1、武漢理工大學自動化學院自動化專業基礎強化訓練報告題 目： matlab仿真訓練 專業名稱： 自動化專業 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 成 績： 二0一0年八月基礎強化訓練任務書學生姓名： 專業班級： 指導教師： 李浩 工作單位：自動化學院模式識別教研室題 目: matlab在諾頓電路中的分析及應用要求完成的主要任務: （1）分析題意，根據題目，采用合適的分析方法進行分析，并建立該電路的數學模型；（2）根據解題步驟，進行編程。（3）調試、修改該程序，顯示并分析運行結果；（4）按學?！罢n程設計工作規范”中的“統一書寫格式”，撰寫總結報告一份，內容包括：包括封面、任務書（指導老師提供）、

2、目錄、正文、參考文獻（5篇以上）、附錄（程序清單，要求有注釋）、成績評定表（指導老師提供）。正文部分包括：訓練題目、電路分析、軟件設計說明（流程圖設計及說明等）、仿真波形、結果分析和基礎強化訓練的收獲及心得體會（不少于500字）。時間安排：序號設計內容所用時間1指導老師就課程設計內容、設計要求、設計進度安排和評分標準等作具體介紹。強調課程設計期間紀律要求。學生確定選題，明確設計要求，開始查閱資料，對選定的設計題目進行原理分析。1天2學生根據設計要求，設計程序框圖，學習并編寫matlab程序代碼2天3按設計要求，上機調試程序，修改并完善設計，完成程序調試后，記錄結果。1天4學生撰寫課程設計說明書

3、，進行答辯。1天合 計1周指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日武漢理工大學基礎強化訓練課程設計說明書目錄matlab在諾頓電路中的分析及應用21.選擇的題目22.理論分析，原理方框圖與模型構建32.1理論分析.32.2原理方框圖32.3建立模型43.matlab程序代碼64.實驗結果，仿真與分析64.1實驗結果74.2 matlab仿真.74.2.1 matlab仿真波形74.2.2 matlab仿真結果84.3實驗結果分析總結85. 小結和體會96. 參考文獻10 matlab在諾頓電路中的分析及應用1.選擇的題目如圖1所示電路，已知：=4, =2, =4, =8

4、;is1=2a,is2 =0.5a; 負載為何值時能獲得最大功率？研究在020范圍內變化時，其吸收功率的變化情況。 圖1 原理電路圖2.理論分析，原理方框圖與模型構建2.1理論分析： 對于任意含獨立源,線性電阻和線性受控源的單口網絡(二端網絡),都可以用一個電流源與電阻相并聯的單口網絡(二端網絡)來等效.這個電流源的電流,就是此單口網絡(二端網絡)的短路電流,這個并聯電阻就是從此單口網絡(二端網絡)兩端看進去,當網絡內部所有獨立源均置零以后的等效電阻。一個有電壓源、電流源及電阻構成的二端網絡，可以用一個電流源ioc和一個電阻req的并聯等效電路來等效。ioc等于該二端網絡短路時的短路電流；re

5、q稱為諾頓等效電阻，其值是從二端網絡的端口看進去，該網絡中所有電壓源及電流源為零值時的等效電阻。電流源ioc和電阻req組成的支路叫諾頓等效電路。 要求負載rl為何值時能獲得最大功率，先將電路轉化為一個帶內阻的電流源和負載電阻rl的串聯電路，在內阻等于負載電阻rl的阻值的時候獲得最大功率。利用matlab，可以使原本復雜的計算過程大大簡化，在處理矩陣、復數運算的過程中尤其明顯。本題中就要利用matlab的強大功能輕松地計算出結果。給各個變量賦初值根據電路的原理分析列出函數表達式2.2原理方框圖限定rl的取值范圍畫出功耗隨rl變化的曲線圖2.3建立模型先求圖1中ao端以左的諾頓等效電阻，為此斷開

6、ao，并在ao端接入外電流源ia，如圖2所示： 圖2 等效電路圖取o點為參考結點，u1，u2，ua三個結點列出以下結點方程： 寫成矩陣為a= 其中a=諾頓等效電路如圖3，其方程為：uoc=（ioc+ia）req 圖3 諾頓等效電路圖令ia=0，is1=2a,is2=0.5a,由公式（2）解得u1,u2,ua因為ia=0，由公式（3）得 ioc=uoc/req再令is1=is2=0，ia=1a,仍由公式（2）解得另外一組值u1,u2,ua因為內部電源is1=is2=0，故uoc=0。由公式（3）得req=ua/ia=ua于是可作出圖1的諾頓等效電路，如圖4 rl獲得最大功率時rl=req，plm

7、ax=uoc ²/（4req）圖4 等效電路圖由圖4可得rl吸收功率pl=rl*uoc²/（req+rl）²令rl=1,2,3,20,分別求得pl,并畫圖。3.matlab程序代碼對于上述電路分析之后，采用如下代碼進行求解計算clear,format compactr1=4;r2=2;r3=4;r4=8; % 設置元件參數is1=2;is2=0.5;% 按a*x=b*is列寫此電路的矩陣方程,其中x=u1;u2;ua;is=is1; is2; iaa11=1/r1+1/r4;a12=-1/r1;a13=-1/r4; % 設置系數矩陣aa21=-1/r1;a22=1

8、/r1+1/r2+1/r3;a23=-1/r2;a31=-1/r4;a32=-1/r2;a33=1/r2+1/r4;a=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;b = 1,1,0;0,0,0;0,-1,1;% 設置系數矩陣b% 令ia=0,求uoc=u(3);再令is1=is2=0,設ia=1,求req=ua/ia=ua.x1=ab*is1;is2;0;uoc=x1(3)x2=ab*0;0;1;req=x2(3)rl=req;p=uoc2*rl/(req+rl)2% 求最大負載功率% 也可設rl為一數組,求出的負載功率也為一數組,畫出曲線找極大值rl=0:20,

9、p=(rl*uoc./(req+rl).*uoc./(req+rl), % 設rl序列,求其功率figure(1),plot(rl,p),grid% 畫出功耗隨rl變化的曲線圖4.實驗結果，仿真與分析4.1實驗結果經過matlab的求解計算得到如下結果：uoc = 8.5714vreq = 5.7143p = 3.2143w則可以得到結論 當rl=5.7143時可以使電路獲得最大功率，為3.2143w。4.2 matlab仿真結果和波形4.2.1 matlab仿真波形4.2.2 matlab仿真結果4.3實驗結果分析總結依據仿真波形和matlab的運算結果，我們可以清楚地得出此道題目的結果。當

10、rl=5.7143時可以使電路獲得最大功率，為3.2143w 。rl在020范圍內變化時，其吸收功率的情況如圖5所示，是一個隨rl變化而不斷變化的曲線，觀察可以發現當rl近似于5.7143時正好是功率最高點。5. 小結和體會通過本次課程設計，我深刻認識到計算機以及應用軟件在工科學生專業課學習和科研技術人員科技研發中的巨大作用。利用matlab可以使原本復雜的計算過程大大簡化，在處理矩陣、復數運算的過程中尤其明顯。在電路的仿真過程中，直接利用了matlab的可視化仿真環境simulink設計模塊圖的方法來對電路進行分析和計算。該方法不僅可以節約計算時間、方便地調試電路參數,而且還可以非常直觀地觀

11、察和測量電路中的電壓、電流和功率等物理量，故障、輸出波形、數值一目了然，各種波形可以同時為我們所用，直觀地驗證了電路中的有關定理。從而可以大大地提高計算精度和工作效率，在電路理論學科研究與工程實踐中具有很好的應用價值。在以后的學習中，可以多利用matlab的強大計算功能來解決一些復雜的運算。這次基礎強化訓練讓我又掌握了一款有用的軟件，并且對電路題目的解法也有了新的認識，這些都是寶貴的收獲?？傊恳淮蔚膶嵺`課學習都是在給我們將來積累經驗，鍛煉自主學習，獨立思考，綜合運用所學知識的能力。我們應該學會如何整理自己所學的知識，為現實生活服務，保證生命安全，或是讓生活更方便。同時開發了我們創新思維能力，

12、以及克服困難的決心。6.參考文獻1 陳懷琛 吳大正 高西全 著. matlab及在電子信息課程中的應用（第三版）. 北京：電子工業出版社, 2006年3月2 邱關源 著. 電路（第5版）. 北京：高等教育出版社，2006年5月3 黃永安、李文成、高小科 著， matlab 7.0/simulink 6.0應用實例仿真與高效算法開發，北京：清華大學出版社，2008年6月4 梅志紅 楊萬銓 主編. matlab程序設計基礎及其應用. 北京：清華大學出版社，20055 葉志前. matlab labview systemview 仿真分析基礎.北京：機械工業出版社,20056charles k. alexander，matthew n. o. sadiku著，fundamentals of electric circuits(電路基礎)， 北京； 清華大學出版社本科生基礎強化訓練成績評定表姓 名性 別專業、班級基礎強化訓練題目：matlab