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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习LiaoningNormalUniversity（ 2021 届）欢迎下载精品学习资源本科生毕业论文 设计题目：基于 Matlab 的 RC 电路支路电流法的仿真分析学院： 大连职业技术学院专业： 应用电子技术（电子信息工程）学号：同学姓名： 张金皓指导老师： 周芸2021 年 10 月基于 Matlab 的 RC电路支路电流法的仿真分析同学：张金皓指导老师：周芸大连职业技术学院技术学院电子信息工程2021 级摘要： 先对电路图进行分析，选择支路电流法，列出对应的关系式，使用matlab建立 M 文件，编写对应的程
2、序，得到结果；并将其用simulink进行仿真，得到对应的图形，更加直观的将结果显示出来；Abstract: The first analysis of the circuit, select the branch current method, lists the corresponding relationship, the establishment of M-file using matlab, write the corresponding program, to get results. And simulation using simulink get the correspon
3、ding graphics, more intuitive results displayed.Keywords: sinusoidal steady state circuit ； matlab； simulinksimulation ； branch current method前言：作为学习电信的同学，有时为明白决复杂的电路的问题，削减我们的运算量，我们就得接受matlab 分析，并且使用 simulink仿真，这样不仅削减了运算量，而且使得电路问题更加的直观；1 电路图及其要求1.1 电路图关键字： 正弦稳态电路； matlab ； simulink仿真；支路电流法；欢迎下载精品学习资
4、源图 1-1电路图1.2 电路要求正弦稳态电路如上图所示，已知us=14.14sin2t， is=sin （2t+6/pi）R1=R2=R3=R4=，2 C=1， L=0.5, 求个支路电流并作向量图和波形图；并用simulink进行仿真；2 matlab支路电流法2.1 电路分析使用支路电流法，就必需进行每个支路电流的设置，然后用matlab 进行编程，算出结果；第一，简洁的介绍一下支路电流分析法；2.2.1 定义：支路电流法是在运算复杂电路的各种方法中的一种最基本的方法；它通过应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对结点和回路列出所需要的方程 组，而后解出各未知支路电流；它是运算复杂电路的方法
5、中, 最直接最直观的方法. 前提是 , 选择好电流的参考方向 .2.2.2 简介：以支路电流为求解对象的电路运算方法；用此法运算一个具n 个节点和b 条支路的电路时，因待求的支路电流数为b，故需列出 b 个含支路电流的 独立方程；依据电路内的支路电流在节点上必需听从基尔霍夫电流定律KCL 的约束 , 支路电压沿回路必需听从基尔霍夫电压定律KVL 的约束 , 而支路电流和支路电压在每条支路上又必需中意该支路的特性方程（即支路的电压- 电流关系， VCR） , 可以导出这 b 个方程；第一，对除参考节点外的全部节点, 利用 KCL 写方程 , 可得 n-1 个只含支路电流的独立方程；对所选定的基本
6、回路，利用KVL 写方程，可得（ b- n+1）个只含支路电压的独立方程；再依据各支路的连接形式和所含元件的类型写出b 个既含支路电流又含支路电压的支路方程；最终利用支路方程消去 b- n+1 个方程中的支路电压 , 便得到总数为 n-1+b- n+1= b 个只含支路电流的方程；有了这些方程，就可用适当的数字方法求解；2.2.3 运算步骤用支路电流法运算电路的具体步骤是：为电路的支路电压和支路电流选定参考方向；选一个节点为参考节点，并依据基本回路的定义选定一组这 种回路（假如电路是平面网络，就可选内网孔），最终为这组回路定好绕行 方向；对除参考点外的全部节点写出 n-1 个 KCL方程；对基
7、本回路（或网孔）写出 b- n+1 个 KVL 方程；写出各支路的方程；将支路方程代入 KVL 方程，消去电路电压后，得出 b- n+1 个含支路电流的方程；用适当的数学方法从第1 步和第 5 步得到的 n-1+b- n+1= b 个方程组成的方程组中解出支路电流；将求得的支路电流代入支路方程，求出支路电压；对于线性电路，应用支路电流法时，电路内不能含有压控元件构成的支路；由于这种支路的电压无法通过电流来表达, 从而也就无法从KVL 方程中欢迎下载精品学习资源消去该支路的电压；另外，当遇到电路（不管是线性仍是非线性）含仅由独立电流源构成的支路时，最好使用电源转移法将该电流源进行转移（见电路变换
8、）以后，再用支路电流法进行运算；2.2.4 算法特点优点：直观，所求就是支路电流；缺点：当支路数目较多时，变量多，求解过程麻烦，不宜于手工运算；2.2 使用支路电流法分析此题先设出三个节点，然后依据节点将每个支路的电流关系列出，再列写KCL、KVL方程；I3-i5+i6=-is-i2-i3+i4=0-i1-i4-i6=isR1I1-R2+JWI2-R4I4=0-R2+JXI2+R3I3=US-R3I3-R4I4-JXI6=02.3 Matlab方法2.3.1 Matlab的简洁介绍 1简介： MATLAB是 矩阵试验 室（ MatrixLaboratory） 的 简称， 是美国MathWork
9、s 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数 值运算的高级 技术 运算语言和交互式 环境， 主要 包括 MATLAB和Simulink 两大部分；基本功能： MATLAB是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学运算、可视化以及交互式程序设计的高科技运算环境；它将数值分析、矩阵运算、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，为科学争论、工程设计以及必需进行有效数值运算的众多科学领域供应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运算软件的
10、先进水平；MATLAB和 Mathematica 、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方面方面首屈一指；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，主要应用于工程运算、把握设计、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；MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式特殊相像，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也吸取了像 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
11、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有用程序导入到MATLAB函数库中便利自己以后调用，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；应用： MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：数值分析欢迎下载精品学习资源数值和符号运算工程与科学绘图把握系统的设计与仿真数字图像处理技术数字信号处理技术通讯系统设计与仿真财务与金融工程MATLAB的应用范畴特殊广，包括信号和图像处理、通讯、把握系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及运算生物学等众多应用领域；附加的工具箱（单独供应的专用MATLAB函数集
12、）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题；优势：优势（1） 友好的工作平台和编程环境（2） 简洁易用的程序语言（3） 强大的科学运算机数据处理才能（4） 杰出的图形处理功能（5） 应用广泛的模块集合工具箱（6） 有用的程序接口和发布平台（7） 应用软件开发（包括用户界面） 常用函数介绍：Plot 函数可以接一些参数，来转变所画图像的属性（颜色，图像元素等）；下面是一些属性的说明 bblue （蓝色）point（点）-solid（实线）ggreen （绿色）ocircle（圆圈）:dotted （点线 rred （红色）xx-mark （叉号）-.dashdot 点画线）cc
13、yan （墨绿色）+plus 加号）-dashed 虚线） mmagenta （紫红色） *star（星号）none no lineyyellow （黄色） ssquare （正方形） kblack （黑色）ddiamond （菱形） vtriangle downtriangle uptriangle rightppentagram hhexagram2.3.2 编程欢迎下载精品学习资源依据所列写的方程关系，将其用Matlab 的语言编写出来；R1=2；R2=2；R3=2；R4=2；w=2；L=0.5 ；C=1；XL=w*L；XC=1/w*C；IS=cospi/6+j*sinpi/6；US=1
14、0；A=0,0,1,0,-1,1；0,-1,-1,1,0,0；-1,0,0,-1,0,-1；R1,-R2+j*XL,0,- R4,0,0 ；0,-R2+j*XL,R3,0,0,0；0,0,-R3,-R4,0,-j*XC；B=-IS ；0；IS；0；US；0 ；I=AB3 电路的电流向量图和波形图的绘制3.1 电流的向量图 2在编好的 matlab 程序后面加上下面的语句即可画出向量图compassI1,I2,I3,I4,I5,I6；欢迎下载精品学习资源3.2 波形图图 3-1电流的向量图欢迎下载精品学习资源同样，在写好的程序后面加上下面的一段程序，在运行，就可以绘制出电3流的波形图x=real
15、I1,realI2,realI3,realI4,realI5,realI 6 ；y=imagI1,imagI2,imagI3,imagI4,imagI5,imagI6 ；rdir strength=cart2polx,y；direction=rdir*180/pir=strength*sqrt2t=0:pi/10000:3.5；i1=r1*cosw*t+rdir1；i2=r2*cosw*t+rdir2i3=r3*cosw*t+rdir3；i4=r4*cosw*t+rdir4；i5=r5*cosw*t+rdir5；i6=r6*cosw*t+rdir6；figure；plott,i1,t,i2,t
16、,i3,t,i4,t,i5,t,i6；欢迎下载精品学习资源图 3-2电流的波形图4 simulink仿真4.1 simulink的简介 4Simulink是 MATLAB最重要的组件之一，它供应一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境；在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简洁直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统；Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、 贴近实 际、效率 高、灵敏等 优点， 并基于以上 优点Simulink已被广泛应用于把握理论和数字信号处理的复杂仿真和设计；同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink ；Simulink是 MAT
17、LAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于 MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字把握及数字信号处理的建模和仿真中；Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率；为了创建动态系统模型， Simulink供应了一个建立模型方块图的图形用户接口GUI，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它供应了一种更快捷、直接明白的方式，而且用户可以马上看到系统的仿真结果；Simulink® ；是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于
18、模型的设计工具；对各种时变系统，包括通讯、把握、信号处理、视频处理和图像处 理系统， Simulink供应了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试； .构架在 Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能， 也供应 了用 于设计、 执行 、 验证 和确 认任 务的 相应 工具 ； Simulink与MATLAB&re；g紧密集成，可以直接拜望MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义；特点丰富的可扩充的预定义模块库交互式的图形编辑器来组合和治理直观的模块图以设计功能的层
19、次性来分割模型，实现对复杂设计的治理通过 Model Explorer导航、创建、配置、搜寻模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码供应 API 用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成欢迎下载精品学习资源使用 Embedded MATLABT；82用 MATLAB算法模块在 Simulink和嵌入式系统执行中调欢迎下载精品学习资源使用定步长或变步长运行仿真，依据仿真模式 Normal,Accelerator,Rapid Accelerator 来准备以说明性的方式运行或以编译 C 代码的形式来运行模型图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和反常行为可拜望 MATLAB从
20、而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参欢迎下载精品学习资源数和测试数据模型分析和诊断工具来保证模型的一样性，确定模型中的错误4.2 此题的 simulink模型欢迎下载精品学习资源4.3 进行仿真图 4-1 simulink模型欢迎下载精品学习资源在电路中安放电流表，测出各个支路的电流，并用示波器进行显示图 4-2I1支路电流图 4-3I2支路电流图 4-4 I3支路电流图 4-5I4支路电流图 4-6I5支路电流欢迎下载精品学习资源4.4 分析与结论图 4-7I6 支路电流欢迎下载精品学习资源通过观看示波器中输出的波形 , 确认了与 .m 所编写的程序的数值是一样的使用.M 文件
21、编写的程序得到的电流值，特殊的快捷，为我们节省了大量的时间；通过使用 simulink 仿真得到的波形图更加的直观，使我们能马上明白各个电流的大小相位，同样，使用 simulink 画的模型框图，轻易地反映出了电路图，能更好的与得到的电流波形做比较；5 总结在这次创新试验设计中，我找到了以前理论课程学习上的不足，以后会加强这方面的训练；通过对 matlab 的学习，我明白到其在电路分析，信号系统分析中的作用， 也明白了各个学科之间是相互关联的，单单学好一门课程是远远不够的；同 样，我必需从基础学起，然后再开头解决复杂的问题，信任下次确定能有很大的提高；注释1薛定宇把握系统运算机帮忙设计Matl
22、ab 语言及应用 M 1北京 :清华高校出版社 , 1996参考文献1 李瀚荪电路分析基础北京:高等训练出版社 , 19931第一版2 陈怀琛 M at lab及其在理工课程中的应用指南西安 :西安电子科技高校出版社, 20001第一版欢迎下载精品学习资源3 绍玉斌高等学校教材 -电子信息 -Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析绍玉斌清华高校出版社 2021 年 4 月 1 日第 1 版4 占君 张倩 满谦 MA TLAB 函数查询手册 2021-12 第一版版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article inc
23、ludes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观看，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the contents or services of this article for personal s
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