Matlab运算与正弦稳态电路分析.docx

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1、课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导老师:工作单位:课程设计名称：专业基础实践课程设计题目：Matlab运算与正弦稳态电路分析初始条件：1.Matlab7.1以上版本软件:2 .专业基础实践辅导资料：“Mallab沿吉基础及运用入门、MHab及在电子信恩课程中的应用”、“线性代数”及“信号处理类”相关书籍等；3 .先修课程：高等数学、城性代数、电路、NHklb应用实践及信号处理类基础课程等.要求完成的主要任务I（包括课程设计工作Ift及其技术更来，以及说明1，货衿详细变求）1 .实践内容：依据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套独立完成；2 .本专业基础实践统一技术要求：研读辅导资料对

2、应章节，时选定的设计题目进行理论分析,完成针对详细设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析,血出程序设计框图,编写程序代码（含注择），上机调试运行程序，记录试验结果（含计算结果和图表等），并对试骁结果迸行分析和总结，详细设计要求包括：初步了解Madab、一识MMab界面、进行简洁操作等：MatIab的数值计翼:创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数假统计等： 基本绘图函数：了解pkM,p1e3,mcsh,6urf等，要求驾取以上绘图函数的用法、简洁图形标注、简沾颜色设定等： 运用文本漏辑器编辑m文件，公函散调用等： 能完成简洁电路的MatEb编程分析：按要求参与专业基础实践的试

3、验演示和答辩等.3.课程设计说明H按学校”课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，详细包括：书目：与设计题目相关的理论分析、归纳和总结：与设计内容相关的原理分析、建模、推导.可行性分析：程序设计框图、程序代眄（含注拜）.程序运行结果和图表、试验结果分析和总结：课程设计的心得体会（至少500字）：参考文献（不少于5前）：其它必要内容等。时间支配：1.0周（分散进行）指导老师签名：系主任（或责任老牌）签名I年月日年.月日1 .MATI.AB简介(I)2 .详细题目分析(3)2.1 试题1(3)2.2试题2(4)2.3试题3(5)2.4试题4(6)2.5试题5(10)2.6试题6(11)2.7试

4、题7(13)2.8试题8(15)2.9试题9(16)2.10试OIQ(20)2.11试题11(21)3 .谡程设计心得体会(24)4 .参考文献(25)5 .本科生课程设计成果评表(26)1 .MAT1.AB简介MAT1./XB的名称源自Matrix1.aboratory,1981年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，特地以矩阵的形式处理数据。MAT1.AB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并供应了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计驻、限制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。MAT1.AB软件包括五大通用功能，数值计兑功能（Ncmeric）、符号运算功

5、能（SymbOiiC）、数据可视化功能（GraPhic）、数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建仿照真可视化功能（SimuIink）e其中，符号运算功能的实现是通过恳求MAP1.E内核计算并将结果返回到MAT1.AB吩咐窗口。该软件有三大特点,一是功能强大：二是界面友善、语言自然:三是开放性强。目前,MalhWorkS公司已推出30多个应用工具箱。MAT1.AB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、图像处理、限制理论分析和系统设计、过程限制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论探讨和工程设计中得到了广泛应用。MAT1.AB的基本

6、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别相像，故用MAT1.AB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简拢得多，并I1.mathwork也汲取了像Maple等软件的优点,使MAT1.zXB成为个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C,JAVA的支持。可以干脆调用，用户也可以将自己编写的好用程序导入到MAT1.AB函数库中便利自己以后调用，此外很多的MN1.AB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以干脆进行下载就可以用。MAT1.AB应用：MAT1.AB产品族可以用来进行以下各种工作：数值分析数值和符号计算工程与科学绘图限制系统的设计与仿真数

7、字图像处理数字信号处理通讯系统设计与仿真财务与金时工程MAT1.AB的应用范围特别广，包括信号和图像处理,通讯、限制系统设计、测试和测氏财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独供应的专用MAT1.AB函数集）扩展了MAT1.AB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题“2 .详细题目设计、实现及分析2. 1已知t=Iinspace(O,2*pi,6),求t的正弦和正弦的肯定值。理论分析这是利用Iialmb处理数值运莫的题目IinSPaCe(a,b,n)为线性分割函数，功能是将指定区间(a,b)按线性等分为n份。MaIIab中求解正弦的函数为Sino,求取肯定值和且数模值的

8、函数为abs()。程序代码t=11nspace(0,2*pi,6)%把区间0,2*pi)分为6等份,并赋值给ta=sin(t)先求t的正弦值，不给ab=abs（八）%求a的肯定值，BIJt的正弦的肯定值运行结果01.25662.51333.76995.02656.283200.95110.5878-0.5878-0.9511-0.000000.95110.58780.58780.95110.0000InaIlab中的Pi与J正的有差距，而且数字与因式相乘要运用乘法符号.通过这个计算，我了解到mallab有处理数据计算的功能。2.2绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x2曲线。理论分析本题

9、是画函数的曲线图，可以利用plot,ezplot等吩咐进行绘图。由于plot要设置自变量的范困，而ezplot不须要设置，所以本题采纳ezplot进行画图。程序代码symsx;%声明变显Xyl=cos(x):%4CoS(X躯值给yly2=x2:%将x2赋值给2czplot(y1)：%画函数yI的图形holdon%保持图形czplot(y2)%丽函数的图形图余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x2曲现题目总结ezplot不须要自变量的范围也可作图，可以便利简洁地绘制出一元函数图像，要运用holdon吩咐才能将两图绘到同一图上。2.3利用for.end循环语句，求2+4+6+100的值。理论分析

10、for语句作用是循环步骤重现执行某语句段，其语法是：f。!循环限制变量=存储者该变地依次所取值的一个向量:，循环语句块：木块重更执行的次数由上方向量的长度确定，每次执行时，循环限制变量依次取该向量中的值.sum=();%赋SUm初(ft为0for1=2:2:1()()%变Ifti变更范围为2到100.以2步进SUrn=SUnl+i;%累加求和end%结束for循环运行结果sumsum-2550题目总结for循环讲句运用个向限来限制循环，循环次数由向量的长度来确定，而每次循环都依次从向盘中取值。当次循环中变更循环变员赋值.不会代入下次循环，所以除非在其中用break提前退出,MatIab循环的次

11、数是预先定好的。累加求和时.，i的大小呈递增累加。2. 4分析下面每条指令的功能并运行，视察执行结果。(1) X=0:0.25:3：Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(4x,),ylabel(,y,),title(4y=x*cxp(-),)：(2) A=zeros(3,5)A(:)=-4:101.=abs（八）4islogical(1.)X=A(1.)(3) A=1:5:6:10pow2（八）(4) A=zeros(312)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.,：B1=A,：A=ones(2.3)B=ons(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat

12、(C.1,3)程序分析(1)X=():0.25:3;%变量X从0到3,以0.25增加Y=X*exp(-X);5函数V=Xtrx的表达式lot(X,Y).xabel(xr),ylabeCy,),title(y=x*exp(-x);，绘制尸此川的图线,横坐标为x,纵坐标为y，标题为y=*cp(-)A=ZCrOS(3.5)%创建一个3*5的零矩阵AA(:)=-4:10%为矩阵A赋值，7到10,步进为11.=abs（八）4%推断矩阵A中元素的肯定值是否大于4islogical(1.)斗推断1.是否为逻辑值X=A(1.)%X为逻辑数组1.对应为I的位置的数据为列向量(3)A=1:5:6:10pow2（八

13、）%返回数组X,依次计算A中元素以2为底的累国创建一个2*5的矩阵A,范围为1到10,步进为1(4)A=zeros(3,2)A(:)=l:6=A*(l+i)Al=A.,%创建个3*2的零矩阵%为矩阵A赋值，范围为1到6,步进为1%将矩阵A中的每一个元素乘以（1+i）%对A进行数组转置生成矩阵AlB1=,5对A进行矩阵转置生成矩阵Bl(5)=oncs(2,3)B=nes(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repnal(C,1,3)%创建个2*3的1矩阵A%创建一个22的1矩阵B、创建一个4*4的雎位矩阵C%获得单位矩阵C的对角线元素矩阵D%将矩阵C生成为1*3的新矩阵E运行结果程序运行结

14、果一图y=xe曲线A=OOOOO0000000000A=-4-125830369-2I47101.=000000000ans=5678A=1:5:6:10pow2（八）510ans=64128321024AlAl=Bl程序运行结果四1.0000+1.OOOOi4.0000+4.OOOOiBl1.0000-1.000014.0000-4.OOOOi2.0000+2.OOOOi5.0000+5.OOOOi2.0000-2.OOOOi5.0000-5.OOOOi图程序（1运行结果3.00006.00003.00006.0000+3.OOOOi+6.OOOOi-3.OOOOi6.OOOOi1OOOO1

15、OOOO1OOOO111111OOO1OOO1OOOO1OOO1OOO1OOOO1OOO1OOO1OOOO1OOO1OOO1题目总结实数矩阵的矩阵转曲和数组矩阵计算结果是样的，但是发数矩阵的数组转置和矩阵转置的计算结果不一样。所以，数组转置运算也被称为非共加转置，矩阵转置运算则被称为共规矩阵。数组的运算是指数组对应元素之间的运算,也称点运算。2.5计算多项式P(X)=3+15x2+8x在=3和x=0:1:8时的值.理论分析由题目已知这里运用到的是polyval()吩咐，通过polyvalO吩咐可以快速的计算出在相应值卜的多项式的值。程序代码当x=3时：x=3;%献初(ft3给Xy=x315*x

16、28*x当x=0:1:8时：%写出函数表达式SymSx;y=M3+5*x2+8*x;%声明变fitX%写出函数表达式x=0:1:8;%生成一个0到8的数组，每相邻两数间附为1P=H58;POlyVaI(p,x)%将函数表达式的系数放在数组Pl%用polyval函数求得表达式的值当x=3时：y=186当x=0:1:8时；ans=824426284108134162192题目总结PloyYaIo是Matlab中的多项式求值函数“在表达多项式系数中耍把缺少的自变量系数0补充到系数矩阵中。2.6随机生成一个100OOX3的矩阵，并绘制其柱状图理论分析随机生成矩阵函数可以用rand(M,N)，表示随机产

17、生.一个M*N的矩阵。柱状绘图函数可以用bar。此函数是在平面内绘制柱状图，假如要绘制立体的，用bar3(.程序代码arry=rand(10000.3)；bartarry)；%随机生成一个1000()*3的矩阵%利用bar函数画出柱状图图2.6.3利用bar函数百出的该矩阵平面柱状图题目总结可以用bar函数绘制平面内柱状图.2.7利用Switchcase编写以下程序：某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下（商品价格用PriCe来表示）：price200无折扣200price5005%折扣500price100010%折扣Prices1000输入所售商品的价格，15%折扣求其实际销售价格

18、。MAT1.AB语言为解决多分支推断选择供应了SWitCh-CaSC借句，SWitCh-CaSC语句的般表达式为：switch(选择要推断的量)case选择推断值I选择推断语句1case选择推断值2选择推断语句2otherwise推断执行语句程序代码price=input();switchfix(pricel(X)case(0,1)price=price*1;case(2,3,4)PriCe=PriCe*0.95;case5,6,7,8,91PriCe=PriCe*0.9;caseothersPriCe=PriCe0.85:%输入商品价格%价格除以10()以后取整%价格没有折扣%价格有5%的折

19、扣%价格有10%的折扣%价格有15%的折扣endprice=822;switchfix(price100)case0.1price=price*l;case2.3.4price-price*O.95：case5,6.7.8.9price-price*O.9;caseothersprice-price*O.85:endpriceprice三739.8000题目总结在MAT1.AB语言中,当switch-case语句中个case语句后的条件为真时,switch-case语句不对其后的case语句进行推断,也就是说在MAT1.AB语言中，即使有多条CaSC推断语句为真.也只执行所遇到的第条为真的语句

20、。这样就不必像C语言那样，在每条case语句后加上break语句以防止接着执行后面为真的case条件语句.2.8编程将表达式“但之进行部分分式绽开理论分析由数学学问可知可利用下列计算模型10(s+3)IA1%s(s-6)(s-!6)sS-6S-16,lg+3)_k.-,s=0;(j-6)(j-I6).10(x+3)_k2=.s=6;S(S-16).10(5+3),7AA1=,S=Ibes(s-6)程序代码SyrnSx=O:symss;whilex;x=l6;case16k3=I0t(x3Mx(x-6);x=2O;endendy=kIs+k2(s-6)+k3(s-16);y运行结果y=19(l6

21、*(s-16)-3(2*(s6)+5(16*s)即多项式的可绽开为：l(y3)=1.lg7+-1.5+03lS(S-6s-l6)s-165-6s本题主要在于数学运算模型建立和计算表达式的书写，利用WhiIe.end语句对其进行三次循环条件推断并计算三个常数，通过SWitCh.语句分别给出三个常数的计算方式，最终再将计算出的三格常数带入到l(Xs3),t,kiks(s-6)(s-16)sj-65-16中即可。2.9已知丫=丁3),其中t的范围是010,计算y的微分和积分并给出曲线图理论分析己知函数方程和自变量t的变更范围，对于积分，可以利用函数quad()对确定自变址变更范围进行计算，格式如qu

22、ad(函数名，初值，终值)所示.时下微分，可以利用函数diff()对确定自变量变更范围进行计算.函数图象可用funtool指令得到“程序代码积分运算yt=,ex(-l)*cos(t)Ic=quad(yt,O,l(),le-8)Fun100l%与出函数表达式%川quad函数求积分%进行画图在FigUre3框中f=处输入CXP(-1)sint)在X=处填入0,10sy11styy=cxp(-l)*cos(t)先写出函数表达式ld=diff(y,t)%用diIT函数求解微分%进行画图funtool在FigurC3框中f=处输入-CXP-l)sint(函数名初值,终值D。2.10用fminbnd求解函

23、数,X)=X-I/.r+5在区间(1,10)上的最小值理论分析Fminbnd用于求某个给定函数的最小值点。运用方法：X=fminbnd(func,xl,x2)Func是函数句柄，Xl和x2是函数区间，得到的结果是使func取最小值的X值。也可运用x,fv=fminbnd(func,xl,x2)的方式,这时fv就是函数的最小值。f=(x)x-l/x+5：%确定函数x.fv=fminbnd(f.UO)%求区间1到IO中函数的最小值运行结果X=1.(XX)I5.(XX)I题目总结本题主要在于minbnd函数的运用方法，它有两种方式，一种是x=fminbnl(func,xl,x2)；另一种是x,fv=

24、fminbnd(func,xl,x2)。运用时随意选哪种都可以。2.11在如图所示的电路中，已知丘=8/30州，Z=(l-7.5),Zi=(1+7),Z,=(3-j1),求各支路电流、电压和电路的输入导纳，并画出电路的相量图.由题意得，已知输入电压，要求各支路电流、电压和电路的输入导纳。则：先计算输入电阻。Z1*Z2(Z1+Z2)=Z12,Zin=Z+Z12;所以:Yin=IZZin=I;l=UZin;I1=1*Z2Z12,12=1-11：Ul=U*Z12ZinU0=Z*I;程序代码Z=1.j*0.5;ZI=l+j*1;Z2=34*1;U=8*exp(j*30*pil80):ZI2=ZPZ2(

25、7I+Z2);Zin=Z+Z12;Y=lZin;I=UZin;I1=IZ2(Z1+Z2);12=1-11;Ul=ZI2*hU0=Z*:disp(U11112UOU)disp幅值),disp(abs(UJJIJ2,U0.UI)disp(11H),disp(angle(U.1.II.I2.U0.U11)*18()pi)sublot(1,2,1),hau=compass(U,UO,U1);sct(hau.linewidth,2)subplot(1.2.2).hai=compass(1.11.12):%输入已知条件，对引意角度和弧度的传换%计算总阻抗%计竟总导纳%计算总电潦%利用分流原理计算11%利用

26、KC1.计算12%计算各电压%显示计算结果%显示幅值%显示相角外绘制电压相量图与绘制电流相量图set(hai,linewidh,2)3.16231.41424.472!4.4721UIIl12UOUl幅值8.00004.0000相角30.000030.000011.565175.00003.434956.5651图运行数据结果图电路各At的和址图题目总结已知电路中存元件的阻抗值，可通过串并联分析得出电路的总阻抗，进而可求电路的总导纳：然后通过分流、分片的关系可算各支路的电流、电压：用absO函数显示复数的幅值,用angleO函数显示复数的相角：可利用SUbP示I(XcompassO,setO等

27、函数吩咐将电压电流的向量图正确地显示在罗盘上。因而可以运用MAT1.AB这一工具来时电路进行分析、计算、作图等.3 .课程设计的心得体会通过这次MAT1.AB的课程设计,使我对MAT1.AB有了一个基础的理解，matIab具有数值分析.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式等诸多功能。随着社会的不断发展,科技的不断进步，计算机的普及,它也被应用在越来越多的方面.在学习MAT1.AB的过程中，我们查找了不少资料，发觉很多学问是我们从没有接触过的，我们并不了解，所以借此增长了自己的见识，了解了更多关于它的应用。在学习MT1.B中须要尽量多的熟识InUIlab自带的函数及其作用，因为

28、matlab的自带函数特殊多，基本上能够满意一般的数据和矩阵的计算，所以基本上不用你自己编函数。这一点对程序特别有帮助，可以使程序简洁，运行效率高,可以节约很多时间。本次课设中用了很多MAT1.AB自带的函数,使程序变得很简沽而有效。MAT1.AB的功能是特别强大的，MAT1.AB不仅有强大的运算功能,它还有强大的绘图功能。比如说它含有丰市的内建函数，例如数学函数中的三角函数、纪函数、多项式函数、数据分析函数的求平均值、最大最小值、排序等，以及逻辑/选择函数如if-CSC等，还有用来模拟随机发生事务的随机函数。MHllHb的确是一个很强大的工具，这在我们完成任务的时候逐步的相识到了，以后还有多

29、加以利用0在这一周时间里，我们团队相互协作，相互探讨，主动探究，完成了老师布置的任务，这期间培育了团队精神，独立思索的实力，也学习到了很多学问,是一段很有意义的时间.这次课设不仅是一个任务，它不想仅让我们学会了运用Matlab,还让我们有了一个自主学习与和别人沟通的机会。而学会的东西都是对以后的专业学习很有帮助的，信任在这个强大的工具下，让以后的专业学习会更轻松。信任这次课程设计对自己以后的学习和生活都有特别大的帮助，会使自己终生受益。4 .参考文献Hl唐向宏，岳恒立,郑雪峰.MatIab及在电子信息类课程中的应用值及北京:电子工业出版社，2009|2张志涌.MAT1.AB与仿真（2（HOa）

30、M.北京:北京航空航天高校出版社,20103张琨.MAT1.AB2010从入门到精通M.北京:电子工业出版社,2011|4）王忠礼,段慧达,高玉峰,MAT1.AB应用技术M.北京:洁华高校出版社,20075JohnH-Mathews,KUrtiSD.Fink著.周璐.陈渝，钱方译.数值方法（MAT1.AB版）（第四版）（M.北京：电子工业出版社，2010本科生课程设计成果评定表姓名性9J专业、班税课程设计题目tMatlab运算与正弦程态电路分析课程设计等排或质疑记录，1、ones(2,3)和OneB(2)分别表示什么？one(2.3)表示一个23的1矩阵；ones(2)表示一个2*2的1矩阵.2,finbnd是什么，有什么作用？finbnd是一个的数，可用来求某个给定函数的It小值.3、Plot表示什么？plot(x,y)表示以X为横坐标.y为纵坐标I会制连线图.成果坪定依据，终并定成果(以优、良、中、及格、不及格评定)指导老师签字：年月曰