matlab课程设计 基于matlab的线性电路正弦稳态分析

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课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 指导教师： _ 工作单位：__ 题 目: 基于matlab的线性电路正弦稳态特性分析 课题要求：

利用matlab强大的图形处理功能，符号运算功能和数值计算功能，实现线性电路正弦稳态特性的仿真波形。

课题内容：

1 对R,L,C三种基本原件，绘出表现其正弦稳态特性的时域波形图向量图。 R:i(t),u(t),p(t),U,I L:i(t),u(t),p(t),U,I C:i(t),u(t),p(t),U,I

其中 R,C,L三参数可变，w不变。

2 对R,L,C串联电路，绘出表现其正弦稳态特想的时域波图，向量图。 1．绘出us(t),i(t),ur(t),ul(t),uc(t)波形图。

将R,C,L三参数可变，w不变，观察波形情况，比较us(t)与i(t)相位差判断感容性。

2．绘出p(t)=us(t)*i(t)波形图，并将其分解为三种情况：

P(t)=P0+P2w(t)

=Pr(t)+Px(t) =Pr(t)+Pl(t)+Pc(t)

3.绘出Us,I,Ur,Uc,Ul向量图。 Us=Ur+Ul+Uc Ur=RI Uc=i/jwc*i Ul=jwlI

其中 R,C,L三参数可变，w不变,观察向量图变化。 时间安排：

学习MATLAB语言 第1-3天 课程设计 第4-5天 答辩 第6天 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

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目录

摘要................................................................................................................................ III Abstract........................................................................................................................... IV 绪论................................................................................................................................. V 1 matlab简介 .................................................................................................................. VI

1.1 matlab概况 ................................................................................................... VI

1.2 matlab优势........................................................................................................ VII 1.3 流程图 ............................................................................................................... IX 2

基于课题原理理论基础.............................................................................................. X 2.1 各电路元件正弦稳态电路分析......................................................................... X 2.2正弦稳态电路基础及一般分析法 .......................................................................... X

2.2.1 支路电流法.............................................................................................. X

2.2.2回路电流法 ............................................................................................... XI

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2.2.3 节点电位法 ............................................................................................. XII R,L,C时域波形图和向量图 ...................................................................................... XIII 3.1

电路各部分元件时域波形图 ......................................................................... XIII 3.1.1现利用matlab绘制电阻的正弦稳态时域波形图 ....................................... XIII 3.1.2 电感L的正弦稳态电路的分析................................................................. XIV 3.1.3 现利用matlab绘制电感的正弦稳态时域波形图........................................ XV 3.1.4 电容C的正弦稳态电路分析.................................................................... XVI 3.1.5利用matlab绘制电容的正弦稳态时域波形图 .......................................... XVII 3.2 R,L,C串联电路的分析 ................................................................................... XVIII 3.2.1 利用matlab绘制串联电路的正弦稳态时域波形图 ................................. XVIII

4 设计心得 .................................................................................................................... XX 参考文献....................................................................................................................... XXI 附录............................................................................................................................. XXII

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摘要

电路课程是电子类专业首当其冲的一门专业基础课，他不仅为后续课程奠定了深厚的理论基础，也为电路分析计算提供了各种方法。但是要用这些方法真正理解实际问题，计算一些较复杂的电路，必须进行相应的电路计算与仿真，并借助图形更好的理解电路时域频域变换，正弦稳态电路分析是电路分析的最基础部分，基于简单基础的电路分析方法，不需要过多的变形和转换，对于以正弦稳态电路一般采用三种电路分析方法即即支路电流方法，回路电流方法和节点电位法，同时Matlab提供的Simulink工具可直接建立电路仿真模型，可以非常直观的观察电路中的电流，电压和功率波形，而且随意改变仿真参数，能立即得到修改后的仿真结果。本文对R,L,C串联电路和R,L,C串联电路为例，用Matlab绘出表现其正弦稳态特想的时域波图，向量图。与一般分析方法比较，可以看出用Matlab分析正弦稳态电路具有简便、直观的优点。

关键字：Matlab 正弦稳态 向量图 电路分析方法

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Abstract

Be the first to bear the brunt of electronic specialty in circuit course is a professional basic course for the follow-up courses, he not only laid a solid theoretical foundation, but also for circuit analysis provides a variety of methods. But be sure to use these methods to truly understand the actual problem, calculation of some of the more complex circuit, must carry on the corresponding circuit calculation and simulation, and with the aid of graphics to better understand the circuit time domain frequency domain transform, sine steady-state circuit analysis is the most fundamental part of circuit analysis, based on the simple basic circuit analysis method, do not need too much deformation and conversion, for sinusoidal steady-state circuit generally use three kind of circuit analysis method, namely branch current method, loop current method and node potential method, while the Matlab Simulink tool can be directly built in circuit simulation model, can be very intuitive to observe the current in the circuit, the voltage and the power waveform, but also change the simulation parameters, can immediately get the modified simulation results. The R, L, C series circuit and R, L, C series circuit as an example, using Matlab to draw the sine steady state to the time domain waveform, vector illustration. With the general analysis method of comparison, can be seen with Matlab analysis of sinusoidal steady state circuit is simple, intuitive advantages.

Keywords: Matlab Sinusoidal Steady State Vector Diagram Circuit Analysis

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绪论

随着电子计算机及其相关技术的发展，计算机辅助设计技术正作为一门崭新的技术在世界范围内蓬勃兴起。CAD 技术的发展与应用引发了一场设计的革命，它不仅深刻地改变着产品设计的传统方式，而且还直接影响到企业生产的管理模式和商业对策，给企业和社会带来了巨大的经济效益。

由于专用的分析软件存在着成本、人们熟悉程度和软件本身局限性等方面的缺点，以及MATLAB对矩阵和数值运算的高效性，我们便想到了利用MATLAB来实现各种电路的分析。

基于MATLAB的电路分析技术一方面考虑以通用软件来完成专用软件的功能，解决以通用软件MATLAB为平台，实现对模拟线路(线性、非线性)、数字电路以及对数模混合电路等进行分析。另一方面，目前MATLAB虽含有众多的工具箱，但还没有涉及到专门应用于电路分析的工具箱，此项技术的实现可以对MATLAB工具箱进行一个有力的扩充，使MATLAB的功能更为强大。

本课程设计中用matlab软件对线性电路正弦稳态特性分析，通过操作和学习对各方面的能力都有很大的提高。

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