matlab在电路分析和仿真中的应用
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2019/8/3
MATLAB/SIMULNK的主要产品及其相互关系
2019/8/3
MATLAB的优点
• 1. 容易使用 • 2. 可以由多种操作系统支持 • 3. 丰富的内部函数 • 4. 强大的图形和符号功能 • 5. 可以自动选择算法 • 6. 与其他软件和语言有良好的对接性
2019/8/3
matlab自定义的函数文件称内置函数文件
调用内置函数的方法：使用函数名并给出相应的入 口、出口参数即可。
例如：sin.m函数——用type sin查不到。
调用格式：y=sin(2*x)
1
实际应用中：
0.8
x=0:2*pi/180:2*pi;
0.6
y=sin(2*x)
0.4
0.2
plot(x,y)
0
• 包含matlab语言代码的文件称为m文件，其 扩展名为m。
• 编辑m文件可使用各种文本编辑器。
2019/8/3
m文件的创建
• m文件的类型是普通的文本文件，我们可以 使用系统认可的文本文件编辑器来建立m文件。 如dos下的edit，windows的记事本和word等。
• 具体的创建方法： 1. 在matlab命令窗
-0.2
2019/8/3
-0.4
-0.6
取R=255欧，L=125uH，C=6800pF，则：
H (s)
sRC s2LC sRC
1
85s2
1734000s 1734000s
1014
m文件如下： % LCR串联谐振电路 R=255; L=125*10^(-6); C=6800*10^(-12);
2019/8/3
使用帮助系统
MATLAB 7.0为用户提供了非常完善的帮助系统，例 MATLAB 的在线帮助、帮助窗口、帮助提示、HTML格式 的帮助、pdf格式的帮助文件及MATLAB 的示例和演示等。
2019/8/3
第二章 电路分析：m文件
2019/8/3
m文件简介
• 用户如想灵活应用matlab去解决实际问题， 充分调用matlab的科学技术资源，就需要编 辑m文件
sL
R 1
R
sC
L wL
Us
C 1/ wC
R R Vo
2019/8/3
运行结果
2019/8/3
运行结果
2019/8/3
第三章 电路仿真：simulink
2019/8/3
SIMULINK的特点 SIMULINK是一种强有力的仿真工具，它能让
使用者在图形方式下以最小的代价来模拟真实动态 系统的运行。SIMULINK准备有数百种预定义系统 环节模型、最先进有效的积分算法和直观的图示化 工具。依托SIMULINK强健的仿真能力，用户在原 型机制造之前就可建立系统的模型，从而评估设计 并修补瑕疵。SIMULINK具有如下特点：
MATLAB的缺点 MATLAB的缺点
• 运行效率较低
在MATLAB产品家族中，MATLAB工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程
型(M语言)•开由发平于台M，提A供T了LA体B系是中其一它工种具合所需成要语的集言成，环境因(比此如M，语与言的一解 释的器数)学。计同算时能般由力于的。M目A高T前LA级MBA对T语L矩A言B阵产和相品线比的性工代，具数箱的用有支M四持A十，T多使L个得A，工B分具编别箱涵本写盖身的了也数具程据有序采强集大、 科学计算、控运制行系统起设来计与时分析间、往数字往信要号处长理一、数些字。图像处理、金融财务分析
% Copyright (c) 1984-94 by The MathWorks, Inc.
s = svd(x); if (nargin == 1)
tol = max(size(x)) * max(s) * eps; end r =201s9u/8/m3 (s > tol);
程序部分
(2).matlab内置函数文件
2019/8/3
Matlab 的安装
2 输入名字和公司名称 3 在第三个空白处(PLP)输入软件的序列号sn 4 继续安装，直到安装完成。
2019/8/3
5 安装帮助 将安装目录中的help文件夹替换为安装包中的 help文件夹
MATLAB 7用户界面概述
MATLAB 7的用户界 面主要包括以下三个 方面的内容： • MATLAB 7的主菜单 • MATLAB 7的工具栏 • MATLAB 7的窗口
财务分析以及生物遗传工程等专业领域。
2019/8/3
MATLAB包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包。工具包又可以分为 功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算，可视化
建模仿真，文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包， 控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。开放性使MATLAB广 受用户欢迎。除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修 改的文件，用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。
口点击file 菜单 new m-file
2019/8/3
2019/8/3
m文件类型
m文件的语法类似于c语言，但又有其自身特 点。它只是一个简单的ASCII码文本文件，执 行程序时逐行解释运行程序，matlab是解释性 的编程语言。
m文件有两类独立的m文件 — 称命令文件
可调用m文件 — 称函数文件 (略)
Matlab Main Toolbox——matlab主工具箱 Control System Toolbox——控制 系统工具箱 Communication Toolbox——通讯工具箱 Financial Toolbox——财政金融工具箱 System Identification Toolbox——系统辨识工 具箱 Fuzzy Logic Toolbox——模糊逻辑工具箱 Higher-Order Spectral Analysis Toolbox——高阶谱分析工具箱 Image Processing Toolbox——图象 处理工具箱 computer vision system toolbox----计算机视觉工具箱 LMI Control Toolbox——线性矩阵不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox——模型预测控制工具箱 μ-Analysis and Synthesis Toolbox——μ分 析工具箱 youNeural Network Toolbox——神经网络工具箱 Optimization Toolbox——优化工具箱 Partial Differential Toolbox——偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox——鲁棒控制工具箱 Signal Processing Toolbox—— 信号处理工具箱 Spline Toolbox——样条工具箱 Statistics Toolbox—— 统计工具箱 Symbolic Math Toolbox——符号数学工具箱 Simulink Toolbox——动态仿真工具箱 Wavele Toolbox——小波工具箱 DSP system toolbox-----DSP处理工具箱
2019/8/3
MATLAB两个重要部件
• Toolboxes（工具箱函数） 适用于各个应用领域，它包含几十个工具 箱函数（见下页）
• Simulink（动态仿真工具） 可利用方框图构造系统，并进行交互式的 动态仿真。
2019/8/3
在MATLAB产品家族中，MATLAB工具箱是整 个体系的基座，它是一个语言编程型(M语言)开发 平台，提供了体系中其它工具所需要的集成环境 (比如M语言的解释器)。同时由于MATLAB对矩阵 和线性代数的支持，使得工具箱本身也具有强大的 数学计算能力。目前MATLAB 产品的工具箱有四十 多个，分别涵盖了数据采集、科学计算、控制系统 设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融
MATLAB的主要应用领域
（1）数值分析。 （2）数值和符号计算。 （3）工程与科学绘图。 （4）控制系统的设计与方针。 （5）数字图像处理。 （6）数字信号处理。 （7）通讯系统设计与仿真。 （8）财务与金融工程。
2019/8/3
MATLAB基本组成
8个主要部分 • MATLAB 开发环境 • MATLAB数学函数库 • 编程与数据类型 • 文件I/O • 图形处理 • 三维可视化 • 创建图形用户界面 • MATLAB应用程序接口(API)
(3) 增添定制模块元件和用户代码。SIMULINK模块库是 可定制的，能够扩展以包容用户自定义的系统环节模块。用 户也可以修改已有模块的图标，重新设定对话框，甚至换用 其它形式的弹出菜单和复选框。SIMULINK允许用户把自己 编写的C、FORTRAN、Ada代码直接植入SIMULINK模型 中。
(1) 建立动态系统的模型并进行仿真。 SIMULINK是一种图形化的仿真工具，用于对动态 系统建模和控制规律的研究制定。由于支持线性、
非线性、连续、离散、多变量和混合式系统结构， SIMULINK几乎可分析任何一种类型的真实动态系 统。 2019/8/3
(2) 以直观的方式建模。利用SIMULINK可视化的建模 方式，可迅速地建立动态系统的框图模型。只需在 SIMULINK元件库中选出合适的模块并拖放到SIMULINK建 模窗口，鼠标点击连接就可以了。SIMULINK标准库拥有的 模块超过150种，可用于构成各种不同种类的动态系统。模 块包括输入信号源、动力学元件、代数函数和非线性函数、 数据显示模块等。SIMULINK模块可以被设定为触发和使能 的，能用于模拟大模型系统中存在条件作用的子模型的行为。
wo=1/sqrt(L*C),%wo=1/sqrt(L*C)谐振角频率 fo=wo/2/pi, %谐振频率
num=[1734000 0]; den=[85 1734000 10^14]; Hs=tf(num,den) figure(1);bode(num,den); % s域传递函数对应 的波特图
2019/8/3
(1). 命令文件 — 简单的m文件
命令文件实际上是一串指令的集合，与在命 20令19/8/窗3 口逐行执行文件中的所有指令，其结果是
• 命令文件包括两部分：注释文件和程序文件 %RANK Number of linearly independent rows or columns. % K = RANK(X) is the number of singular values of X % that are larger than MAX(SIZE(X)) * NORM(X) * EPS. % K = RANK(X,tol) is the number of singular values of X that % are larger than tol.
以及生物遗传工程等专业领域。
• 价格比较贵 图1-2所示为MATLAB/SIMULNK的主要产品及其相互关系。
• y一ou般的用户可能支付不起它的高昂费用。但 是，购买MATLAB的昂贵费用在很大程度上 可以由使用它所编写的程序的价值抵消。
2019/8/3
Matlab 的安装
安装步骤： 1 运行matlab安装软件的setup.exe文件
matlab软件在电路分析和仿 真中的应用
目录
第一章 matlab简介 第二章 电路分析：m文件 第三章 电路仿真：simulink
第一章 MATLAB 简介
◎ MATLAB (matrix laboratory，矩阵实验室)，最 初是由Cleve Moler用Fortran语言设计的，有关矩阵 的算法来自Linpack和Eispack课题的研究成果；现 在的MATLAB程序是MathWorks公司用 C语言开发 的。 ◎ MATLAB作为美国 MathWorks公司开发的用于 概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的理想 的集成环境。是目前最好的科学计算类软件。
• 传递函数模型
1. SISO系统的TF数学模型
【调用格式】
sys = tf(num,den)
Hale Waihona Puke 【说明】num和den分别是传递函数的分子多项式系数和分母多项式系数，按s的
降幂排列。
tf函数的返回值是一个对象，称之为TF对象，num和den是TF对象的属
性。
例 如右图，电路的传
递函数为：
H
(s)
MATLAB/SIMULNK的主要产品及其相互关系
2019/8/3
MATLAB的优点
• 1. 容易使用 • 2. 可以由多种操作系统支持 • 3. 丰富的内部函数 • 4. 强大的图形和符号功能 • 5. 可以自动选择算法 • 6. 与其他软件和语言有良好的对接性
2019/8/3
matlab自定义的函数文件称内置函数文件
调用内置函数的方法：使用函数名并给出相应的入 口、出口参数即可。
例如：sin.m函数——用type sin查不到。
调用格式：y=sin(2*x)
1
实际应用中：
0.8
x=0:2*pi/180:2*pi;
0.6
y=sin(2*x)
0.4
0.2
plot(x,y)
0
• 包含matlab语言代码的文件称为m文件，其 扩展名为m。
• 编辑m文件可使用各种文本编辑器。
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m文件的创建
• m文件的类型是普通的文本文件，我们可以 使用系统认可的文本文件编辑器来建立m文件。 如dos下的edit，windows的记事本和word等。
• 具体的创建方法： 1. 在matlab命令窗
-0.2
2019/8/3
-0.4
-0.6
取R=255欧，L=125uH，C=6800pF，则：
H (s)
sRC s2LC sRC
1
85s2
1734000s 1734000s
1014
m文件如下： % LCR串联谐振电路 R=255; L=125*10^(-6); C=6800*10^(-12);
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使用帮助系统
MATLAB 7.0为用户提供了非常完善的帮助系统，例 MATLAB 的在线帮助、帮助窗口、帮助提示、HTML格式 的帮助、pdf格式的帮助文件及MATLAB 的示例和演示等。
2019/8/3
第二章 电路分析：m文件
2019/8/3
m文件简介
• 用户如想灵活应用matlab去解决实际问题， 充分调用matlab的科学技术资源，就需要编 辑m文件
sL
R 1
R
sC
L wL
Us
C 1/ wC
R R Vo
2019/8/3
运行结果
2019/8/3
运行结果
2019/8/3
第三章 电路仿真：simulink
2019/8/3
SIMULINK的特点 SIMULINK是一种强有力的仿真工具，它能让
使用者在图形方式下以最小的代价来模拟真实动态 系统的运行。SIMULINK准备有数百种预定义系统 环节模型、最先进有效的积分算法和直观的图示化 工具。依托SIMULINK强健的仿真能力，用户在原 型机制造之前就可建立系统的模型，从而评估设计 并修补瑕疵。SIMULINK具有如下特点：
MATLAB的缺点 MATLAB的缺点
• 运行效率较低
在MATLAB产品家族中，MATLAB工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程
型(M语言)•开由发平于台M，提A供T了LA体B系是中其一它工种具合所需成要语的集言成，环境因(比此如M，语与言的一解 释的器数)学。计同算时能般由力于的。M目A高T前LA级MBA对T语L矩A言B阵产和相品线比的性工代，具数箱的用有支M四持A十，T多使L个得A，工B分具编别箱涵本写盖身的了也数具程据有序采强集大、 科学计算、控运制行系统起设来计与时分析间、往数字往信要号处长理一、数些字。图像处理、金融财务分析
% Copyright (c) 1984-94 by The MathWorks, Inc.
s = svd(x); if (nargin == 1)
tol = max(size(x)) * max(s) * eps; end r =201s9u/8/m3 (s > tol);
程序部分
(2).matlab内置函数文件
2019/8/3
Matlab 的安装
2 输入名字和公司名称 3 在第三个空白处(PLP)输入软件的序列号sn 4 继续安装，直到安装完成。
2019/8/3
5 安装帮助 将安装目录中的help文件夹替换为安装包中的 help文件夹
MATLAB 7用户界面概述
MATLAB 7的用户界 面主要包括以下三个 方面的内容： • MATLAB 7的主菜单 • MATLAB 7的工具栏 • MATLAB 7的窗口
财务分析以及生物遗传工程等专业领域。
2019/8/3
MATLAB包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包。工具包又可以分为 功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算，可视化
建模仿真，文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包， 控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。开放性使MATLAB广 受用户欢迎。除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修 改的文件，用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。
口点击file 菜单 new m-file
2019/8/3
2019/8/3
m文件类型
m文件的语法类似于c语言，但又有其自身特 点。它只是一个简单的ASCII码文本文件，执 行程序时逐行解释运行程序，matlab是解释性 的编程语言。
m文件有两类独立的m文件 — 称命令文件
可调用m文件 — 称函数文件 (略)
Matlab Main Toolbox——matlab主工具箱 Control System Toolbox——控制 系统工具箱 Communication Toolbox——通讯工具箱 Financial Toolbox——财政金融工具箱 System Identification Toolbox——系统辨识工 具箱 Fuzzy Logic Toolbox——模糊逻辑工具箱 Higher-Order Spectral Analysis Toolbox——高阶谱分析工具箱 Image Processing Toolbox——图象 处理工具箱 computer vision system toolbox----计算机视觉工具箱 LMI Control Toolbox——线性矩阵不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox——模型预测控制工具箱 μ-Analysis and Synthesis Toolbox——μ分 析工具箱 youNeural Network Toolbox——神经网络工具箱 Optimization Toolbox——优化工具箱 Partial Differential Toolbox——偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox——鲁棒控制工具箱 Signal Processing Toolbox—— 信号处理工具箱 Spline Toolbox——样条工具箱 Statistics Toolbox—— 统计工具箱 Symbolic Math Toolbox——符号数学工具箱 Simulink Toolbox——动态仿真工具箱 Wavele Toolbox——小波工具箱 DSP system toolbox-----DSP处理工具箱
2019/8/3
MATLAB两个重要部件
• Toolboxes（工具箱函数） 适用于各个应用领域，它包含几十个工具 箱函数（见下页）
• Simulink（动态仿真工具） 可利用方框图构造系统，并进行交互式的 动态仿真。
2019/8/3
在MATLAB产品家族中，MATLAB工具箱是整 个体系的基座，它是一个语言编程型(M语言)开发 平台，提供了体系中其它工具所需要的集成环境 (比如M语言的解释器)。同时由于MATLAB对矩阵 和线性代数的支持，使得工具箱本身也具有强大的 数学计算能力。目前MATLAB 产品的工具箱有四十 多个，分别涵盖了数据采集、科学计算、控制系统 设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融
MATLAB的主要应用领域
（1）数值分析。 （2）数值和符号计算。 （3）工程与科学绘图。 （4）控制系统的设计与方针。 （5）数字图像处理。 （6）数字信号处理。 （7）通讯系统设计与仿真。 （8）财务与金融工程。
2019/8/3
MATLAB基本组成
8个主要部分 • MATLAB 开发环境 • MATLAB数学函数库 • 编程与数据类型 • 文件I/O • 图形处理 • 三维可视化 • 创建图形用户界面 • MATLAB应用程序接口(API)
(3) 增添定制模块元件和用户代码。SIMULINK模块库是 可定制的，能够扩展以包容用户自定义的系统环节模块。用 户也可以修改已有模块的图标，重新设定对话框，甚至换用 其它形式的弹出菜单和复选框。SIMULINK允许用户把自己 编写的C、FORTRAN、Ada代码直接植入SIMULINK模型 中。
(1) 建立动态系统的模型并进行仿真。 SIMULINK是一种图形化的仿真工具，用于对动态 系统建模和控制规律的研究制定。由于支持线性、
非线性、连续、离散、多变量和混合式系统结构， SIMULINK几乎可分析任何一种类型的真实动态系 统。 2019/8/3
(2) 以直观的方式建模。利用SIMULINK可视化的建模 方式，可迅速地建立动态系统的框图模型。只需在 SIMULINK元件库中选出合适的模块并拖放到SIMULINK建 模窗口，鼠标点击连接就可以了。SIMULINK标准库拥有的 模块超过150种，可用于构成各种不同种类的动态系统。模 块包括输入信号源、动力学元件、代数函数和非线性函数、 数据显示模块等。SIMULINK模块可以被设定为触发和使能 的，能用于模拟大模型系统中存在条件作用的子模型的行为。
wo=1/sqrt(L*C),%wo=1/sqrt(L*C)谐振角频率 fo=wo/2/pi, %谐振频率
num=[1734000 0]; den=[85 1734000 10^14]; Hs=tf(num,den) figure(1);bode(num,den); % s域传递函数对应 的波特图
2019/8/3
(1). 命令文件 — 简单的m文件
命令文件实际上是一串指令的集合，与在命 20令19/8/窗3 口逐行执行文件中的所有指令，其结果是
• 命令文件包括两部分：注释文件和程序文件 %RANK Number of linearly independent rows or columns. % K = RANK(X) is the number of singular values of X % that are larger than MAX(SIZE(X)) * NORM(X) * EPS. % K = RANK(X,tol) is the number of singular values of X that % are larger than tol.
以及生物遗传工程等专业领域。
• 价格比较贵 图1-2所示为MATLAB/SIMULNK的主要产品及其相互关系。
• y一ou般的用户可能支付不起它的高昂费用。但 是，购买MATLAB的昂贵费用在很大程度上 可以由使用它所编写的程序的价值抵消。
2019/8/3
Matlab 的安装
安装步骤： 1 运行matlab安装软件的setup.exe文件
matlab软件在电路分析和仿 真中的应用
目录
第一章 matlab简介 第二章 电路分析：m文件 第三章 电路仿真：simulink
第一章 MATLAB 简介
◎ MATLAB (matrix laboratory，矩阵实验室)，最 初是由Cleve Moler用Fortran语言设计的，有关矩阵 的算法来自Linpack和Eispack课题的研究成果；现 在的MATLAB程序是MathWorks公司用 C语言开发 的。 ◎ MATLAB作为美国 MathWorks公司开发的用于 概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的理想 的集成环境。是目前最好的科学计算类软件。
• 传递函数模型
1. SISO系统的TF数学模型
【调用格式】
sys = tf(num,den)
Hale Waihona Puke 【说明】num和den分别是传递函数的分子多项式系数和分母多项式系数，按s的
降幂排列。
tf函数的返回值是一个对象，称之为TF对象，num和den是TF对象的属
性。
例 如右图，电路的传
递函数为：
H
(s)