基础技能强化训练.doc

学 号：基础强化训练题 目MATLAB在直流稳态分析中的应用之二学 院自动化学院专 业 自动化班 级姓 名指导教师李浩年月日基础强化训练任务书学生姓名： 专业班级： 自动化班 指导教师： 李浩 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之二初始条件：如图1所示，已知R1=R2=R3=4，R4=2，IS =2A，=0.5，=4，求I1 和I2。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Simulink建模仿真；（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 日 目录 摘要11.基础强化训练的目的和要求31.1训练目的31.2训练要求3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.31.4 流程图32.解答分析42.1 解法一：M文件编程仿真42.1.1 建模42.2 解法二：Simulink建模仿真62.2.1 Simulink电路模型64.心得与体会9参考文献10附录10 摘要MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，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和Simulink两大部分，是用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。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。MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在 MATLAB 的主要应用方向 科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户，广泛的分布在航空航天，金融财务，机械化工，电信，教育等各个行业。关键字：矩阵 开发 仿真 可视化 AbstractMATLAB is Matrix lab (Matrix of Laboratory), is the MathWorks company business mathematics software is used to develop, data visualization algorithm, data analysis and numerical calculation of senior technical calculation language and interactive environment, mainly includes two parts, and Simulink MATLAB is used in conceptual design, development, modeling algorithm simulation, real-time achieve ideal integration environment. The basic unit of data is MATLAB, its instruction matrix expression and mathematics, engineering is very similar in form, so use MATLAB to decoding problem than using C language, FORTRAN, etc of the same things much more simple.MATLAB due to its complete professional system and advanced design idea, makes the MATLAB in various fields have broad application of space, especially in the main application direction - MATLAB simulation calculation, and the scientific information engineering system design development has become the first in design tools, more than half of global existing enterprise users and millions of personal user, widely distributed in aerospace, financial, machinery, chemical, telecom, education, etc.Key word：Matrix Develop Simulation VisualizationMATLAB在直流稳态分析中的应用之二1.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基础强化训练的内容如图1-1所示电路，己知R1=R2=R3=4W，R42W，控制常数K1=0.5，K2=4，is=2A , 求i1和i2。V1V2 图1-1：含受控源的电阻直流电路图1.4 流程图通过示波器得出结果Simulink建模仿真运行程序得出结果编写程序列出方程式并写出矩阵形式电路分析图1-3 流程图2.解答分析2.1 解法一：M文件编程仿真2.1.1 建模Matlab程序2.2 解法二：Simulink建模仿真2.2.1 Simulink电路模型进入MATLAB软件界面，选中“simulink”界面，选择Simpower Systoms，在里面找出图中的各元器件，此时要注意元器件和电压的数值，再按图2-1连线，并在要求解的直流电流中加入电流表。并在sink中找到示波器，将其插入电路中，对电流表进行观察。 图2-1 电路连接图2.2.2仿真波形 图2-3 电流的波形 图2-4 电流的波形3.结果分析此题直接将结点电压方程与附加方程组成由四个方程构成的方程组，从而利用四阶方阵解出I1，I2，Un1和Un2。其实还可以由附加方程推导出Un1、Un2的表达式（用I1、I2来表示），将其代入结点电压方程中，再利用二阶方阵求出I1、I2。考虑到MATLAB是专门利用矩阵来处理数据的，对矩阵的处理快捷方便，能进行复杂的矩阵计算，我选用了利用四阶方阵来求解的方法，矩阵X中的第一、二行即为I1、I2的值。 4.心得与体会 在科学研究和工程应用中，为了克服一般语言对大量的数学运算，尤其当涉及矩阵运算时编制程序复杂、调试麻烦等困难，应运而生了MATLAB编程运算的软件，在自动控制、图像处理、语言处理、信号分析、振动理论、优化设计、时序分析和系统建模等领域都能得到很好的处理效果。而且在MATLAB中，可以直接在Simulink环境中运作的工具包很多，已覆盖通信、控制、信号处理、DSP、电力系统等诸多领域，所涉及的内容专业性极强。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MATLAB软件在电路原理中的应用，并且也学会了如何编写简单的MATLAB程序并且运行得到自己所需的结果。此次强化训练，通过用MATLAB解一道基础简单的电路题目，让我对MATLAB有了一个初步的认识，这对我以后的学习和研究打下了一定的基础。通过本次强化训练，我深刻体会到计算机以及应用软件在工科学生专业课学习和科研技术人员科技研发中所起到的巨大作用。利用MATLAB，可以使原本复杂的计算过程大大简化，历经了几天的设计过程，除了知识的增加和技能的提高，这一过程对我意志的锻炼和自学能力的培养对我产生了深远的影响。使用并不复杂手动的计算能得到的结果，可以使MATLAB编程来解决这种并不能在一般的计算器上计算出来的问题。在以后的学习中，可以多利用MATLAB的强大计算功能来解决一些复杂的运算。这次基础强化训练让我又掌握了一款有用的软件，并且对电路题目的解法也有了新的认识，这些都是宝贵的经验。 参考文献 邱关源.电路第四版.高等教育出版社，1999年 刘志俭，等。MATLAB应用程序接口用户指南。北京：科学出版社，2000 飞思科技产品研发中心。MATLAB7辅助控制系统设计与仿真。北京：电子工业出版社，2005 李国勇。智能控制及其MATLAB实现。北京：电子工业出版社，2005 陈洪亮，王蔼. 基本电路理论 .上海科学技术文献出版社 . 2002附录clear,close all,format compact %消除运行此程序前已赋值变量对运行结果的影响 R1=4;R2=4;R3=4;R4=2;Is=2;a=0.5;b=4; %为给定元件、变量赋值，用a表示，b表示a11=0;a12=-a;a13=1/R1+1/R2;a14=-1/R2;%求A矩阵第一行的系数a21=-b/R3;a22=a;a23=-1/R2;a24=1/R2+1/R3+1/R4; %求矩阵第二行的系数31=-R2;a32=0;a33=1;a34=-1; %求A矩阵第三行的系数a41=0;a42=-R4;a43=0;a44=1; %求A矩阵第四行的系数b1=Is;b2=0;b3=0;b4=0;%求B矩阵的系数A=a11 a12 a13 a14; a21 a22 a23 a24; a31 a32 a33 a34; a41 a42 a43 a44;%列出矩阵A B=b1;b2;b3;b4;%列出矩阵B X=inv(A)*B;%求出矩阵X,其中X=I1;I2;Un1;Un2 display(计算结果如)%显示“计算结果如下：”I1=X(1)%显示I1的值I2=X(2) %显示I2的值 本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别 男专业、班级 课程设计题目：MATLAB在直流稳态分析中的应用之二课程设计答辩或质疑记录：1. 除了此种处理方法，还有没有其他方法？答：还可以由附加方程推导出Un1、Un2的表达式（用I1、I2来表示），将其代入结点电压方程中，再利用二阶方阵求出I1、I2。2. matlab的工作方式有那几种？答：MA