强化训练.docx

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强化训练

摘要

MATLAB是MATrix和LABoratory两词的缩写，是美国Mathworks公司推出的用于科学计算和图形处理的可编程的软件系统，经历了基于DOS版和Windows版两个发展阶段。

MATLAB系统由两部分组成，即MATLAB主程序，Simulink动态系统仿真及辅助工具箱，它们构成MATLAB的强大功能。

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，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测等等。

MATLAB以矩阵和向量为基本数据单元，提供了丰富的矩阵操作和工程技术门类使用的工具箱。

极大地方便了科学计算和工程问题的求解，使得科技人员从复杂的编程工作中解放出来，专注于数学模型的建立。

MATLAB有着以下优点，计算功能强，人机界面好，编程效率高，绘图功能强，可拓展性强。

MATLAB的简单应用和分析

1.基础强化训练的目的和要求

1.1训练目的

（1）本环节通过MATLAB语言的学习与强化训练，使学生能掌握MATLAB软件，从分析和解决《线性代数》、《电路原理》等课程中的基本理论问题入手，力图做到在后续专业课程学习中，能熟练应用MATLAB工具来分析和设计；

（2）通过本环节巩固和深化已学课程的知识，培养学生综合运用这些知识，分析和解决实际问题，逐步树立正确的设计思想，培养严谨认真的科学态度和严谨务实的工作作风。

1.2训练要求

通过训练，使学生掌握相关的理论知识及实际处理方法，熟练使用MATLAB语言编写所需应用程序，上机调试，输出实验结果，并对实验结果进行分析。

1.3基础强化训练的内容

如图1，已知：

R1=2Ω，R2=4Ω，R3=12Ω，R4=4Ω，R5=12Ω，R6=4Ω，R7=2Ω。

图1

1.4电路分析

如图1所示电路，整个电路由七个电阻和一个电压源构成，分析可知，电路可以分成三个网孔，可利用电路的基本知识进行列出方程，建立矩阵模型，再利用M文件编程可解出线性方程。

同时，也可以直接利用simulink直接搭建电路模型，即在MATLAB里面画出电路图进行仿真，再利用示波器直接读出题目所

求的数值结果。

流程图如图2所示。

图2

2解答分析

2.1解法一：

M文件编程仿真

利用M文件编程仿真来解决电路问题，对于此类问题来讲还是很简单的。

首先利用所学的电路知识列出方程组，再写成矩阵形式，在MATLAB环境下建立M文件，编写程序，求写矩阵，进而能求出题目所要求的变量。

2.1.1建模

按网孔法可知，图中可列出网孔方程为：

（R1+R2+R3）*I

（1）-R3*I

（2）=us

-R3*I

（1）+（R3+R4+R5）*I

（2）-R5*I（3）=0

-R5*I

（2）+（R5+R6+R7）*I（3）=0

Us=10

写成矩阵形式为：

=

把数值带入，并简写为AI=B的形式：

=

由此可求得I

（1）,I

（2）,I（3）的值，再由i3=I

（1）-I

（2），U4=I

（2）R4，U7=I（3）R7可求得题目要求的结果。

2.1.2用MATLAB编程

R1=2;R2=4;R3=12;R4=4;R5=12;R6=4;R7=2;us=10

a11=R1+R2+R3;a12=-R3;a13=0;a21=-R3;a22=R3+R4+R5;a23=-R5;

a31=0;a32=-R5;a33=R5+R6+R7;

b1=us;b2=0;b3=0;

A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33]

B=[b1;0;0];I=A\B

I=[ia;ib;ic]

ia=I

（1）;ib=I

（2）;ic=I（3）;

i3=ia-ib,u4=R4*ib,u7=R7*ic

2.1.3程序运行结果

运行结果如图3

图3

所以最后求得结果为：

i3=0.3704A,u4=2.2222V,u7=0.7407V.

2.2解法二：

Simulink建模仿真

利用simulink建模仿真做本题，先点击simulink图标

，进入仿真界面，在SimpowerSystoms中找到相应的元件，按电路图连线。

注意要双击元件，调整各元器件参数，在要求解的直流电流中加入电流表，直流电压上加电压表，电流表电压表再连接示波器，然后将所求的变量通过电表的接入和示波器的输出观察，即可知道要求变量的值了。

2.2.1Simulink电路模型

注意必须在仿真中拖入powergui模块，否则仿真不能成功。

仿真图如图4

图4

2.2.2仿真波形

点击开始仿真，点开电流表电压表连接的示波器，

看到I

（2）的波形图如图5，u4的波形图如图6，

图5

u4的波形图如图6，

图6

u7的波形图如图7，

图7

3.结果分析

在MATLAB软件中的Simulink中进行仿真，所得出的结果和理论分析，及MATLAB软件编程计算所得出的结果完全相同。

这验证了自己在Simulink仿真中操作的正确性，并且解决了本次基础技能强化训练所选的设计题目中所要解决的问题。

结束语

对于这次基础强化训练，我还是花了很多时间和精力的，因为是在假期完成，没有同学可以讨论帮忙，所以我首先去图书馆借了两本书《MATLAB科学计算及分析》《MATLAB程序设计》。

安装软件，摸索功能，XX资料，前前后后忙了一周左右的时间。

现在我最深刻的感受就是，MATLAB是一款理工科学生不可不知的软件，功能实在是无比强大。

从另外一个角度来看，越是高级也就越是难以掌握。

通过这次训练，我也只是了解冰山一角，需要运用MATLAB某个功能，就去学习这一方面的知识，毕竟这软件太强大了，短时间内完全掌握是不太现实的，而且也需注意与自己专业相连，更高效的学习。

在这一周时间里，状况百出：

首先是安装好软件之后提示，因为有多个版本曾运行于我的计算机，所以无法启动某些功能，不得已卸载干净了再重装，反反复复好几次终于完全安装好；接着尝试编写程序的时候，不知道怎么换行，一按回车键就直接运行了，书本上根本不会介绍这类问题，都只能网上去找答案；运行时经常报错，红色的error，耐心的修改；最后的sumilink仿真是问题出现得最多的，不知道电压表那个带箭头符号的和普通元件的端点是不同的，连接不上，会出现红线，元件的参数设置，符号标注有时也会出问题，把这些都解决好之后，仿真时又提示缺少powergui这个模块。

然后运用搜索功能在元件库找到powergui这个模块，拖进电路中，不需要连接。

对我们专业的学生来说，动手操作能力的培养至关重要。

要想从课堂走向实践就必须勤动手多思考。

这次强化训练就是一次预演。

通过强化训练，我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。

在强化训练中，我也感到了自己掌握的知识还是比较匮乏的，对于交流电路和振荡电路就有点没把握，所以这次也只选择了比较简单的直流电路。

因此在今后的学习中我会注意认真积累知识，并做到理论与实践结合，提高自己的动手能力，充实自己。

MATLAB确实非常强大，联系到我们专业，我们应该重点学习其在数值计算、信号处理、控制系统设计等方面的应用，特别适用于处理一些复杂的电路问题。

思想因分享而更加迷人，知识因运用而更加美丽。

参考文献

[1]王建卫，曲中水，凌滨编，《MATLAB7.X程序设计》，中国水利水电出版社，2007年

[2]邱关源编，《电路·第五版》.高等教育出版社，2006年

[3]薛定宇编，《控制系统计算机辅助设计---MATLAB语言及应用》清华大学出版社，1996年

[4]龚剑编，《MATLAB入门与提高》，清华版，2000年

[5]唐培培，戴晓霞编，《MATLAB科学计算及分析》，电子工业出版社，2012年

附录一

程序清单

R1=2;R2=4;R3=12;R4=4;R5=12;R6=4;R7=2;us=10%为给定元件赋值

a11=R1+R2+R3;a12=-R3;a13=0;a21=-R3;a22=R3+R4+R5;a23=-R5;

a31=0;a32=-R5;a33=R5+R6+R7;%将系数矩阵各元素赋值

b1=us;b2=0;b3=0;

A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33]%列出系数矩阵A

B=[b1;0;0];I=A\B

I=[ia;ib;ic]

ia=I

（1）;ib=I

（2）;ic=I（3）;

i3=ia-ib,u4=R4*ib,u7=R7*ic%求出所需变量

附录二

本科生基础强化训练成绩评定表

姓名

郑畅

性别

男

专业、班级

自动化1101班

基础强化训练题目：

MATLAB的简单应用和分析

基础强化训练答辩或质疑记录：

成绩评定依据：

评定项目

评分成绩

1．考勤、态度（15分）

2.查阅资料能力（10分）

3.电路分析，建立电路模型，编程仿真（20分）

4．Simulink建模仿真结果（20分）

5．设计说明书质量及规范化、参考文献充分（不少于5篇）（15分）

6．答辩（20分）

总分：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日