基于MATLAB的一阶动态电路特性分析

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的一阶动态电路特性分析初始条件：MATLAB软件微机要求完成的任务：1、以RC串联电路为例绘出uC(t),uR(t),i(t),pC(t),pR(t)波形,以RL并联电路的零输入响应为例汇出iL(t),iR(t),u(t),pL(t),pR(t)的波形；2、以RC串联电路的直流激励的零状态响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t),pC(t),pR(t)，pus(t)波形，RL并联电路的)(tiL，)(tiR，)(tu，)(tpL，)(tpR；3、以RC串联电路的直流激励的全响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t)波形，RL并联电路的iL(t),iR(t),u(t)波形；4、以RC串联电路的正弦激励的零状态响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t),us(t)波形，RL并联的iL(t),iR(t),u(t),iS(t)波形；5、以RC串联电路的冲激响应为例绘出uC(t),i(t)波形，RL并联电路的iL(t),u(t)波形；6、撰写MATLAB课程设计说明书。时间安排：学习MATLAB语言的概况第1天学习MATLAB语言的基本知识第2、3天学习MATLAB语言的应用环境，调试命令，绘图能力第4、5天课程设计第6-9天答辩第10天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日Matlab应用实践课程设计目录摘要........................................................................IAbstract...................................................................II1绪论......................................................................12MATLAB内容简介...........................................................22.1MATLAB语言功能......................................................22.2MATLAB语言特点和开发环境............................................23RC串联电路及RL并联电路的零输入响应......................................43.1RC串联电路的零输入响应..............................................43.2RC并联电路的零输入响应..............................................54RC串联及RL并联电路的直流激励的零状态响应................................84.1RC串联电路的直流激励的零状态响应....................................84.2RL并联电路的直流激励的零状态响应....................................95RC串联及RL并联电路的直流激励的全响应...................................125.1RC串联电路的直流激励的全响应.......................................125.2RL并联电路的直流激励的全响应.......................................135.3全响应波形分解.....................................................156RC串联电路及RL并联电路的正弦激励的零状态响应...........................176.1RC串联电路的正弦激励的零状态响应...................................176.2RL并联电路的正弦激励的零状态响应...................................186.3零状态响应分解为暂态分量与稳态分量之和.............................207RC串联电路及RL并联电路的冲激响应.......................................217.1RC串联电路的冲激响应...............................................217.2RL并联电路的冲激响应...............................................22结论.......................................................................24参考文献...................................................................25附录.......................................................................26Matlab应用实践课程设计I摘要MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。MATLAB在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包。MATLAB具有强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能。其中系统的仿真（Simulink）工具箱是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面。在这个环境中，用户可以完成面向框图系统仿真的全部过程，并且更加直观和准确地达到仿真的目标。本文主要介绍基于MATLAB的一阶动态电路特性分析。关键字：MATLAB；仿真；图形处理；一阶动态电路。Matlab应用实践课程设计IIAbstractMATLAB,andMathematica,Maple,andknownasthethreemajormathematicalsoftware.Itistheapplicationoftechnologyinmathematicsclassesinnumericalcomputingsoftware,secondtonone.SimulinkisanextensionofMATLABsoftware,whichistherealizationofdynamicsystemmodelingandsimulationofapackage.MATLABhasapowerfulgraphicsprocessingcapabilities,symboliccomputingandnumericalcomputingfunctions.Onesystemsimulation(Simulink)toolboxfromthebottomofthedevelopmentofacompletesimulationenvironmentandthegraphicalinterface.Inthisenvironment,theusercancompletesystemsimulationblockdiagramfortheentireprocessandachieveamoreintuitiveandaccuratesimulationofgoal.Inthispaper,MATLAB-basedfirst-ordercharacteristicsofdynamiccircuits.Keywords:MATLAB；Simulation；Graphics；FirstOrderCircuit。Matlab应用实践课程设计11绪论在科学技术飞速发展的今天，计算机正扮演着愈来愈重要的角色。在进行科学研究与工程应用的过程中，科技人员往往会遇到大量繁重的数学运算和数值分析，传统的高级语言Basic、Fortran及C语言等虽然能在一定程度上减轻计算量，但它们均要求应用人员具有较强的编程能力和对算法有深入的研究。另外，在运用这些高级语言进行计算结果的可视化分析及图形处理方面，对非计算机专业的普通用户来说，仍存在着一定的难度。MATLAB正是在这一应用要求背景下产生的数学类科技应用软件。它具有的顶尖的数值计算功能、强大的图形可视化功能及简洁易学的“科学便捷式”工作环境和编程语言，从根本上满足了科技人员对工程数学计算的要求，并将科技人员从繁重的数学运算中解放出来，因而越来越受到广大科技工作者的普遍欢迎[1]。MATLAB是matrix和laboratory前三个字母的缩写，意思是“矩阵实验室”，是MathWorks公司推出的数学类科技应用软件。其Dos版本（MATLAB1.0）发行于1984年，现已推出了Windows版本（MATLAB5.3）。经过十多年的不断发展与完善，MATLAB已发展成为由MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB图形处理系统、MATLAB数学函数库和MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统。MATLAB由“主包”和三十多个扩展功能和应用学科性的工具箱（Toolboxs）组成。MATLAB语言是以矩阵计算为基础的程序设计语言，语法规则简单易学，用户不用花太多时间即可掌握其编程技巧。其指令格式与教科书中的数学表达式非常相近，用MATLAB编写程序尤如在便笺上列写公式和求解，因而被称为“便笺式”的编程语言。另外，MATLAB还具有功能丰富和完备的数学函数库及工具箱，大量繁杂的数学运算和分析可通过调用MATLAB函数直接求解，大大提高了编程效率，其程序编译和执行速度远远超过了传统的C和Fortran语言，因而用MATLAB编写程序，往往可以达到事半功倍的效果。在图形处理方面，MATLAB可以给数据以二维、三维乃至四维的直观表现，并在图形色彩、视角、品性等方面具有较强的渲染和控制能力，使科技人员对大量原始数据的分析变得轻松和得心应手。正是由于MATLAB在数值计算及符号计算等方面的强大功能，使MATLAB一路领先，成为数学类科技应用软件中的佼佼者。目前，MATLAB已成为国际上公认的最优秀的科技应用软件。MATLAB的上述特点，使它深受工程技术人员及科技专家的欢迎，并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。Matlab应用实践课程设计22MATLAB内容简介2.1MATLAB语言功能MATLAB功能丰富，可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分的功能。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换；代数和超越方程的求解；数据处理和傅立叶变换；数值部分等等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句辩称的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。MATLAB具有以下基本功能：（1）数值计算功能；（2）符号计算功能；（3）图形处理及可视化功能；（3）可视化建模及动态仿真功能。2.2MATLAB语言特点和开发环境MATLAB作为一种科学计算的高级语言之所以受欢迎，就是因为它有丰富的函数资源和工具箱资源，编程人员可以根据自己的需要选择函数，而无需再去编写大量繁琐的程序代码，从而减轻了编程人员的工作负担。被称为第四代编程语言的MATLAB最大的特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的开发环境。具体地说MATLAB主要有以下特点：(1)库函数资源丰富数百种库函数大大减轻了用户子程序的编写工作量，也避免了一些不必要的错误，因而用户也不必担心程序的可靠性问题。(2)语言精炼，代码灵活MATLAB的编程语言符合人们的思维习惯，对代码的书