武汉理工大学 课程设计

基础强化训练任务书

学生姓名：胡宁恺专业班级：电气1104

指导教师：许湘莲工作单位：自动化学院

题目：MATLAB 在直流稳态电路分析中的应用

换路前图示电路已达稳态。试求i(t)，t≥0。

要求完成的主要任务:

1．用尽可能多的方法（理论计算、MATLAB编程计算、MATLAB建模和仿真）完成计算和仿真；

2．报告应对建模、参数设置、仿真模型搭建中使用的元器件所在的工具库、和仿真的过程进行详细说明（可截屏说明实现过程）；

3．将仿真结果保存至工作空间并用plot指令绘制相应曲线；

4．将仿真结果与理论计算进行对照，对仿真结果的正确性进行分析说明。

5. 书写报告，报告应包括电路分析计算、参数设计、MATLAB建模、仿真及结果分析、结束语、参考文献等部分。

时间安排：2013.7.1-7.7

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要 (1)

1 题目分析 (2)

1.1电路标识 (2)

1.2 电路分析 (2)

1.2.1 阶跃响应 (2)

1.2.2 电路理论分析 (3)

2 MATLAB编程与运行 (4)

2.1程序编写 (4)

2.2程序运行 (5)

3 Simulink进行建模仿真 (5)

3.1 Simulink原理 (5)

3.1.1 电阻、电感与电容 (6)

3.1.2 电源器件 (7)

3.1.3 测量器件 (7)

3.2 仿真元件选取 (8)

3.3 连接仿真电路 (10)

3.4 元件参数设 (10)

3.4.1 电阻参数的设定 (10)

3.4.2 电源参数的设定 (12)

3.4.3开关设定 (13)

3.5 Simulink仿真 (14)

3.5.1 电路（a） (14)

3.5.2 Simulink仿真结果分析 (14)

4 心得体会 (15)

参考文献 (16)

摘要

对于电气专业的学生而言，《电路基础》是一门基础性的必修课，学好这门课将为后续专业课程的学习打下坚实的基础。本文将用电路分析中基于基尔霍夫定律的网孔电流法、节点电压法对直流稳态电路进行分析求解。作为一款商业数学软件，MATLAB功能强大。MATLAB是Matrix Laboratory的简称，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，在工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域发挥了巨大的作用，极大地提高了工作效率。

关键字：MATLAB、编程、电路、仿真。

1 题目分析

1.1电路标识

换路前图示电路已达稳态。试求i(t)，t≥0。

由于题图没有对各电路元件进行明确的标识，不便于后续的电路理论分析说明，因此，我先对电路各元件进行标号。

左边支路电流为i

L ，右边支路电流为i

C

.

1.2 电路分析

1.2.1 阶跃响应

阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。

稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是

指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。

1.2.2 电路理论分析

先算出i

L 和i

C

i L (0

+

)=60/(100+150)=0.24 A

u C (0

+

)=0.24*100=24 V i

C

(0

+

)=-24/100=-0.24 A

再求出时间常数t

t

RC

=RC=2 ms

t

RL

=L/R=1 ms

求出i

C (t)和i

L

(t)

i

C

(t)=-0.24e-500t A

i

l

(t)=0.24e-1000t A

得出i（t）=-i

C （t）-i

L

（t）=0.24（e-500t-e-1000t） A，t≥0

2 MATLAB编程与运行

2.1程序编写

新建一个M文件，在其中进行调试。调试确保程序准备后，在MATLAB软件的Command Window 中输入以下程序：

对于程序的几点说明：程序中r1 r2 r3是电路中从左往右的电阻。

u1是电源电压

l为电感

c为电容。

2.2程序运行

在MATLAB软件的Command Window中输入编写完成的程序，按回车键运行，弹出输出波形窗口。

如上图得出i1 i2 t1 t2.

3 Simulink进行建模仿真

3.1 Simulink原理

在Simulink Library Browser对话框工具栏单击新建按钮即可新建一个mdl文