R3; R3;3+5;R5;5+7; ; us=)%输入解 1）的已知条件 A=%列出矩阵系数 A B=b1;b2;I=AB*I=ia;ib;(1);(2);(3); i3=4*ib,7*出所需变量 解问题 2） )%利用电路的线性性质及问题 1）的解求解问题 2） 给定 ) k1=i3/us;k2=u4/us;k3=u7/由问题 1）得出待求量与 k2,k1/k2*k3/k2*序的运行 运行结果为： 解问题 1) 给定 0 解问题 2） 给定 2 合分析的结果。 5 行建模 真元件的选取 （ 1）电阻的选择 由于设计电路中必须要有两个电阻 2。所以我添加两个电阻 2，来加入路中，并将电容值设为 0，电感值设为 此来设置出电阻的阻值。 如图 2所示： 图 2 电阻元件图 （ 2）电压源的选择 由于设计电路中必须有一个电压源，所以在元件库内添加一个电压源。添加电压源后，将电压源的相位调为 90 度，频率调为 0样就将交流电压源变成了直流电压源。 如图 3所示： 图 3 电压源图 （ 3）电流表，电压表的选择 由于电路结果测量需要，电流表和电压表来测量。所以添加电压表和电流 表到文件内，把电流表串联到指定的位置，将电压表并联到指定的位置。就可以 完成电路的测量。 如图 4所示： 图 4 电流表和电压表图 6 路模型 打开 所示： 图 5 在图中，分别在 s， 7的数值；在 且每一个对应的测量元 件都对应着有一个显示数值原件与之相连，用来显示所测得数值的大小。 路图的仿真结果 在软件中可以修改元器件的参数值。当对所选题目的第一问的仿真中，将0V，单击“开始仿真”按钮，出现的仿真结果如图 6 所示。图中显示元件显示的仿真结果为： 7 图 6 仿真结果图 当对选题目的第二问的仿真中，将 大小改为 6V，单击“开始仿真“ 按钮，出现的仿真结果如图 7所示。图中显示元件显示的仿真结果为： 7V， A，V。 图 7 仿真结果图 4 仿真结果分析 在 件中的 进行仿真，所得出的结果和理论分析，及验证了自己在 真中操作的正确性，并且解决了本次基础技能强化训练所选的设计题目中所要解决的问题。总的来说，自我感觉这次强化训练是比较成功的一次。 8 5 小结 本次强化训练中 ，需要运用到没有学过的 这个软件的运用中，我遇到很多操作的问题，让自己很烦躁，但是经过同学的帮助，和自己努力的查阅资料，一个一个的问题都慢慢的解决掉了。此次强化训练虽然很辛苦，需要查找各种资料，整天做在电脑面前编程仿真，但是我还是很开心很高兴的，因为我重中学到了很多很多在课堂上学不到的知识。 首先，就是自己的动手操作能力。以前做题考试，都是理论知识的运用，并没有涉及到操作，导致的结果就是虽然懂怎么做，但是动起手来却是不知道如何下手。本次强化训练，我选的题目为以前学过的电路原理里面的一个 网孔法的题目，看着程序的正确运行仿真， 大大的培养了自己的学习兴趣，提高了自己动手操作的积极性。对这些电路，自己动手实际操作了，才会有深刻理解。我认为这种兴趣和积极性的培养和建立，将对以后的学习和生活起到非常重要的影响作用。 其次，在学习知识方面， 我大体上了解了 且也学会了如何编写简单的 次强化训练，通过用 一道基础简单的电路题目，让我对 了一个初步的认识，这对我以后的学习和研究打下了一定的基础。使用并不复 杂手动的计算能得到的结果，可以使用 参考文献 （ 1）邱关源 5版） 等教育出版社， 2006,5 （ 2） 路基础 华大学出版社， 2000 （ 3）潘晓辉 攻略宝典 国水利水电出版社， 2000 （ 4）同济大学数学系 线性代数 等教育出版社， 2007 （ 5）梅志红 . 序设计基础及其应用 清华大学出版社， 2005 9 本科生课程设计成绩评定表 姓 名 性 别 专业、班级 课程设计题目： 课程设计答辩或质疑记录： 1: 根据自己选择的题目，说明建立数学模型的步骤 10 2：在仿真过程中，你遇到了哪些问题？你是如何解决的？ 3： 通过本次课程设计，如何理解 本专业领域的应用？ 成绩评定依据： 序号 评定项目 评分成绩 1 选题合理、目的明确（ 10 分） 2