非线性电路的MapleSim仿真实验
系统建模与仿真实验报告extendsim
系统建模与仿真实验报告院系：管理科学与工程学院专业：质量与可靠性工程班级：1005104学号：100510432姓名：谢纪伟实验目录一.问题描述.二.系统数据.三. 建立过程的简单流程图.四.模型实体设计.五. 建立模型.六.运行模型.七.实验改进.八.结果分析.实验报告一.问题描述.电路板生产商要引入一个新产品，需要适当扩大现有生产线的产能，因此对现有生产线进行研究，经提前分析，发现生产过程存在瓶颈，现在对此生产线进行建模，并通过用extendsim建立的模型所得到的数据对现有生产线进行分析，并通过分析得到解决问题的办法。
二.系统数据.1.根据确定的时间表，5种型号电路板按照固定批量送入生产线中，时间表每隔120min重复一次，如下表所示：电路板种类在...min进入批量电路板种类在...min进入批量1 0 20 5 80 252 20 30 1 120 203 40 25 2 140 304 60 30 ………………进料时间表2.第一步操作是通过一台清洁工作站，每一个电路板需要至少36s，至多54s 的时间，一般情况需要48s。
3.清洁后的电路板装入自动插件机中，这台机器最多能同是处理6个电路板，每个板耗时5min。
4.当完成大部分标准插件的工作，电路板被置于一个10m的传送带上，通过波峰焊接机。
传送带上能放下30个电路板，每分钟移动1米。
5.此外，有三个工作站，用来插件机无法完成的非标准元件。
这个操作的耗时量根据板的种类而不同，如下表：电路板种类处理时间（min）电路板种类处理时间（min）1 2.5 4 3.02 2.0 5 2.03 2.5非标准元件的处理时间6.最后一步是高温加速老化试验，在这个过程中，电路板被组合成24个一组，放入烤箱中，循环通电20min。
三.建立过程的简单流程图电路板清洁自动插件波峰焊非标准插件非标准插件非标准插件高温老化离开四.模型实体设计.模拟电路板到达模拟缓冲器模拟插件机模拟convey item模拟非标准插件机三个物体汇合在一个通道将24个电路板组成一个批量对成批的电路板进行高温老化将成批的电路板还原成单独的电路板将加工后的电路板输出五.建立模型.1.定义全局单位时间.搭建模型从选择合适的全局时间单位开始。
matlab实验一：非线性方程求解-牛顿法
实验一：非线性方程求解程序1：二分法：syms f x;f=input('请输入f(x)=');A=input('请输入根的估计范围[a,b]='); e=input('请输入根的误差限e='); while (A(2)-A(1))>ec=(A(1)+A(2))/2;x=A(1);f1=eval(f);x=c;f2=eval(f);if (f1*f2)>0A(1)=c;elseA(2)=c;endendc=(A(1)+A(2))/2;fprintf('c=%.6f\na=%.6f\nb=%.6f\n',c,A)用二分法计算方程：1．请输入f(x)=sin(x)-x^2/2请输入根的估计范围[a,b]=[1,2]请输入根的误差限e=0.5e-005c=1.404413a=1.404411b=1.4044152．请输入f(x)=x^3-x-1请输入根的估计范围[a,b]=[1,1.5]请输入根的误差限e=0.5e-005c=1.324717a=1.324715b=1.324718程序2：newton法：syms f x;f=input('请输入f(x)=');df=diff(f); x0=input('请输入迭代初值x0=');e1=input('请输入奇异判断e1=');e2=input('请输入根的误差限e2=');N=input('请输入迭代次数限N=');k=1;while (k<N)x=x0;if abs(eval(f))<e1fprintf('奇异!\nx=%.6f\n迭代次数为:%d\n',x0,k)breakelsex1=x0-eval(f)/eval(df);if abs(x1-x0)<e2fprintf('x=%.6f\n迭代次数为:%d\n',x1,k)breakelsex0=x1;k=k+1;endendendif k>=Nfprintf('失败\n')end用newton法计算方程：1．请输入f(x)=x*exp(x)-1请输入迭代初值x0=0.5请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=10x=0.567143迭代次数为:42．请输入f(x)=x^3-x-1请输入迭代初值x0=1请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=10x=1.324718迭代次数为:53.1：请输入f(x)=(x-1)^2*(2*x-1)请输入迭代初值x0=0.45请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=10x=0.500000迭代次数为:43.2：请输入f(x)=(x-1)^2*(2*x-1)请输入迭代初值x0=0.65请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=10x=0.500000迭代次数为:93.3：请输入f(x)=(x-1)^2*(2*x-1)请输入迭代初值x0=0.55请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=10x=0.500000迭代次数为:4程序3：改进的newton法：syms f x;f=input('请输入f(x)=');df=diff(f);x0=input('请输入迭代初值x0=');e1=input('请输入奇异判断e1=');e2=input('请输入根的误差限e2=');N=input('请输入迭代次数限N=');k=1;while (k<N)x=x0;if abs(eval(f))<e1fprintf('奇异!\nx=%.6f\n迭代次数为:%d\n',x0,k)breakelsex1=x0-2*eval(f)/eval(df);if abs(x1-x0)<e2fprintf('x=%.6f\n迭代次数为:%d\n',x1,k)breakelsex0=x1;k=k+1;endendendif k>=Nfprintf('失败\n')end用改进的newton法计算方程：1．请输入f(x)=(x-1)^2*(2*x-1)请输入迭代初值x0=0.55请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=10失败2．请输入f(x)=(x-1)^2*(2*x-1)请输入迭代初值x0=0.55请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=20失败3．请输入f(x)=(x-1)^2*(2*x-1)请输入迭代初值x0=0.55请输入奇异判断e1=0.1e-010请输入根的误差限e2=0.5e-005请输入迭代次数限N=100失败。
软件实验四非线性电路仿真
软件实验四非线性电路仿真一、实验目的通过一个简单的功率放大器的设计来介绍射频非线性电路的设计与仿真，以此来熟悉非线性电路中的各种参数以及各种非线性元件的使用，熟悉支电路的使用，等等。
二、实验原理射频放大器与常规低频电路的设计方法完全不同，它需要考虑一些特殊的因素。
尤其是入射电压波和入射电流波都必须与有源器件良好匹配，以便降低电压驻波比、避免寄生振荡。
利用单级或多级晶体管电路对输入信号进行放大是模拟电路理论中最重要而且是最困难的任务。
本实验利用单级晶体管进行放大。
首先使用MWO中的测量元件得到器件三极管的特性曲线图。
然后通过此三极管器件，设计其直流偏置电路得到一个功率放大器，并通过谐波平衡仿真出结果，得到输出的功率曲线三、仿真内容及结果讨论描电流步长等。
观察特性曲线的动态变化，并做出相应分析。
2、设计功率放大器设计此晶体管的直流偏置电路，然后设计功率放大电路；即实验指导书图5的电路原理图。
首先必须了解功率放大器的直流偏置。
测试不同频率下，I_METER与4的对3、分析1端口输入功率变化时2端口输出功率的变化情况将Port1的Pwr的值用变量p来代替，对p进行调谐，观察图4的变化情况，如下：（1）p＝0～18时，Port1输入功率曲线与Port2输出功率曲线之间的关系与图4相同，两曲线之间的距离基本恒定。
可见，在该范围内，功率放大器在全频段起放大作用；但放大倍数随p的增大而减小。
（2）p＝19～25时，两曲线之间的距离越来越小，直到p=25时，在频率点1.5GHz 处，两曲线重合。
（3）p大于25时，Port2输出功率曲线不会随着输入功率p的变化而变化。
4、分析1端口电压变化时2端口输出波形的变化情况在添加测量参数对话框，分别选择“NonlinearPower”、“Vtime”，测量时域电压波形。
图5图6测量的电压波形均为工作频率1.5GHz。
对比图5图6可见，输入功率越大，输入电压振幅越大，输出电压的时域波形越容易岐变。
用MapleSim进行多领域混合建模仿真分析
用MapleSim进行多领域混合建模仿真分析作者：何正大,许玫,杨访来源：《电脑知识与技术》2009年第36期摘要:为了评估MapleSim建模与仿真软件性能。
该文简要介绍了MapleSim及其特点并阐述了MapleSim进行建模分析的步骤。
并实验用MapleSim对一个机械系统和模拟电路信号产生电路建模仿真和分析,比较不同实验情况结果和提取系统方程。
结果表明MapleSim是一个优秀的、直观快捷的高性能多领域复杂系统物理建模仿真分析工具。
实验有指导意义。
关键词:MapleSim;Maple;多领域;物理建模;仿真;Modelica中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)36-10305-03Multi-Domain Modeling Simulation and Analysis Using MapleSimHE Zheng-da1, XU Mei2,YANG Fang1(1.Department of Basic Sciences, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China;2.Jiangsu Chia Tal-tianqing Pharmaceutical Co Ltd, Nanjing 210038, China)Abstract: In order to evaluate the performance of the physical modeling tool MapleSim software, the features and advantages of MapleSim and the implementation process of modeling, simulation and analysis Using MapleSim was introduced. Experiments on an mechanical system and an analog circuit system modeling were performed with different experiment conditions. And system equations wereretrieved from mechanical model. The results demonstrate that MapleSim is a leading multi-domain physical modeling and simulation tool for complex systems which can produce better, faster and high-precision models.Key words: mapleSim; maple; multi-domain; physical modeling; simulation; modelica1 MapleSim简介国际计算软件巨头Maplesoft现在联合发布MapleSim和Maple。
MapleSim操作指导
PXI cRIO莎益博工程系统开发（上海）有限公司MapleSim是一个多学科系统级建模仿真工具，提供图形化的设计环境，让用户在单一的环境中通过简单的拖动方式完成各种系统的建模、分析和仿真。
通过MapleSim系统级模型，设计人员可以快速地对设计方案进行可行性分析，优化系统参数并进行故障诊断的前提设计，减少基于物理样机实验的巨大时间和费用。
本次体验活动环节通过几个实例的练习，加深了解MapleSim的独特之处。
实例1.单摆模型该示例主要体现MapleSim物理系统建模方式，或基于物理对象建模的特点。
方便的建模方式，可以快速的搭建复杂的系统模型。
单摆模型如下所示，由固定端、转动副和连杆（质心位于中心，长度为L）组成。
所用到的元件有：图标固定端转动副刚体坐标系元件刚体元件质心1.添加元件到模型工作区中，如下所示；①Fixed Frame：单摆模型固定端；②Revolute：单摆转动副；④Rigid Body：单摆连杆质心；③⑤Rigid Body Frame:连接质心的连杆；①②③④⑤2.调整元件布局，如下所示；元件调整方式：右旋转：Ctrl + R，左旋转：Ctrl + L，左右反转：Ctrl + H，垂直反转Ctrl + F;左旋转Ctrl+L3.将各个元件按顺序连线，如下图所示；4.修改模型参数，如下图所示；选中左侧的"Rigid Body Frame" 元件，从 Inspector 面板上找到对应的参数项 "r_XYZ"，将参数值[1,0,0] 修改为[-0.5,0,0]，也就是定义质心左侧的长度为0.5m ；同样，选中右侧的"Rigid Body Frame" 元件，将参数项"r_XYZ"的值从[1,0,0]修改为[0.5,0,0]，也就是定义质心右侧的长度为0.5。
由此定义连杆的总长L 为1m ，质心位于连杆的中心。
(完整)现代制造实验二 (Flexsim仿真实验)
(完整)现代制造实验二 (Flexsim仿真实验)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)现代制造实验二(Flexsim仿真实验)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)现代制造实验二 (Flexsim仿真实验)的全部内容。
目录1 实验要求 (2)2 实验目的 (2)3 实验概述 (3)3。
1 确定仿真系统的总体布局与连接 (3)3.2 对模型参数进行编辑 (3)3.3 数据与信息的显示 (4)3.4 仿真结果 (5)4 实验结果分析 (5)5 实验总结 (6)基于Flexsim5.0 软件平台的柔性制造系统仿真实验1 实验要求用Flexsim完成如图所示的加工系统的仿真。
1、两台加工中心,一个清洗站2、一台小车3、两种不同类型的零件按照正态分布间隔到达4、零件到达时在缓冲站等待加工，缓冲站为一个。
5、加工完的零件到清洗站清洗，然后离开系统.2 实验目的1、理解、学习利用Flexsim软件的基本概念、基本方法、用途以及使用步骤。
2、理解如何通过Flexsin软件来研究系统结构、功能和行为之间的动态关系。
3、编写相关实验报告.3 实验概述3。
1 确定仿真系统的总体布局与连接将一个发生器、两个加工中心、一个缓冲站、一台小车、一个清洗站、一个吸收器分别从模型库中拖入正视图中。
将发生器的输出端口与缓冲站的输入端口连接，缓冲站的输出端口与加工中心的输入端口连接，加工中心的输出端口与清洗站的输入端口连接，清洗站的输出端口与吸收器的输入端口连接.将小车的中心端口与缓冲站、加工中心A、加工中心B、吸收器进行中间端口连接。
非线性电路的MapleSim仿真实验
非线性电路的MapleSim仿真实验非线性科学包括3个主要部分：孤立波、混沌、分形。
其中，孤立波是由罗素于1844年在实验室中发现的。
1895年，数学家科特维格与得佛里斯从数学上导出了有名的浅水波KdV方程，并给出了一个类似于罗素孤立波的解析解，即孤立波解，孤立波的存在于是得到普遍承认。
混沌和分形理论则是在20世纪才开始兴起。
20世纪初至50年代是混沌研究的萌芽时期，60年代开始迅速发展。
气象学家洛伦兹提出的“蝴蝶效应”指出了混沌系统的一个基本性质：对初始条件的敏感依赖性。
20世纪70年代，混沌现象的研究开始渗透到其他学科；80年代以来，随着计算机技术的进步，混沌学的研究方法得到快速发展。
有人将混沌和分形誉为继相对论和量子力学之后的20世纪物理学的第三次革命。
物理学中的力、热、电、光、原子体系中均存在混沌现象。
非线性电路中的混沌现象是混沌研究的热点之一，混沌电路也具有广泛的应用前景。
由于混沌电路较易于引入实验教学，所以它是启迪学生探索非线性规律的一种重要途径。
然而传统的非线性电路实验对电路元件参数的误差极为敏感，需要严格地挑选元件，缺少灵活性，另外还要受到实验场地等的限制，不能很好地培养学生的兴趣和创造性思维。
随着计算机科学的发展，人们意识到计算机仿真技术是传统实验教学方法的有益补充。
以往文献探讨了Matlab、Multisim等软件在电路实验教学中的运用[1-2]，但还没有探讨MapleSim仿真软件在实验教学中运用的文献。
MapleSim是一个多领域物理的仿真建模软件，具有图形化的仿真环境，用户可通过简单和直观的方式完成各种系统的建模、分析和仿真。
MapleSim基于Maple数学引擎，使用Maple 中的高级符号计算功能生成物理系统的数学模型，能有效地管理和简化复杂系统的数学模型，实现系统的高保真、高速仿真，相比于其他仿真软件有其独特的特点。
本文以蔡氏电路为例，说明MapleSim在混沌电路实验教学中的应用。
MATLAB控制系统仿真实验模板新word精品文档8页
MATLAB 仿真实验报告册姓 名：XXX班 级：030841XXX学 号：030841XXX日 期：2019-X-X实验一 MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、 实验目的1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识； 2、 熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。
二、 实验工具电脑、MATLAB 软件三、 实验内容 已知单位负反馈控制系统开环传递函数为)1)(5()(++=As s s B s G ，其中，A 表示自己学号最后一位数（可以是零），B 表示自己学号的最后两位数。
1、 用Simulink 建立该控制系统模型，分别用单踪、双踪示波器观察模型的阶跃响应曲线；分别用“To Workspace ”和“out1”模块将响应参数导入工作空间并在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线；2、 在MATLAB 命令窗口分别建立该控制系统的传递函数模型和零极点模型，并实现模型之间的相互转换。
四、实验过程其响应如下：导入命令窗口后画出的图形如下：MATLAB 命令窗口：程序：num=[8];den=[8 13 40 0];sys_tf=tf(num,den)[z,p,k]=tf2zp(num,den)sys_zpk=zpk(z,p,k)运行结果：Transfer function:88 s^3 + 13 s^2 + 40 sz =Empty matrix: 0-by-1p =-0.8125 + 2.0832i-0.8125 - 2.0832ik =1Zero/pole/gain:1s (s^2 + 1.625s + 5)五、实验结论实验二 控制系统时域分析的MATLAB 实现一、实验目的1、熟练应用MATLAB/Simulink 进行时域分析；2、能用MATLAB 软件进行时域性能指标的求取。
二、实验工具电脑、MATLAB 软件三、 实验内容 已知单位负反馈控制系统开环传递函数为)5()(+=As s B s G ，其中，A 表示自己学号最后一位数（可以是零），B 表示自己学号的最后两位数。
基于 Multisim 的非线性电路频谱分析
基于 Multisim 的非线性电路频谱分析任丹;张辉【摘要】To explore the simulation technology of high frequency circuit , the spectrum of nonlinear circuits was analyzed with Multisim .The resultsof spectrum analysis of some kinds of nonlinear circuits and simulation show that the simulation data was consistent with the theoreticaldata .Besides, the complicated mathematical deri-vation wassimplified .The results are intuitive and easy to understand .%文章通过用Multisim仿真软件对非线性电路进行频谱分析，来探索高频电路的仿真实验技术，并使之用于教学实践。
通过对几种非线性电路的频谱分析以及仿真测试，结果表明，仿真数据与理论数据相一致，并且能简化复杂的数学推导，使结果更直观，更易于理解。
【期刊名称】《辽东学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P24-28)【关键词】Multisim;非线性电路;频谱分析【作者】任丹;张辉【作者单位】辽东学院机电学院，辽宁丹东 118003;沈阳建筑大学信息与控制工程学院，沈阳 110168; 辽东学院机电学院，辽宁丹东 118003【正文语种】中文【中图分类】TN702在现代通信系统和各种电子设备中，根据信号传输和处理的需要，普遍采用调制、解调、混频和倍频等电路，这些电路的共同特点是都属于频率变换电路，其频率变换功能都由非线性元器件产生。
multisim 电路仿真 4 非线性电路
五、非线性电路—三极管
1、实验目的
测定共发射极接法单管放大器的静态工作点与电压放大倍数；研究共发射极接法单管放大器的静态工作点对输出波形的影响。
2、原理说明
BJT 的重要特性之一是具有电流控制作用，利用这一特性可以组成各种放大电路。
单管放大器是复杂放大电路的基本单元。
当输入信号为零时，放大电路的工作状态称为静态工作点。
此时，电路中的电压、电流都是直流量。
静态时，BJT 各电极得直流电流及各电极间的直流电压分别用B C BE CE I I V V 、、、表示，这些电流、电压的数值可用BJT 各电极特性曲线上的一个确定的点表示，该点习惯上称为静态工作点Q ，因此常将上述四个电量写成BQ CQ BEQ CEQ I I V V 、、、。
3、仿真模拟验证
（1）直流通路，静态工作点
B C CE I = 0.039A I = 3.975A V =4.410V 、、
（2）输出波形。
基于MapleSim的缓冲包装材料仿真方法的构建
基于MapleSim的缓冲包装材料仿真方法的构建商品从厂家制造出来，要在商家，经销商，消费者之间进行多次的运输与存储，而在这个过程之中，商品势必会受到外界的影响，从而损坏商品的质量或者破坏商品。
近年来，因物流运输包装不当造成的经济损失是相当惊人的。
据统计，近5年因包装在物流过程中的破损，每年给我国造成的直接经济损失高达100亿元以上，所以，为了防止这一现象的发生，需对商品进行缓冲包装设计，从而达到降低外界因素对于商品的损伤，达到保护商品的目的。
包装动力学是分析研究流通过程中机械冲击与振动在商品上产生的响应和采取相应包装措施的学科，研究对象是缓冲包装，分析内装产品在振动与冲击环境激励下破损的原因，并在经济的前提下提出防止内装产品破损的条件，为缓冲包装设计提供理论依据。
1 缓冲包装材料测试现状与不足研究证明在包装件运输过程中，产品损坏的主要原因是在运输流通中的冲击或振动。
运输包装作为物流环节保护产品的主要技术手段，其重要性不言而喻。
好的物流运输包装必须具有良好的缓冲性能和防振性能。
目前常见的物流运输包装缓冲性能的实验室测试试验包括：基于自由落下试验机的自由落下试验以及基于冲击跌落试验机的冲击跌落试验。
这两种测试试验的方法虽不尽相同，但测试原理是一致的，即：让测试的物流运输包装件从要求的高度落下，检测撞击发生的瞬间最大加速度（即外力）传递到产品上之后是否在该产品的承受范围之内，但不论上述何种方法均存在不足，描述如下：测试试验是一项费时费力（人力和物力）的工作。
通常，需要反复试验而不是一次试验才能得到预期的测试结果。
若测试试验未达标，除极少情况下可通过重新设计产品以提高其自身强度来满足设计要求外，更多情况下需要对物流运输包装本身进行重新设计。
此时，设计人员不得不从头开始进行缓冲材料评估与选择，重新进行尺寸或结构设计，最后再次重复测试试验。
这种重复劳动无疑大大降低了生产效率，增加了设计成本。
在实际生产中，设计人员并没用这么充裕的返工时间，因为面临激烈的市场竞争，越来越多的企业不得不选择缩短设计周期。
MapleSim系统建模与仿真技术介绍
Maple & MapleSim科学计算•高性能多领域系统建模与仿真技术Maplesoft提供下列工程解决方案：• 工程计算和设计文件• 优化和分析• 应用程序开发和外部程序连接• 多领域系统建模和仿真• 实时仿真和硬件在环(HIL)应用联系我们：Maplesoft 中国：莎益博工程系统开发（上海）有限公司电话：联系人：康友树主页：技术支持商务支持莎益博工程系统开发（上海）有限公司版权所有，2009Maple/MapleSim软件概述Maple是数学和符号计算软件的世界领导者。
由于众多的数学家参与开发，因此Maple 有“数学家的软件”之称。
Maple是现代工程师和科学家必备的工具，可用于项目的各个阶段，方案构思- 科学计算- 多领域物理建模- 可视化- CAD连接- 代码生成- 技术文件，从初始的概念探索和数字化设计，高保真模型，到最终的技术文件和演示，Maplesoft提供了高效的产品平台协助您完成项目。
Maple提供智能界面求解复杂数学问题和创建技术文件，集成世界上最强大的符号计算和高性能数值计算引擎，内置超过5,000个计算命令，覆盖几乎所有的数学分支，如微积分、微分方程、特殊函数、线性代数、图像声音处理、统计、动力系统、等等。
Maple是您所有数学工作的理想环境。
智能的文件环境提供革命性的可点击数学技术，解决任意技术学科中的数学问题。
用户可在易于使用的智能文件环境中完成科学计算、建模仿真、可视化、程序设计、技术文件生成、报告演示等，从简单的数字计算到高度复杂的系统，满足各个层次用户的需要，从高中生到高级研究员。
Maple 是现代工程师和科学家必备的工具：可用于项目的各个阶段，方案设计－建模－科学计算－文件报告，从初始的概念探索和数字化设计，高保真模型，到最终的技术文件和演示，Maplesoft提供了高效的产品平台协助您完成项目。
Maple15 - 数值和符号计算工具1）Maple 提供智能界面求解复杂数学问题和创建技术文件，集成世界上最强大的符号计算和高性能数值计算引擎。
6 非线性电路仿真
仿真实验六 非线性电路研究一、实验目的：1、掌握非线性三极管元件的伏安特性。
2、熟练掌握非线性电路的图解分析法和小信号分析法。
二、实验原理：在以前的实验中研究的都是线性电路问题，即各元件的参数不随电压或电流变化，如果电路元件的参数随着电压或电流而变化，就称之为非线性元件含有非线性元件的电路称为非线性电路。
实际电路的元件的参数总是或多或少的随电压电流变化的。
在工程计算中，可以把非线性程度比较弱的电路元件当做线性元件来处理，从而简化电路分析。
但对许多本质因素具有非线性特性的元件，如果忽略其非线性特性就将导致计算结果和实际量值相差太大而无意义。
因此分析研究非线性电路具有重要的工程物理意义。
小信号分析法是分析非线性电路的主要方法之一，因为在模拟电子电路中遇到的非线性电路，同时有作为偏置电压的直流电源0U 和随时间变化的输入信号源()s u t 作用。
如果在任何时刻都有0U 远远大于()s u t ，则将输入的信号源做小信号处理。
具体来说，所谓小信号法是在直流偏置电源产生的静态工作点附近建立一个局部线性的模型，求解非线性电路中的交流小信号激励下的响应，就可以运用线性电路的分析方法来进行分析计算。
双极结型三极管是一种三段器件，内部含有两个离的很近的背靠背排列的PN 结（发射结和集电结）。
两个PN 结上加不同极性、不同大小的偏置电压时，半导体三极管呈现不同的特性和功能。
三极管是放大电路最重要的组成之一。
如下图所示的三极管放大电路中，计算该三极管的静态工作点以及其放大倍数Vi A ，已知三极管有关参数：100,0.8BE V V β==。
计算该三极管静态工作点：21210121231030B R V V R R ===++ 3430.8 1.1210B BEC E V V I I mA R --≈===⨯ 1.111100CC B B I I I I A βμβ=⇒=== 3412()12 1.1(2.42)7.16CE C V I R R V=-+=-+= 2626200(1)20010125871.1be C mA r I β=++=+⨯=Ω 计算该放大电路的增益()34100 2.4 1.1731 2.5871012Vi be R A r R ββ--⨯===-+++⨯三、仿真实验过程与分析1、按上图所示电路在仿真软件中连接各个电路元件，断开交流元件电容只保留该放大电路的直流部分，直接利用电压、电流表测量出三极管静态工作点处+-u的各参数。
实验2 利用matlab解(非)线性、微分方程(组)
实验2 利用matlab 解（非）线性、微分方程（组）一、实验目的1、线性方程组的解法：直接求解法和迭代法；2、非线性方程以及非线性方程组的求解；3、微分方程的数值解。
二、实验内容1、对于下列线性方程组：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡66136221143092x （1） 请用直接法求解；>> A=[2 9 0;3 4 11;2 2 6];>> b=[13 6 6]';>> x=A\bx =7.4000-0.2000-1.4000（2） 请用LU 分解方法求解；>> [L,U]=lu(A);>> x1=U\(L\b)x1 =7.4000-0.2000-1.4000>> [L,U,P]=lu(A);>> x2=U\(L\P*b)x2 =7.4000-0.2000-1.4000（3） 请用QR 分解方法求解；>> [Q,R]=qr(A);>> x1=R\(Q\b)x1 =7.4000-0.2000-1.4000>> [Q,R,E]=qr(A);>> x2=E*(R\(Q\b))x2 =7.4000-0.2000-1.4000（4） 请用Cholesky 分解方法求解。
>> R=chol(A)Error using cholMatrix must be positive definite.因此系数矩阵A 不是正定的，故不能用Cholesky 分解法2、设迭代精度为10-6，分别用Jacobi 迭代法、Gauss-Serdel 迭代法求解下列线性方程组，并比较此两种迭代法的收敛速度。
⎪⎩⎪⎨⎧=+-=-+-=-510272109103232121x x x x x x x 解，Ax=b,新建函数如下>> A=[10 -1 0;-1 10 -2;0 -2 10];>> b=[9 7 5]';>> eps=10e-6;>> [x,n]=jacobi(A,b,[0,0,0]',eps)x =0.99370.93680.6874n =9>> [x,n]=gauseidel(A,b,[0,0,0]',eps)x =0.99370.93680.6874n =6故本例中Gauss-Serdel 迭代法优于Jacobi 迭代法3、求解非线性方程010=-+x xe x 在2附近的根。
MapleSim单摆机构仿真
MapleSim单摆机构仿真1.建立单摆模型
1.1打开MapleSim2015
1.2从多体库（Multibody）中添加单摆元件。
1.3按顺序连接各个元件，完成单摆模型建立。
2.修改模型参数
2.1修改连杆长度
点击要修改的元件，如连杆RBF，在后侧的参数修改界面中修改rxyz的数值。
2.2修改质心质量
点击要修改的元件，如质心RB，在后侧的参数修改界面中修改m的数值。
2.3修改重力方向和大小
在右侧的仿真参数设置栏Setting:>Multibody下设定重力方向和大小，其中[0,-1,0]表示Y轴负方向为重力方向，大小为9.81.
3.测量模型输出
3.1添加探针Probe
点击Probe并添加到指定的测量点上，如转动副。
可以指定测量输出的对象类型。
3.2运行模型查看输出
点击运行按钮
查看输出，包含动画和数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
３ ）静态工作点稳 定电路：可演示放大 电路中负反馈对 电路 的影 响，通过短路块可将反馈 电阻 Ｒ ｅ接入 电路或短接， 观 察负 反馈对 放大 电路 的影 响； 改变 负载 阻值 ，观 察波形
幅度变 化。
在 理论教 学 的同时进 行辅助 实验演示 ，将实验 结果 通过虚 拟 示波器 传至 多媒体 计算机 投影 显示 。通 过演示 实验 ，使 得 课堂 教学能够 理论 联系 实际，理论 讲授过 程变得 直观 生 动，利用 学生 的探究 心理 ，提 高学生 的学 习兴趣 ，加深 学 生对 知识点 的理解 ，对 于提 高课堂教 学效 果的优 化增强 具 有重要的作用 。 参考文献 ［ １ ］张婧 ， 朱骏 ． 虚拟示 波器在物 理实验教学中的应用 ［ Ｊ ］ ．
１ 蔡 氏电路简介
２ Ｏ世纪 ８ Ｏ 年代 ，非线性电路中陆续发现各种分岔和混
： Ｉ ： 基 金 项 目：湖 南农 业大 学 东方科 技学 院教 改项 目 （ Ｄ Ｂ ２ ０ １ １ ０ ５ ３ ）。 作 者 ：赵 凡 ，硕 士 ，湖南 农业 大 学 东方 科技 学 院理 工 学部 实验 师 ，研 究 方 向为 理论 物理 学 ；汤 剑锋 ，湖 南 农业 大 学 东方 科技 学 院
文 章编 号 ：１ ６ ７ 卜４ ８ ９ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ 一 Ｏ １ １ ４ — ０ ３
随着计算机科学 的发展 ， 人们意识到计算机仿真技术 是
非线性科学包括 ３个主要部分：孤立波 、混沌 、分 形。 传 统实验 教学方法 的有益 补充 。以往 文献探 讨 了 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 、 讨Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ仿 真软件在 实验 教学 中运 用的文献 。Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ 是一个 多领域 物理 的仿真建 模软件 ，具有 图形化 的仿真 环 境，用户可通过简单和直观 的方式完成各种系统 的建模 、分 析和 仿真 。Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ基于 Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ数学 引擎 ，使用 Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ中 的高 级符号计 算功 能生成物 理系 统的数 学模型 ，能有效 地 管理 和简化 复杂系 统 的数 学模 型，实现 系统 的高保 真、高 速仿 真，相 比于其他 仿真 软件有其 独特 的特 点。本文 以蔡 氏电路为例 ，说 明 Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ在混沌 电路实验教学 中的应用 。
术
摘 要 针 对 非线 性 电路 实验 装 置 教学 的缺 陷 ，提 出 一种 基于 Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ 软 件 的仿 真实 验方 法 。 以蔡 氏电路 为例 ，在 特定 参数 下进 行模 拟 ，得 到混 沌运 动 的相 图，为 电路 实 验教 学 改革 提供
了新 思路 。最后 分析 该仿 真 实验在 教 学 中的优 势 。 关键 词 Ｍ ａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ ；非线 性 电路 ；混沌 吸 引子 中图分 类号 ：Ｇ ６ ４ ２ ． ４ ２ ３ ；Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文献 标识 码 ：Ｂ
１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ．ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ４ ８ ９ Ｘ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ４ ． １ １ ４
非线性 电路 的 Ｍａ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｍ 仿真实验
◆赵凡 汤剑锋
物理 学中的力、 热、 电、 光、 原子体系 中均存在混沌 现象。 非线 性 电路中 的混沌现 象是混 沌研 究的热 点之 一 ，混 沌 电
６ ）功率放大 电路 ：可演示 甲类 、 乙类 、甲乙类 功率放 大器输 ．多功 能虚拟示波 器教学实验平 台设计 与课程教学改革 的思考 ［ Ｊ ］ ．中国现代教育装备 ， ２ ０ １ ０ （ ９ ） ：
５ Ｏ 一 ５ ３ ．
４总结
基 于虚 拟示波 器 的模 电实验 装置包 括稳 压 电源 、简 易 信 号发生 器、 电压 电流 测试 、模 块实验 电路 、虚拟示 波器 等 ５个 部分 ，具有携 带方 便、操 作简单 方便 、演 示效 果好 的特点 ，将原本只能在实验室进行 的模 电实验搬进 了课堂 ，
中 国科 技 信 息 ， ２ ０ １ １ （ ８ ） ： ２ ９ ２ — ２ ９ ３ ．
４ ）射极输 出器 ：可演示射极输 出器 的工作特性 ，和共
射 电路联接 可演 示输入输 出负载对 前级及后级 电路的影响 ， 理解 带负载能力强弱 的概念 。
５ ） 、 集成运算 的基 本运算 电路 ：可演示 同相 比例 放大、 反相 比例放大 、减法运算 、积分运算 电路等 。
路 也具有 广泛 的应 用前 景。 由于混 沌 电路较 易于 引入 实验
教学 ，所 以它是启迪学生探索非线性规律的一种重要途径 。 然而 传统 的非线 性 电路 实验对 电路元件 参数 的误差 极为敏 感 ，需要严格地挑选元件 ，缺 少灵活性，另外还要受 到实验 场地等 的限制 ，不能很好地培养学生 的兴趣和创造性 思维 。
ｕ ｌ ｔ ｉ Ｓ ｉ ｍ等软件在电路实验教学中的运用 吨 ，但还 没有 探 其中，孤立波 是 由罗素于 １ ８ ４ ４年在实验 室中发现 的。１ ８ ９ ５ Ｍ 年，数 学家科特 维格 与得佛 里斯从数 学上 导 出了有 名 的浅
水波 Ｋ ｄ Ｖ方程 ，并给 出了一个类似于 罗素孤立波 的解析 解， 即孤立波解 ，孤立波 的存在于是得到普遍承认 。混 沌和 分形 理论则 是在 ２ ０世纪才 开始 兴起 。２ Ｏ世 纪初至 ５ ０年代是 混 沌研 究的萌芽 时期 ，６ Ｏ年代 开始迅速 发展 。气 象学家洛 伦 兹提 出的 “ 蝴 蝶效应”指 出了混沌系统 的一个基本性质 ：对 初始条件 的敏感依赖 性。２ ０世纪 ７ Ｏ 年代 ，混 沌现象的研究 开始渗透到其他学科 ８ ０ 年代 以来 ， 随着计算机技术 的进步 ， 混沌 学 的研 究方 法得到 快速发 展。有人将 混沌和 分形 誉为 继相对 论和量子力 学之后 的 ２ ０世纪物理学 的第三 次革命 。