汪文MATLAB课程设计报告.doc

目录1 课程设计目的 设计目的- 32 课程设计设备 设计设备- 33 课程设计地点 设计地点- 34 课程设计要求 设计要求- 3 5 课程设计内容 Protel 99 SE设计内容- 4 MATLAB设计内容- 46 课程设计结果 课程设计结果- 57 课程设计感想 收获及感言- 5摘要 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB,MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。 Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层。 EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较为先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。一设计目的：1.了解Protel 99 SE绘图环境、各个功能模块、界面环境设置方法以及文件管理方法。 2.理解用Protel 99 SE设计电子电路的基本思想。 3.掌握用Protel 99 SE绘制电子电路原理图的基本方法。 4.掌握用Protel 99 SE绘制电子电路PCB板的基本方法。5.熟悉MATLAB软件的使用。6.通过对实验指导书上内容的练习，提升对软件使用的技巧。7.通过完成实验指导书的要求内容，巩固课堂上所学习到的知识。8.学习使用MATLAB软件来进行控制系统仿真。9.使用MATLAB软件进行控制系统的计算训练。二设计设备：装有Protel 99 SE以及MATLAB软件的PC机一台三设计地点：体育楼404四设计要求：1.Matlab6.5以上版本软件；2.课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、线性代数及相关书籍等；3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类相关课程等。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）。4.认真完成毕业设计，认真写课程设计报告。5.没有按时交课程设计报告，不计成绩。6.课程设计报告要仔细排版，图要清晰，图要有图题，表要有表头。五设计内容（一）Protel99SE 设计题：绘制OTL功率放大电路原理图。见教材45页，46页，3-4题。图3-40。完成OTL功率放大电路的PCB设计。使用双面板。PCB的板框尺寸120mm乘90mm。电源和地线线宽为0.5mm（约20mil），其它线宽为0.3mm，（约12mil）。（二）MATLAB设计题F1（s）= 2/( s2+5 s + 3) F2（s）= (s+3)/( s2+5 s + 1) F3（s）= 2/( 5 s + 3) 1.G (s) 由F1（s）和F2（s）串联而成，求G（s），并求开环传递函数为G (s)的单位反馈系统的传递函数Gc（s）。2.系统的传递函数为上题的Gc（s），求系统在单位阶跃输入下的输出曲线，并求输出曲线的峰值，达到峰值的时间，调节时间，超调量。3.系统的开环传递函数为kg(s+3)/( s2+5 s + 1)， 绘制系统的根轨迹图，并确定系统临界稳定时的系统参数。4.系统的开环传递函数为10(s+3)/( s2+5 s + 1)，绘制闭环系统的bode图，求出系统的幅值稳定裕度和相角稳定裕度。5.单位反馈系统的开环传递函数为F2（s），判别该闭环系统的稳定性。六设计结果：表1-1元器件列表元器件名称元器件型号元器件标号元器件封装DIODEIN4148VD1、VD2DIODE0.4RES220kR1AXIAL0.3RES2100kR2AXIAL0.3RES21kR3AXIAL0.3ELECTRO110FC1、C2TO-18NPN9013VT1、VT2TO-18PNP9012VT3TO-18CON2CON2J1、J2、J3SIP2图1-1 OTL功率电路原理图图1-2 OTL功率放大电路MATLAB课程设计使用的程序如下：clearclcf1=tf(2,1,5,3)f2=tf(1,3,1,5,1)f3=tf(2,5,3)g1=f1*f2gc=feedback(g1,1) %闭环step(gc) %阶跃响应g2=tf(1,3,1,5,1)rlocus(g1) %根轨迹g3=tf(10,30,1,5,1)bode(g3) %伯德图margin(g3) %幅值稳定裕度和相角稳定裕度g4=f2gc1=feedback(g4,1)p1=eig(gc1) %求特征根，看有没有实部大于0 的特征根图2-1 单位阶跃下的曲线峰值、调节时间、超调量图2-2根轨迹图2-3 伯德图和幅值稳定裕度和相角稳定裕度图2-4 文本显示七收获与感言： 通过这次MATLAB、Protel 99 se的学习，我对MATLAB有了一个基础的认识，matlab是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到了广泛应用。MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程的特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂程序（M文件）后再一起运行。 在这短短的一周内从开始的一头雾水，到自己看书学习，到同学讨论，再进行整个题目的理论分析和计算，参考课程上的代码，写出自己的代码。我们也明白了学无止尽的道理，在我们所查的很多参考书中，很多知识是我们从没有接触过的，我们对它的了解还仅限于皮毛，对它的很多功能以及函数还不是很了解，所以在这个学习的过程中我们穿越在知识的海洋中，一点一点吸取着它的知识。在MATLAB编程中需要很多的参考书，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。这一点对程序非常有帮助，可以使程序简单，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，使程序变得很简单。把基本的知识看过之后，就需要找一个实际的程序来动手编一下，不要等所有的知识都学好之后再去编程，你要在编程的过程中学习，程序需要什么知识再去补充，编程是一