matlab課程設(shè)計(jì)-基于matlab的rc串聯(lián)電路頻率響應(yīng)特性分析

1、<p>　　芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈莀莁袀羇蒃蚇螆羆膂葿螞羆芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅

2、蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈莀莁袀羇蒃蚇螆羆膂葿螞羆芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈莀莁袀羇蒃蚇螆羆膂葿螞羆芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)

3、蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

4、 工作單位： </p><p>　　題 目： Matlab應(yīng)用課程設(shè)計(jì)</p><p>　　－基于Matlab的RC串聯(lián)電路頻率響應(yīng)特性分析</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　Matlab6.5以上版本軟件；</p&g

5、t;<p>　　先修課程：電路原理等；</p><p><b>　　。</b></p><p>　　要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）</p><p>　　在RC串聯(lián)電路中，求該電路的頻率響應(yīng)和，并繪出其特性曲線；</p><p>　　畫(huà)出程序設(shè)計(jì)框圖，編寫(xiě)程序

6、代碼，上機(jī)運(yùn)行調(diào)試程序，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含計(jì)算結(jié)果和圖表等），并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)；</p><p>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按學(xué)校統(tǒng)一規(guī)范來(lái)撰寫(xiě)，具體包括：</p><p>　?、?目錄； ⑵ 理論分析；</p><p>　　⑶ 程序設(shè)計(jì)； ⑷ 程序運(yùn)行結(jié)果及圖表分析和總結(jié)；</p><p>　?、?課

7、程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）；</p><p>　?、?參考文獻(xiàn)（不少于5篇）。</p><p>　　時(shí)間安排：周一、周二查閱資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容；</p><p>　　周三、周四程序設(shè)計(jì)，上機(jī)調(diào)試程序；</p><p>　　周五、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：

8、 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.Matlab 軟件簡(jiǎn)介········

9、3;································1</p><p>　　2.

10、RC串聯(lián)電路頻率響應(yīng)特性分析·····························2</p><p>　　3.程序設(shè)計(jì)&#

11、183;····································

12、···········3</p><p>　　4.程序運(yùn)行結(jié)果及結(jié)果分析···················

13、83;··············5</p><p>　　5.課程設(shè)計(jì)的心得會(huì)················

14、83;·······················7</p><p>　　6.參考文獻(xiàn)········&

15、#183;····································

16、;···8</p><p>　　1.Matlab軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1Matlab語(yǔ)言的歷史</p><p>　　70年代后期,身為美國(guó)New Mexico大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的Cleve Moler發(fā)現(xiàn)學(xué)生用FORTRAN編寫(xiě)接口程序很費(fèi)時(shí)間,于是他開(kāi)始自己動(dòng)手,利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫(xiě)EISPACK和L

17、INPACK的接口程序。Cleve Moler給這個(gè)接口程序取名為Matlab。1984年，為了推廣Matlab在數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)用，Cleve Moler、Johon Little等正式成立了Math works公司，從而把Matlab推向市場(chǎng)，并開(kāi)始了對(duì)Matlab工具相等的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　1.2Matlab軟件概況</p><p>　　Matlab是Mat

18、rix　Laboratory的縮寫(xiě)，意為矩陣實(shí)驗(yàn)室。它具有強(qiáng)大的矩陣處理功能和繪圖功能，進(jìn)還能進(jìn)行文字處理，繪圖，建模仿真等功能。隨著版本的不斷升級(jí)，它在數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能上得到了進(jìn)一步完善。Matlab已經(jīng)發(fā)展成為多學(xué)科、多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的大型軟件。在歐美等高校，Matlab已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具。</p><p&

19、gt;　　1.3Matlab的特點(diǎn)</p><p>　　Matlab有以下一些特點(diǎn)：</p><p>　　Matlab的幫助功能很強(qiáng)大，自帶有詳細(xì)的幫助手冊(cè)，基于HTML的完整的幫助功能，也可以用help命令來(lái)得到幫助信息。</p><p>　　程序語(yǔ)法與C語(yǔ)言類似，設(shè)計(jì)自由度大，方便我們編程。例如在Matlab里，用戶無(wú)需對(duì)變量預(yù)定義就可使用。大量數(shù)學(xué)函數(shù)已經(jīng)定義

20、好，并且有很強(qiáng)的用戶自定義函數(shù)的能力。</p><p>　　Matlab有高級(jí)的程序環(huán)境，但程序環(huán)境很簡(jiǎn)單易用，有與其它語(yǔ)言編寫(xiě)的程序結(jié)合和輸入輸出格式化數(shù)據(jù)的能力；Matlab既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?lt;/p><p>　　還有一個(gè)原因使Matlab受人們歡迎的，那就是Matlab源程序具有很大的開(kāi)放性。除了內(nèi)部函數(shù)以外，所有Matlab的核心文件和工具箱文件都是可

21、讀可改的源文件，用戶可通過(guò)對(duì)源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。</p><p>　　Matlab有強(qiáng)大的的圖形繪制功能。在Matlab里，數(shù)據(jù)可視化的操作非常簡(jiǎn)單易用。Matlab還有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。可以用來(lái)聲成圖解和可視化的二維、三維圖。</p><p>　　Matlab還擁有功能強(qiáng)大的各種工具箱。其工具箱分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來(lái)擴(kuò)

22、充其符號(hào)計(jì)算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能。功能性工具箱用于多種學(xué)科。而學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，如（control、signal proceessing 、commumnication） toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫(xiě)的，所以用戶無(wú)需編寫(xiě)自己學(xué)科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進(jìn)行高，精，尖的研究，能極大地促進(jìn)我們的學(xué)習(xí)研究工作。</p><p>　　雖

23、然Matlab有很多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些缺點(diǎn)，比如：由于Matlab的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。</p><p>　　2.RC串聯(lián)電路頻率響應(yīng)特性分析</p><p>　　圖2.1 原理電路圖</p><p>　　RC如圖所示：分阻抗：ZR=R Zc=</p><p><b>　　總

24、阻抗：Z=R+ </b></p><p>　　頻率響應(yīng)：H1=UC/Uo=ZC/Z</p><p>　　H2=UL/Uo=ZL/Z</p><p>　　設(shè)s=jω 則H1==</p><p><b>　　H2==</b></p><p><b>　　因此易得</b>

25、;</p><p><b>　　H1幅頻響應(yīng)=</b></p><p>　　H1相頻響應(yīng)=-arctan(ωCR)</p><p><b>　　H2幅頻響應(yīng)= </b></p><p>　　H2相頻響應(yīng)=arctan()</p><p>　　這樣就可以得到關(guān)于ω的函數(shù)表達(dá)式，

26、然后分別以、、、為縱坐標(biāo)，以ω為橫坐標(biāo)繪制幅頻特性、相頻響應(yīng)曲線，通過(guò)觀察曲線就可以研究頻率響應(yīng)特性。</p><p><b>　　3.程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3.1 程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　源程序</b></p><p>　　頻率響應(yīng)H1的源程序：</p&

27、gt;<p>　　R=2;%電阻的值</p><p>　　C=0.5; %電容的值</p><p>　　fz=1; %H1表達(dá)式分子的系數(shù)向量</p><p>　　fm=[R*C 1]; %H1分母的系數(shù)向量</p><p>　　w=0:0.01

28、:25; %設(shè)定頻率的變化范圍</p><p>　　g=freqs(fz,fm,w);%求其頻率響應(yīng)</p><p>　　x=angle(g);%求相頻響應(yīng)</p><p>　　y=abs(g);%求幅頻響應(yīng)</p><p>　　subplot(2,1,1),</p><p>　　plot(w

29、,x*180/pi)%畫(huà)相頻響應(yīng)的曲線</p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('角度');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　subplot(2,1,2),%畫(huà)幅頻響應(yīng)的曲線</p>

30、<p><b>　　plot(w,y)</b></p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('abs(H)');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　頻率響應(yīng)H2的源程序

31、：</p><p>　　R=2;%電阻的值</p><p>　　C=0.5; %電容的值</p><p>　　fz=[R*C 0];%H2表達(dá)式分子的系數(shù)向量</p><p>　　fm=[R*C 1];%H2分母的系數(shù)向量</p><p>　　w=0:0.01:25;%設(shè)定頻

32、率的變化范圍</p><p>　　g=freqs(fz,fm,w);%求其頻率響應(yīng)</p><p>　　x=angle(g);%求相頻響應(yīng)</p><p>　　y=abs(g);%求幅頻響應(yīng)</p><p>　　subplot(2,1,1),</p><p>　　plot(w,x*180/pi)%畫(huà)相頻響應(yīng)的曲

33、線</p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('角度');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　subplot(2,1,2),</p><p>　　plot(w,y)%畫(huà)幅頻響應(yīng)

34、的曲線</p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('abs(H)');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　4.程序運(yùn)行結(jié)果及分析</p><p>　　圖4.1 H1的頻率響應(yīng)曲線

35、</p><p>　　圖4.2 H2的頻率響應(yīng)曲線</p><p><b>　　4.2結(jié)果分析</b></p><p>　　4.2.1頻率響應(yīng)H1</p><p>　　H1相頻特性曲線分析：由圖可知，H1相頻特性是一條下降的曲線，說(shuō)明相角隨頻率的增加而減小，其值總小于0。當(dāng)ω趨近于0時(shí)，相角趨近于0，當(dāng)ω趨近于無(wú)窮時(shí)，相

36、角趨近于-90o。</p><p>　　H1幅頻特性曲線分析：由圖可得，H1的幅頻特性曲線是一條下降的曲線，說(shuō)明電壓傳輸系數(shù)H的幅值隨ω的升高而減小，當(dāng)ω趨近于0時(shí)，幅值趨近于1，當(dāng)ω趨近于無(wú)窮時(shí)，幅值趨近于0，說(shuō)明c越高時(shí)，C上的電壓值越大，顯示了該電路的低通特性。</p><p>　　4.2.2頻率響應(yīng)H2</p><p>　　H2相頻特性曲線分析：由圖可知，H

37、2的相頻特性曲線是一條下降的曲線，說(shuō)明H2的相角隨頻率的增加而減小，其值在0到90度之間。當(dāng)ω趨近于0時(shí)，相角趨近于90o，當(dāng)ω趨近于無(wú)窮時(shí)，相角趨近于0。</p><p>　　H2幅頻特性曲線分析：由圖可得，H2的幅頻特性曲線是一條上升的曲線，說(shuō)明H2的幅值隨頻率的升高而升高，當(dāng)ω趨近于0時(shí)，幅值趨近于1，當(dāng)ω趨近于無(wú)窮時(shí)，幅值趨近于0，當(dāng)ω趨近于0時(shí)，幅值趨近于0，當(dāng)ω趨近于無(wú)窮時(shí)，幅值趨近于1，說(shuō)明頻率越高

38、時(shí)，R上分得的電壓越大，體現(xiàn)了該電路的高通性質(zhì)。</p><p>　　5.課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)</p><p>　　通過(guò)Matlab一周以來(lái)的學(xué)習(xí)研究，我對(duì)Matlab有了初步的認(rèn)識(shí)，我掌握了Matlab的基本操作，并學(xué)會(huì)了用Matlab解決一些電路和數(shù)學(xué)上的問(wèn)題，下面是我具體的一些體會(huì)</p><p>　　Matlab功能非常強(qiáng)大，幾乎可以計(jì)算我們目前所遇到的任何問(wèn)題

39、，不僅可以計(jì)算數(shù)學(xué)問(wèn)題，也可以用來(lái)解決電路等其他學(xué)科的各種問(wèn)題。而且我們可以自編函數(shù)，從而可以解決更多樣的問(wèn)題。但以目前我們的知識(shí)，只能掌握Matlab的一小部分功能，在以后的學(xué)習(xí)中，我還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)Matlab的相關(guān)知識(shí)。</p><p>　　Matlab雖然功能非常強(qiáng)大，但其操作卻非常簡(jiǎn)單，它的語(yǔ)法類似于我們以前學(xué)過(guò)的C語(yǔ)言，使我很容易上手，而其語(yǔ)法比C語(yǔ)言更為自由，限制更少，語(yǔ)法類似于自然語(yǔ)言，簡(jiǎn)潔而智能化

40、，使我可以很容易的編寫(xiě)程序且不容易出錯(cuò)。關(guān)于繪圖的操作則比C語(yǔ)言簡(jiǎn)單得多，用幾條簡(jiǎn)單的語(yǔ)句就可以繪出各種曲線、圖形，使我們的學(xué)習(xí)研究變的非常方便。本次課程設(shè)計(jì)握緊掌握了繪制二維曲線，我還需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。</p><p>　　我認(rèn)為學(xué)習(xí)Matlab的關(guān)鍵在于函數(shù)，只要掌握了函數(shù)的用法，那么就能很快的編出程序。而Matlab的難點(diǎn)也正是函數(shù)，因?yàn)镸atlab擁有大量的函數(shù)，僅僅基本的函數(shù)就超過(guò)七百個(gè)，要是算上專業(yè)拓

41、展函數(shù)那就更多，想在短時(shí)間內(nèi)掌握這么多函數(shù)是很難的。我認(rèn)為應(yīng)該多練多學(xué)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)并記住所用的函數(shù)，有不懂的就查資料，問(wèn)同學(xué)，爭(zhēng)取徹底搞懂所作的問(wèn)題，并牢牢掌握，這樣以后就可以獨(dú)立解決類似問(wèn)題。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多關(guān)于Matlab的知識(shí)，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我現(xiàn)在只掌握了一些基本的功能，而解決更高級(jí)問(wèn)題我的知識(shí)還不夠，我要在日后進(jìn)一步學(xué)習(xí)，更好地掌握Matlab。</

42、p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 邱關(guān)源，羅先覺(jué)主編，電路，第五版，北京:高等教育出版社, 2006</p><p>　　[2] 陳懷琛，吳大正，高西全主編，Matlab及在電子信息課程中的應(yīng)用，第三版. 北京:電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 楊高波，元波編著，精