基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路的仿真与分析

本科毕业论文题目：基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路仿真分析姓名：张皖川学号：1042051349专业：电子信息工程院系：电子通信工程学院指导老师：谈玲珑职称学历：讲师／硕士完成时间：2014年5月教务处安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名：日期：安徽新华学院2014届本科毕业论文（设计）I基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路的仿真与分析摘要在电子科技技术日新月异的今天，人们对于电路的研究也更深入更广泛，电路分析中常常会碰到一些阻尼振荡的电路，由于这类电路许多重要的工业工程领域有着非常广泛的应用，所以对这一类电路的特性加以讨论研究具有重要意义，有助于我们对阻尼振荡电路的认识、熟悉、掌握和运用，论文首先介绍了使用MATLAB软件对RLC阻尼振荡电路进行仿真的优点以及对MATLAB的发展历程做了简述，然后先对RLC电路进行了简短的介绍，再对RLC二阶电路过渡过程进行分析并建立数学模型，利用频域中经典的拉普拉斯变换法和时域中传统的微分方程法对该电路进行分析;最后借助于MATLAB软件来对两类RLC电路的过渡过程进行仿真分析，对产生的错误给出了解释，对产生的问题给出了一种解决的方法。关键词：MATLAB软件；RLC阻尼振荡电路；仿真分析；阻尼振荡安徽新华学院2014届本科毕业论文（设计）IIThesimulationandanalysisofRLCdampedoscillationcircuitbasedontheMATLABAbstractNowadays,electronicscienceandtechnologychangeswitheachpassingtoday,peopletakethecircuitstudydeeplyandextensivelyandthecircuitanalysisoftenrunintodampedoscillationcircuit.withthiskindofcircuithasbeenwidelyappliedinindustrialengineering,itisverysignificanttodofurtherstudyofthiscircuit,throughthisresearchwecanrecognisethedampedoscillationcircuitcompletelyandcarryoutintopractice.thepaperfirstlymakeabriefabouttheadvantagesofuseofMATLABsoftwareinRLCdampedoscillationcircuitsimulationandthedevelopmentofMATLAB,thenshortlyintroducetheRLCcircuitandanalyzetheRLCsecond-ordercircuittransientprocesstoestablishthemathematicalmodel,afterthatreusetheclassicfrequencydomainLaplacetransformmethodandthetraditionaldifferentialequationintimedomainmethodtoanalyzethecircuit;FinallyanalyzetransitionprocessofRLCcircuitaboutthistwokindsofsimulationbaseonMATLABsoftware,makinganexplanationoftheerrorandalsogivingthemethodandstepstosolvetheproblemtosupplementthesimulationanalysis.KeyWords：MATLABSoftware;RLCDamped0scillationCircuit;SimulationAnalysis;DampedOscillation安徽新华学院2010届本科毕业论文（设计）目录1绪论................................................11.1MATLAB简介及发展历程...............................11.2使用Matlab对RLC阻尼振荡电路仿真分析的优点...........42RLC阻尼振荡电路分析...................................62.1RLC电路介绍..........................................62.2RLC二阶电路过渡过程的分析方法.......................112.3RLC电路数学模型建立及求解...........................113基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路仿真分析.................153.1时域求解及仿真......................................153.2复频域分析及仿真....................................173.3仿真小结............................................204结论...............................................22致谢.................................................23参考文献................................................24安徽新华学院2014届本科毕业论文（设计）11绪论在电路分析中，仿真技术和系统建模技术已经渐渐成为现代理工科各专业领域进行系统可行性研究、科学探索分析、和工业创新设计不可缺少的重要环节和组成部分。传统的仿真技术主要基于汇编语言、C语言、java等计算机专业的编程工具，编程的工作量非常大，仿真程序的可用性、可读性、可靠性都很难满足大型复杂系统仿真分析的使用需要。研究工作者们迫切需要一种简单易用的仿真工具，以减少或摆脱繁杂的编程工作，将大部分时间和精力都集中到提出验证创新思想、解决科学问题、和优化算法上来。为满足这一仿真要求产生了MATLAB这一优秀仿真软件，并已逐渐成为全世界科研工作者共同的学术交流工具以及系统仿真界事实上的标准。我国尤其是在硬件设施有限、科研经费不足等各种限制的情况下，MATLAB仿真分析的普遍应用必将从很大程度上提升我国科教事业的发展和研究水平。MATLAB在RLC阻尼振荡电路仿真分析中使工作简单化，对分析提供了很大的帮助。1.1MATLAB简介及发展历程MATLAB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[4]。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Mathematic、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如图1.1所示，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[1]。安徽新华学院2014届本科毕业论文（设计）2图1.1MATLAB开发工作界面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。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，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：①数值分析②数值和符号计算③工程与科学绘图④控制系统的设计与仿真在70年代中期，CleveMoler博士和同事开发调用了EISPACK和LINPACK的FORTRAN的子程序库。LINPACK是解线性方程的程序库，EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序库，这两个程序库在当时处于领先水平。70年代后期，美国大学教授CleveMoler在给学生讲解线性代数课程时，想学习LINPACK和EISPACK程序库的使用，但CleveMoler发现学生用FORTRAN编写接口程序要花费很多时间，CleveMoler利用业余时间为学生编写了LINPACK和EISPACK的接口程序。这个接口程序被命名为MATLAB，取名MATLAB(MATrixLABoratory)[5]。在紧接着的几年中，MATLAB在许多大学之中作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。1983年，JohnLittle和CleveMoler、SteveBangert一起，由SteveKleiman安徽新华学院2014届本科毕业论文（设计）3完成图形功能的设计，SteveBangert主持开发编译解释程序，数学分析的子模块有JohnLittle和CleveMoler共同主持开发，同时撰写用户使用指南和大多数的M文件。根据C语言开发研制了MATLAB程序第二代专业版，也是第一个投入商用的版本，这时的MATLAB已经具备了数据图示化和数值计算的功能。自从第一版发行过后，就有很多的科研工作者加入到MATLAB的开发队伍中，为MATLAB系统的发展做出了很大的贡献。1984年，JohnLittle和CleveMoler创立了MathWorks公司，MATLAB第1版(DoS版本1.0)成功上市。把MATLAB正式推向市场。同年推出的是3.0的DOS版本是MATLAB的第一个商业化的版本。自从MATLAB以商品形式出现后，在短短的几年之中，就凭借其良好的运行可靠性和开放性，很快淘汰了许多封闭式软件包，如英国的UMIST，瑞典的LUND和SIMNON，德国的KEDDC，而改为以MATLAB为平台加以重建。九十年代初期，在世界上三十几个数学类科技应用软件中，MATLAB软件在数值计算方面独领风骚，而Maple和Mathematica则分居符号计算软件的前两名。MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。1992年，MATLAB推出了4.0版本。1993年，MATLAB推出了4.1版。也是在这一年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权后，以Maple为“引擎”开发了SymbolicMathToolbox1.0。MathWorks公司这一举措加快结束了国际上符号计算、数值计算优劣比较的长期争论，促成了两种计算的优势互补发展新时代1994年，4.2版本扩充了4.0版本的功能，新的方法应用到图形界面设计方面。1997年，MATLAB推出了5.0版，可以支持更多的数据结构，使其成为一种更方便编程的语言。1999年，MATLAB推出5.3版，MATLAB语言的功能