电路课程设计08720

1、目 录1、课程设计的目的及任务 *【 】2、设计题目及设计要求 *【 】3、完成各个任务 *【 】3、1 求解电路的节点电压、各支路电流。 *【 】3、1、1 系统分析 *【 】3、1、2 源程序代码 *【 】 3、1、3 程序测试 *【 】3、2 动态电路的计算机辅助电路分析 *【 】 3、2、1 系统分析 *【 】 3、2、2 两个程序的源程序代码 程序测试 *【 】3、2、3 两种程序的比较 *【 】3、3 RLC串联谐振电路的幅频和相频分析。 *【 】 3、3、1 系统分析 *【 】3、3、2 二阶、一阶程序源代码 程序测试 *【 】4、设计总结 *【 】5、参考资料 *【 】1、课程

2、设计的目的及任务计算机辅助电路分析程序课程设计是电路理论课程的实践环节，也是测试技术与仪器专业必修的专业基础课。课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际应用问题进行有机结合，锻炼学生分析、解决实际问题的能力，提高学生项目开发和程序调试能力。培养上机动手能力，使学生巩固电路基础课程学习的内容，掌握工程软件设计的基本方法，强化上机动手能力。为后续各门电路课程的学习打下坚实的基础。2、设计题目及设计要求 计算机辅助电路分析课程设计共包括三个题目：一是编写程序建立节点电压方程求解电路的节点电压、各支路电流。二是动态电路的计算机辅助电路分析。三是RLC串联谐振电路的

3、幅频和相频分析。 它们的具体设计要求为：一：1、用MATLAB编写通用建立节点方程的程序并求解电路的节点电压、各支路电流。程序适用于直流、含压控电流源和互感（不含理想电源的支路）。 2、建方程利用电路理论193页（9-7、或9-18式），求支路电流用（9-16式）。二：1、以二阶RLC串联电路为例，求解线性电路的零输入响应，绘制电路的欠阻尼、过阻尼、临界阻尼时，电容电压的响应曲线。三：1、二阶带通电路的频率响应，RLC串联谐振串联电路，以Uc为响应群求网络函数，画出频幅特性和相频特性。2、一阶低通电路的频率响应rc串联电路，以Uc为响应求网络函数，画出幅频率特性和相频特性，幅频率特性的横坐标用

4、对数表示。3完成各个任务3、1 编写程序建立节点电压方程求解电路的节点电压、各支路电流。3、1、1 系统分析 求解节点电压方程首先要有数据的输入，通过分析知道，对于这个程序而言，我们需要的基本数据输入有电路的关联矩阵A、电路的导纳Y、电压源的列向量Us、电流源的列向量Is，然后利用方程I=Y(U+Us)-Is、AYAUn=AIs-AYUs、AI=0来写出程序的基本算法：Yn=A*Y*A Jn=A*Is-A*Y*Us Un=inv(Yn)*Jn（此处结合程序理解）。然后再根据是否含有受控源来写出下面的部分程序：disp(是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）)x=input(x=)if (x=

5、1) Y=input(请输入阻抗矩阵Y=：)else Y=input(请输入导纳矩阵Y=)End综合上述的分析，再结合MATLAB的学习，我们就比较容易写出程序。3、1、2 源程序代码 A=input(请输入关联矩阵A=：)Is=input(请输入独立电流源列向量Is=：)Us=input(请输入独立电压源列向量Us=)disp(是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）)x=input(x=)if (x=1) Y=input(请输入阻抗矩阵Y=：)else Y=input(请输入导纳矩阵Y=)endYn=A*Y*AJn=A*Is-A*Y*UsUn=inv(Yn)*Jn 3、1、3 程序测试 程

6、序测试选用的例题：不含受控源含受控源 3、2 动态电路的计算机辅助电路分析 3、2、1 系统分析 通过对电路理论关于动态电路的过阻尼、欠阻尼、临界阻尼的学习以及对相关参考书的学习，总结出两种解决动态电路过阻尼、欠阻尼、临界阻尼的程序思路。一种是依照电路理论第138页142页电路零输入响应的分析写程序可以得到程序一；另一种是通过对ode45的学习来写程序可以得到程序二。因为对于动态电路的分析有过阻尼、欠阻尼、临界阻尼三种情况，我们要对R*R与4(L/C)的比较来确定电路是过阻尼、欠阻尼、临界阻尼三种情况中的哪一种，所以我们在这两种程序中都必须用到if else语句来对输入的数据进行判断电路属于三

7、种情况中的哪一种。因为程序的要求要做出电容电压的响应曲线，所以就要用到MATLAB中的绘图语句，通过对MATLAB中绘图语句的学习，可以发现在用MATLAB进行绘图时我们常用到这样几种语句subplot，通过对subplot的学习，我们知道 subplot(a,b,c)中 a代表所画图形的行数 b代表所画图形的列数 c代表所画图形的序号； plot语句，通过对plot的学习我们知道plot（x,y,z）在matlab当中的作用就是实现画图的功能的，这里的x就是横坐标的取值，y就是纵坐标的取值，这个z呢就是在另外的附加条件； title语句 通过对title的学习我们知道，它在MATALAB 中

8、的作用是对图形命名。 通过对上述知识的学习和分析我们写动态电路的程序分析就会比较容易了，当然在具体编写的过程中也会遇到很多问题，但是有了上面的分析我们就会有一个比较清晰地思路去编写程序，在程序中遇到的问题我们也就会有思路进行解决。 3、2、2 两个程序的源程序代码 程序测试 3、2、2、1 第一种：clearR=input(电阻值)L=input(电感值)C=input(电容值)uc0=input(输入电容电压初始值)il0=input(输入电感电流初始值)cla=R/2/L;clb=sqrt(1/L/C);if cla2clb2display (过阻尼问题)P1=-cla+sqrt(cla2

9、-clb2);P2=-cla-sqrt(cla2-clb2);A=1 1;P1 P2;B=uc0 -il0/C;X=AB;A1=X(1);A2=X(2);t=0:0.01:4;uc=A1*exp(P1*t)+A2*exp(P2*t);il=-C*(A1*P1*exp(P1*t)+A2*P2*exp(P2*t);subplot(3,1,1),plot(t,uc,g-),gridtitle(过阻尼)legend(uc)elseif cla22*sqrt(L/C) subplot(3,1,1) plot(t,u,-r),grid; title(过阻尼),legend(uC);else if R=0

10、subplot(3,1,2) plot(t,u,-r),grid; title(临界阻尼),legend(uC); else subplot(3,1,3) plot(t,u,-r),grid; title(欠阻尼),legend(uC); endendfunction hrh=myfun(t,u)global R L Chrh=u(2);-(R*C*u(2)+u(1)/L/C例子1电阻值R=250电感值L=0.25H电容值C=0.25F电容电压初始值uc0=300V电感电流初始值il0=1.2A过阻尼问题例子2电阻值R=200电感值L=0.5H电容值C=0.00005F电容电压初始值uc0=4

11、V电感电流初始值il0=0A临界阻尼问题例子3电阻值R=100电感值L=0.5H电容值C=0.00005F电容电压初始值uc0=6V电感电流初始值il0=0A欠阻尼问题 输入例子后得到的结果：电阻值250R = 250串联电感值0.25L = 0.2500串联电容值0.25C = 0.2500输入电容电压初始值300uc0 = 300输入电感电流初始值1.2il0 = 1.2000过阻尼问题电阻值100R = 100电感值0.5L = 0.5000电容值0.00005C = 0.00005输入电容电压初始值6uc0 = 6输入电感电流初始值0il0 = 0欠阻尼问题电阻值200R=200电感值

12、0.5L = 0.5000串联电容值0.00005C = 0.3000输入电容电压初始值4uc0 = 4输入电感电流初始值0il0 = 0临界阻尼问题 3、2、3 两种程序的比较 因为觉得这两种程序各有千秋，所以做课程设计时把这两种程序全部写在课程设计报告中。 对于第一种程序我们可以十分清楚的看出整个计算过程，十分容易理解，对于理解复杂的程序十分有帮助。做程序时，第一种程序比较容易写出来，它给人一个解决问题十分清晰的思路，同时让我们较快的了解MATLAB的各种基本语句，为其他的比较复杂的程序做了一个很好的铺垫。另外，第一种程序结合第二种程序，可以让我们对完成任务有一个更加深刻的认识。 对于第二

13、种程序，只看程序我们可以发现他十分的简单，程序十分简洁，其实这个才是程序设计所需要的程序，但是这种程序比较难理解，这也是第一种程序写在设计报告中的主要原因。 通过对两种程序的比较我们可以发现：这两种程序各有千秋，第一种程序复杂，但是易于理解，第二种程序简单，但是理解起来是十分困难的。根据课程设计的要求，第二种程序是符合要求的，但是第一种程序是十分重要的，特别是对于初学者而言。3、3 RLC串联谐振电路的幅频和相频分析。 3、3、1 系统分析 由线性连续系统的频域分析可知，系统冲激响应h(t)的傅里叶变换H(j)表示系统的频率特性，称为系统的频率响应。下面讨论H(j)与系统函数H(s)的关系。根

14、据傅里叶变换的定义和单边拉普拉斯变换的定义，若h(t)为因果信号，则有： (4.7-3) （4.7-4)式(4.7-3)和式(4.7-4)的积分是相似的，但不能简单地认为用j代替s(s=+j)，就能从H(s)得到H(j)。由单边拉普拉斯变换的定义可知，H(s)的收敛域为0。因此，只有当00，并且令： 则式(4.7-6)又可以表示为 (4.7-7)式中： (4.7-8) (4.7-9)H()称为幅频特性（幅频响应），()称为相频特性（相频响应）。根据式(4.7-7)、式(4.7-8)和式(4.7-9)，可以分析计算系统的频率特性。 通过对RLC串联谐振电路的幅频和相频分析，再结合MATLAB的知

15、识，我们就可以比较容易的写出RLC串联谐振电路的幅频和相频的程序了。 3、3、2 二阶、一阶程序源代码 程序测试 3、3、2、1 二阶带通电路的频率响应，RLC串联谐振串联电路，以Uc为响应群求网络函数，画出频幅特性和相频特性。 n=1000ww=logspace(-1,1,n)for Q=5,10,20,50,100 H=1./(1+j*Q.*(ww-1./ww) figure(1) subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H),hold on subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H),hold on figure(2) subplot(2,1,1),se

16、milogx(ww,20*log10(abs(H),hold on subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H),hold onendfigure(1),subplot(2,1,1),grid,xlabel(w),ylabel(abs(H),hold offsubplot(2,1,2),grid,xlabel(w),ylabel(angle(H),hold offfigure(2),subplot(2,1,1),grid,xlabel(ww),ylabel(DB),hold offsubplot(2,1,2),grid,xlabel(w),ylabel(angle(H

17、),hold off 3、3、2、2 一阶低通电路的频率响应rc串联电路，以Uc为响应求网络函数，画出幅频率特性和相频特性，幅频率特性的横坐标用对数表示。 ww=0:0.1:5H=1./(1+j*ww)figure(1)subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H)grid,xlabel(ww),ylabel(abs(H)subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H)grid,xlabel(ww),ylabel(angle(H)figure(2)subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H) grid,xlabel(ww),yl

18、abel(DB)subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)grid,xlabel(ww),ylabel(angle(H)4、设计总结 通过几天的努力，终于可以写计算机辅助电路分析课程设计报告的设计总结了。这次我做的计算机辅助电路分析课程设计共包括三个题目：一是编写程序建立节点电压方程求解电路的节点电压、各支路电流；二是动态电路的计算机辅助电路分析；三是RLC串联谐振电路的幅频和相频分析。通过对程序的分析、查找相关资料、阅读学习相关资料、对程序进行调试改错、把设计报告自己全部做成电子稿的整个过程我学到了很多，整个设计过程让我受益匪浅。 首先，我学会了如何去更好的做一个项目或者说做一个设计。我发现如果能够把一个设计做好的话，会让人有一种美的感受。以后应该多去看看好的项目报告和设计报告。 再次