基于MATLAB的一阶RL并联电路动态特性分析说明书.doc

1、目录 洗手 摘要 洗手 1 理论分析 0 洗手 1.1 Matlab6.5 版学习 0 洗手 1.1.1 Matlab 简介 0 洗手 1.1.2 MATLAB 的优势 1 洗手 1.2 RL 并联电路 2 洗手 1.3 RL 并联电路分析 2 洗手 2 程序设计 3 洗手 2.1 程序设计方框图 3 洗手 2.2 编写程序代码 4 洗手 3 程序运行结果 5 洗手 4 图表分析及总结 6 洗手 心得体会 6 洗手 参考文献 7 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 1 理论分析 洗手 1.1 Matlab6.5 版学习 洗手 1.1.1 M

2、atlab 简介 洗手 MATLAB 和 Mathematica、 beefMaple 并称为三大数学软件 。 洗手 它在数学类科技应用软件中在数值计算 方面首屈一指 。 洗手 MATLAB 可以进行 矩阵 运算 、 beef绘制函数和数 据 、 beef实现算法 、beef创建用户界面 、 beef连接其他编程语言的程序等 ， 吃饭 主要应用于工程计算 、 beef控制设计 、 beef信号处理与通讯 、 beef图像处理 、 beef信号检测 、 beef金融建模设计与分析等领域 。 洗手洗手 MATLAB 的基本数 据单位是矩阵 ， 吃饭 它的指令表达式与数学 、 beef工程中常用的形

3、式十分相似 ， 吃饭 故用 MATLAB 来解算问题要比用 C， 吃饭 FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多 ， 吃饭并且 mathwork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 。洗手 在新的版本中也加入了对 C， 吃饭 FORTRAN， 吃饭 C+ ， 吃饭 JAVA 的支持 。 洗手 可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用 ， 吃饭 此外许多的武汉理工大学课程设计说明书 1 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序 ， 吃饭 用户可以直接 进行下载就可以用 。 洗手 洗手 MATLAB

4、的应用范围非常广 ， 吃饭 包括信号和图像处理 、 beef通讯 、 beef控制系统设计 、 beef测试和测量 、 beef财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域 。 洗手 附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境 ， 吃饭 以解决这些应用领域内特定类型的问题 。 洗手 洗手 1.1.2 MATLAB 的优势 洗手 （ 1）友好的工作平台和编程环境 洗手 MATLAB 由一系列工具组成 。 洗手 这些工具方便用户使用 MATLAB 的函数和文件 ， 吃饭 其中许多工具采用的是图形用户界 面 。 洗手 包括 MATLAB 桌面和命令窗口 、 beef

5、历史命令窗口 、 beef编辑器和调试器 、 beef路径搜索和用于用户浏览帮助 、 beef工作空间 、 beef文件的浏览器 。 洗手 随着 MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级 ， 吃饭 MATLAB 的用户界面也越来越精致 ， 吃饭 更加接近Windows 的标准界面 ， 吃饭 人机交互性更强 ， 吃饭 操作更简单 。 洗手 而且新版本的 MATLAB 提供了完整的联机查询 、 beef帮助系统 ， 吃饭 极大的方便了用户的使用 。 洗手 洗手 （ 2）简单易用的程序语言 洗手 Matlab 一个高级的矩阵 /阵列语言 ， 吃饭 它 包含控制语句 、 beef函数 、 beef数

6、据结构 、 beef输入和输出和面向对象编程特点 。 洗手 用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步 ， 吃饭也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序后再一起运行 。 洗手 新版本的 MATLAB 语言是基于最为流行的 C语言基础上的 ， 吃饭 因此语法特征与 C语言极为相似 ， 吃饭 而且更加简单 ， 吃饭 更加符合科技人员对数学表达式的书写格式 。 洗手 而且这种语言可移植性好 、 beef可拓展性极强 ， 吃饭 这也是 MATLAB 能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因 。洗 手洗手 （ 3）强大的科学计算机数据处 理能力 洗手 MATLAB 是一个包含大量计算算法的集合 。

7、 洗手 函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果 ， 吃饭 而前经过了各种优化和容错处理 。 洗手 在通常情况下 ， 吃饭 可以用它来代替底层编程语言 ， 吃饭 如 C 和 C+ 。 洗手 在计算要求相同的情况下 ， 吃饭 使用 MATLAB 的编程工作量会大大减少 。 洗手 MATLAB 的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵 ， 吃饭 特征向量 、 beef快速傅立叶变换的复杂函数 。 洗手 函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解 、 beef微分方程及偏微分方程的组的求解 、 beef符号运算 、 beef傅立叶变换和数据的统计分析 、 beef工程中

8、的优化问题 、 beef稀疏矩阵 运算 、 beef复数的各种运算 、 beef三角函数和其他初等数学运算 、 beef多维数组操作以及建模动态仿真等 。 洗手洗手 （ 4）出色的图形处理功能 洗手 MATLAB 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能 ， 吃饭 以将向量和矩阵用图形表现出来 ， 吃饭 并且可以对图形进行标注和打印 。 洗手 高层次的作图包 括二维和三维的可视化 、beef图象处理 、 beef动画和表达式作图 。 洗手 可用于科学计算和工程绘图 。 洗手 新版本的 MATLAB 对整个图形处理功能作了很大的改进和完善 ， 吃饭 使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能方面更加

9、完善 ， 吃饭 而且对于一些其他软件所没有的功能 ， 吃饭 MATLAB 同样表现了出色的处理能力 。 洗手 同时对一些特殊的可视化要求 ， 吃饭 例如图形对话等 ， 吃饭 MATLAB 也有相应的功能函数 ， 吃饭 保证了用户不同层次的要求 。 洗手 另外新版本的 MATLAB 还着重在图形用户界面（ GUI）的制作上作了很大的改善 ， 吃饭 对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足 。洗 手洗手 （ 5）应用广泛的模块集合工具箱 洗手 MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱 。 洗手 目前 ， 吃饭 MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域 ， 吃

10、饭 诸如数据采集 、 beef数据库接口 、 beef概率统计 、 beef样条拟合 、 beef优化算法 、 beef偏微分方程求解 、 beef神经网络 、 beef小波分析 、 beef武汉理工大学课程设计说明书 2 信号处理 、 beef图像处理 、 beef系统辨识 、 beef控制系统设计 、 beefLMI 控制 、 beef鲁棒控制 、 beef模型预测 、beef模糊逻辑 、 beef金融分析 、 beef地图工具 、 beef非线性控制设计 、 beef实时快速原型及半物理仿真 、b e ef嵌入式系统开发 、 beef定点仿真 、 beefDSP 与通讯 、 beef电力

11、系统仿真等 。 洗手洗手 （ 6）实用的程序接口和发布平台 洗手 新版本的 MATLAB 可以利用 MATLAB 编译器和 C/C+数学库和图形库 ， 吃饭 将自己的MATLAB 程序自动转换为独立于 MATLAB 运行的 C 和 C+代码 。 洗手 允许用户编写可以和MATLAB 进行交互的 C 或 C+语言程序 。 洗手 另外 ， 吃饭 MATLAB 网页服务程序还容许在 Web 应用中使用自己的 MATLAB 数学和图形程序 。 洗手 MATLAB 的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序 。 洗手 工具箱是 MATLAB 函数的子程序库 ，吃饭 每一个工

12、具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的 ， 吃饭 主要包括信号处 理 、 beef控制系统 、 beef神经网络 、 beef模糊逻辑 、 beef小波分析和系统仿真等方面的应用 。 洗手 洗手 1.2 RL 并联电路 洗手 RL 并联电路 。 洗手 如图 1-2 的一阶电路 ， 吃饭 已知 I0=2A,R=2 ,L=2H， 吃饭 当 t=0-时 ， 吃饭 开关 S至 1 闭合 ， 吃饭 当 t=0+时 ， 吃饭 开关 S 至 2 闭合 ， 吃饭 求 uL(t)， 吃饭 iL(t)， 吃饭 pL(t)， 吃饭 并画出波形 。 洗手洗手 洗手 图 1-1 RL 电路图 洗手 1.3 RL 并联电

13、路 分析 洗手 如图 1-1所示电路在开关 S动作之前电流已恒定不变 ， 吃饭 电感中有电流 I0=i(0-)=2A， 吃饭在 t=0 时开关由 1 合到 2， 吃饭 具有初始电流 2A的电感 L=2H 和电阻 R=2相连接 ， 吃饭 构成一个闭合回路 ， 吃饭 如图所示 。 洗手 在 t0 时 ， 吃饭 根据 KVL， 吃饭 有 洗手 uR+uL=0洗手 uR=Ri， 吃饭 uL=Ldtdi ， 吃饭 电路的微分方程为 ： beef洗手 Ldtdi +Ri=0洗手 令方程的特解为 i=Aept,可以得到相应的特征方程为 ： beefLp+R=0 洗手 其特征根为 洗手 p=-LR 洗手 故电

14、流为 洗手 武汉理工大学课程设计说明书 3 i=Ae tLR 洗手 根据 i(0+)=i(0-)=I0,代入上式可得 A=i(0+)=I0,从而 洗手 i=i(0+)e-LR t=I0 e tLR 洗手 所以电感上的电压为 洗手 uL(t)= Ldtdi =-RI0 e tLR 洗手 电流为 洗手 i=I0 e tLR 洗手 电感上的功率为 洗手 PL(t)= uL(t)*i=-RI02e tLR2 洗手 令 T=RL ,称为 RL 电路的时间常数 。 洗手 则所求的为 洗手 uL(t)=-RI0eTt ， 吃饭 iL(t)=I0 eTt ， 吃饭 PL(t)= -RI02eTt2 洗手 洗手

15、 洗手 洗手 2 程序设计 洗手 2.1 程序设计方框图 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 输入初始状态和各参数 输入电压，电流，功率的表达式 输出波形的格式 输出电流，电压和功率的值与波形 武汉理工大学课程设计说明书 4 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 图 2-1 程序设计方框图 洗手 2.2 编写程序代码 洗手 clear,format compact洗手 R=2;beef洗手 L=2;beef 洗手 Io=2;b eef洗手 T=L/R;beef洗手 t=0:0.001:10;beef洗手 i=Io*exp(-t/T

16、);beef洗手 u=R*Io*exp(-t/T);beef洗手 P=-R*Io*Io*exp(-2*t/T);beef洗手 figure(1)洗手 plot( t,i)洗手 grid, xlabel(t), ylabel(i);beef洗手 figure(2)洗手 plot( t,u)洗手 grid, xlabel(t), ylabel(u);beef洗手 figure(3)洗手 plot( t,P)洗手 grid, xlabel(t), ylabel(P);beef洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 武汉理工大学课程设计说明

17、书 5 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 3 程序运行结果 洗手 洗手 图 3-1 程序运行结果 i 洗手 洗手 图 3-2 程序运行结果 U 洗手 洗手 武汉理工大学课程设计说明书 6 图 3-3 程序运行结果 P 洗手 洗手 洗手 4 图表分析 及 总结 洗手 由图 中可以看出 uL.iL始终不改变方向 ， 吃饭 由大到小 ， 吃饭 最后趋近零 ， 吃饭 电压 与电流 i 按照同样的指数规律衰减 ， 吃饭 它们衰减的快慢取决于 R/L 的大小 。 洗手 由于 p=-R/L， 吃饭 这是电路特征方程的特征根 ， 吃饭 仅取决于电路的结构和元件参数 。 洗手 而且有

18、uL=0， 吃饭 iL=0,功率也逐渐接近零 ， 吃饭 而有 p=0,表明电感在释放能量 。 洗手 当 t=0 时 ， 吃饭 i（ 0+） =2A。 洗手 当 t时放电过程结束 ， 吃饭 i（） =0， 吃饭 此过程中电感释放的能量全部让电阻以热能的形式放出 ， 吃饭 直至原来储存在电感中 的磁场能全部为电阻吸收转化为热能 。 洗手洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 心得体会 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 武汉理工大学课程设计说明书 7 洗手 洗手 洗手 洗

19、手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 参考文献 洗手 1邱关源 ， 吃饭 电路 ， 吃饭 高等教育出版社 ,1998 洗手 2唐昌建 ， 吃饭 Matlab 编程基础及应用 ， 吃饭 四川大学网络教育学院 , 2003.5洗手 3吴锡龙 ,电路分析 ,高等教育出版社 ,2004 洗手 4张志涌 ， 吃饭 MATLAB 教程 ， 吃饭 北京航天航空大学出版 社 ， 吃饭 2005 洗手 5曹弋 ， 吃饭 MATLAB 教程及实例 ， 吃饭 机械工业出版社 ， 吃饭 2008 洗手 洗手 洗手 武汉理工大学课程设计说明书 8 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手