基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路的仿真及分析.doc
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1、. .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:X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教师:谈玲珑职称学历:讲师 硕士完成时间: 2021年5月教务处XX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方案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展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
2、表示谢意。毕业论文设计作者签名: 日期:. .word. . 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阻尼振荡电路进展仿真的优点以及对MATLAB的开展历程做了简述,然后先对RLC电路进展了简短的介绍,再对RLC二阶电路过渡过程进展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
3、中传统的微分方程法对该电路进展分析; 最后借助于 MATLAB 软件来对两类 RLC 电路的过渡过程进展仿真分析,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The simulation and analysis of RLC damped oscillation circuit based on the MATLABAbstractNowadays, electronic science and technology changes with each passingtoday, people take the
4、circuit study deeply and extensively and the circuit analysis often run into damped oscillation circuit.with this kind of circuit has beenwidelyapplied in industrial engineering,it is very significant to do further study of this circuit ,through this research we can recognise the damped oscillation
5、circuit pletely and carry out into practice. the paper firstly make a brief about the advantages of use of MATLAB software in RLC damped oscillation circuit simulation and the development of MATLAB,then shortly introduce the RLC circuit and analyze the RLC second-order circuit transient process to e
6、stablish the mathematical model,after that reuse the classic frequency domain Laplace transform method and the traditional differential equation in time domain method to analyze the circuit;Finally analyze transition process of RLC circuit about this two kinds of simulation base on MATLAB software ,
7、making an explanation of the error and also giving the method and steps tosolve the problem to supplement the simulation analysis.Key Words:MATLAB Software;RLC Damped 0scillation Circuit ;Simulation Analysis ;Damped Oscillation. .word. .目 录1 绪论11.1 MATLAB简介及开展历程11.2使用Matlab对RLC阻尼振荡电路仿真分析的优点42 RLC阻尼振
8、荡电路分析62.1RLC电路介绍62.2 RLC二阶电路过渡过程的分析方法122.3 RLC电路数学模型建立及求解123 基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路仿真分析163.1时域求解及仿真163.2 复频域分析及仿真203.3仿真小结254 结论26致27参考文献28. .word. .1 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展系统可行性研究、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局部。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
9、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,将大局部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、科研经费缺乏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开展和研究水平。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简介及开展历程MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、
10、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展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可以进展矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创立用户界面、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、
11、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。图1.1 MATLAB开发工作界面MATLAB的根本数据单位是矩阵,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等语言完成一样的事情简捷得多,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。在新的版本中也参加了对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,用户可以直接进展下载就可以用。MATL
12、AB产品族可以用来进展以下各种工作:数值分析数值和符号计算工程与科学绘图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
13、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,并作为面向群众的免费软件广为流传。1983年,JohnLittle和CleveMoler、SteveBangert一起,由SteveKleiman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
14、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参加到MATLAB的开发队伍中,为MATLAB系统的开展做出了很大的奉献。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
15、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那么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公司这一举措加快完毕了国际上符号计算、数值计算优劣比拟的长期争论,促成了两种计算的优势互补开展新时代1994年,4.2版本扩大了4.0版本的功能,新的方法应用到图
16、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构造,使其成为一种更方便编程的语言。1999年,MATLAB推出5.3版,MATLAB语言的功能在很多方面又进一步改良了。MATLAB5.X较MATLAB4.X不管是在内容上还是界面上都有长足的进展,帮助信息采用PDF格式和超文本格式,使用Netscape3.0或IE4.0及以上版本,在AcrobatReader中可以方便地浏览。2000年10月推出了全新的MATLAB6.0正式版,改良了外部接口、核心数值算法、应用桌面、界面设计等许多方面。支持各种操作系统,并且可以运行在十几个操作平台上,其中比拟常见的有基于Linux
17、、Windows9X/NT、OS/2、Unix、Macintosh、Sun、等平台的系统。现在的MATLAB已经演变成为一种具有广泛应用前景的计算机高级编程语言了。其功能也越来越强大,不断根据科研需求提出更好的的解决方法。2001年,MathWorks公司推出Matlab6.0版本,6.x版在继承和开展其原有功能,推出了SIMULINK,开通了Matlab进展实时数据处理、分析和硬件开发的道路。2006年9月,正式发布MATLABR2006b版本,此后,MathWorks公司将每年将进展两次新产品发布,时间将在每年的3月份和9月份,而且产品模块在每一次发布都会有所涉及。1.2使用Matlab对
18、RLC阻尼振荡电路仿真分析的优点(1)编程效率高Matlab属于一个面向工程与科学计算得高级得语言程序,它可以以数学的形式去编写语言程序,且比C语言、Basic和Fortran等语言更能够接近我们习惯用的思维方式去计算,用Matlab来编写程序就像在纸上演算排列的公式去解决问题。所以,Matlab语言被叫成演算纸式的一种科学语言算法,因为它编写起来比拟简单,因此编程效率非常高,很容易学习和掌握。(2)用户使用方便Matlab语言的执行方式是解释执行,调试程序的方法有很多,调试简单快捷,可以节约很多时间。使用任何一种语言调试程序和编写程序大致需要经过四个过程:编辑、编译、连接以及执行和调试。他们
19、之间的关系是顺序关系,编程的过程就是在这几个过程中瀑布型的循环。与其它语言相比,Matlab语言较好地解决了以上问题,可以把编辑、编译、连接和执行融合在一起。它可以在同一界面上进展灵活操作快速排除书写错误、语法错误导致的语意错误,使用户编写、修改和调试程序的速度大大加快。MATLAB运行过程中,直接在命令行输入MATLAB语句/命令,包括调用M文件的语句,每输入一条语句就会对其进展处理,迅速完成编译、和运行的整个过程。将MATLAB源程序转换为M文件时, MATLAB的磁盘文件也是M文件,编辑后的源文件就可以直接运行,而不需要进展编译和。假设运行M文件时出错,计算机窗口界面上会显示出详细的错误
20、信息,经过用户经修改后再次执行,一直修改到正确为止16。所以说MATLAB语言不仅是一种程序语言,在广义上讲可以说是一种该语言的开发系统,也就是语言调试系统。(3) 扩大能力强进展复杂的数学运算时可以直接调用高版本Matlab丰富的库函数,而且Matlab的库函数和用户文件在形式上一样,因此用户文件也可以当做Matlab的库函数来调用。所以用户可以根据自己的需要快捷地建立和增加库函数,以便提高Matlab的使用效率以及扩大它的功能15。另外可以充分利用C语言、Fortran等语言资源,包括用户自己编的Fortran、C语言程序,通过建立M文件的方法混合编程,可以非常方便地调用有关的Fortra
21、n、C语言的子程序。(4)语句简单,内涵丰富函数是Matlab语言中最根本最重要的组成局部,一般形式a,b,c,.=fun(d,e,f,.),由输入变量d,e,f,.和输出变量a,b,c,.以及一个函数名组成,同一个函数名,数目不同的输入变量以及不同数目的输出变量,代表着各不一样的含义,这不仅使Matlab的库函数功能更加丰富,还大大减少了磁盘空间的占用,使Matlab编写的M文件短小、简单而高效。(5)方便的绘图功能使用MATLAB绘图非常方便,它拥有大量的绘图函数/命令,比方线性坐标、半对数坐标、对数坐标、以及极坐标,都只需要调用相应的绘图函数/命令,在图上标出图题、XY坐标轴,格/栅绘制
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