基础强化训练Word文件下载.docx
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同时simulink提供受控电源，能更好的方便用户使用。
将matlab和simulink结合使用可以是调试电路，改正电路中出现的错误。
因此Matlab在电子电路的开发应用中得到广泛的应用。
目录
1训练意义及要求1
1.1训练意义1
1.2训练要求1
2方案设计3
2.1设计思路3
2.2设计方案3
2.1.1方案一：
3
2.2.2方案二5
2.3方案比较9
小结与体会10
参考文献12
1训练意义及要求
1.1训练意义
学习并掌握MATLAB语言工具，结合线性代数、电路原理等课程，强化、巩固专业理论基础，掌握MATLAB语言的编程技巧，为后续专业课程的仿真学习打下良好的基础。
MATLAB语言的两个最显著特点，即其强大的矩阵运算能力和完美的图形可视化功能，使它成为控制界应用最广的科学计算工具。
控制界知名学者编写的控制系统工具箱，不仅用于仿真，甚至用于实际控制。
显然，掌握MATLAB语言已成为本专业大学生必备的能力之一。
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》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工具来分析和设计控制系统。
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
在如图1.2.1的电路中R1=4Ω，R2=12Ω，电流源电流Is=3∠0°
A，电压源电压Us=10∠45V，C=1/3uF，L=6H，ω=1rad/s。
求V1和V2。
图1.2.1
1）用尽可能多的方法完成计算和仿真；
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）将仿真结果与理论计算进行对照，对仿真结果的正确性进行分析说明．
2方案设计
2.1设计思路
该电路由交流电流源、交流电压源、电容、电阻和电感组成，对电路可以列出基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律。
但对于此电路应用节点电压法比较简单，列出节点1和2的电流方程，联立方程组即可解得V2的值。
在matlab中建立数学模型，通过一定的函数和法编程、仿真，输出结果，最后与理论值比较
2.2设计方案
应用节点电压解方程组。
将节点1和2看成一个超级节点，列方程
Is=V1/（1/（jωC））+V2/（jωL）+V2/R
（1）
由于节点1和2之间并联了一个电压源，故节点1和2之间的电压为10∠45°
Us=V1-V2
（2）
Is
Us
V1
V2
=
1/（Xc）1/（Xl）+1/R
1-1
联立方程组
（1）和
（2）可解得V1和V2
在matlab中程序代码为：
t=0:
0.001:
4*pi;
%定义时间长度及间隔
Is=3;
%将Is转换成三角函数表达式
Us=10*（cos（pi/4）+sin（pi/4）*i）;
%将Us转换成三角函数表达式
Xc=-3*i;
%电感的阻抗
Xl=6*i;
%电容的阻抗
R=12;
%R的阻值
A=[1/（Xc）,1/（Xl）+1/R;
1,-1];
%V1和V2系数矩阵
B=[Is;
Us];
V=A\B%求V1和V2的复数值
y=V
（1）;
%求V1的复数值
m=real（y）;
%求V1实部
n=imag（y）;
%求V1虚部
V1=sqrt（m^2+n^2）*sin（t+atan（n/m））;
%求V1三角表达式
plot（t,V1）%画出t与V1的图形
Y=V
（2）;
%求V2的复数值
M=real（Y）;
%求V2实部
N=imag（Y）;
%求V2虚部
V2=sqrt（M^2+N^2）*sin（t+atan（N/M））;
%求V2三角表达式
figure;
%另外开启一个图形窗口
plot（t,V2）%画出t与V2的图形
图2.2.1V1的波形
图2.2.2V2的输出波形
2.2.2方案二
利用matlab里的simulink可以对电路图进行仿真，并可以查看输出波形。
1单机matlab菜单栏的file—new—model
2在matlab中输入simulink
3单机library中的simulink—sinks，在右边的窗口中将示波器（scope）拖入电路仿真窗口
4单机library中的simpowersysterms将powergui拖入电路仿真窗口
5单机library中的simpowersysterms—electricalsources，将交流电流源与交流电压源拖入电路仿真窗口，双击电源，对参数进行设置。
如图2.2.3和图2.2.4所示。
图2.2.3电流源参数设置
图2.2.4电压源参数设置
6在simpowersysterms—elements中将RLCseriesbranch拖入3个到仿真窗口，并对其参数进行设置。
如图2.2.5、图2.2.6和图2.2.7所示。
图2.2.5电容参数设置
图2.2.6电阻参数设置
图2.2.7电感参数设置
7在simpowersysterms—measurements中将2个电压表拖入仿真窗口
8将电路原件摆放在适当的位置，并连线。
连好后的电路图如图2.2.8所示
图2.2.8
9对电路仿真，simulation—start，待系统不再提示有错后双击示波器1和示波器2，可得到V1和V2的波形图。
如图2.2.9图2.2.10所示。
图2.2.9V1的波形图
图2.2.10V2的波形图
2.3方案比较
将matlab编程得出的图形与simulink仿真的图形比较，波形图相同，都可以达到预期的效果，相比较而言，simulink有更好的交互界面，不需要编程，但对于不熟悉simulink的人来说，在元件库中寻找元件比较困难。
用matlab编程需要进行变量设置及矩阵运算，但操作比较简单。
小结与体会
通过本次基础强化训练，对matlab有了初步的了解。
matlab在处理以著名的线性代数软件包linpack和特征值计算软件包eispack中的子程序为基础，发展而成的一种开放型程序设计语言。
工具箱是matlab函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、图像处理、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。
借助于这些现有的工具，科研人员可以直观、方便的进行分析、计算及设计工作，从而大大节省了时间。
在大学里，他是用于初等和高等数学、自然科学和工程学的标准教学工具；
在工业界，他是一个高效的研究、开发和分析的工具。
对于我们在大学里学过的一些课程，例如《线性代数》、《高等数学》和《电路原理》都可以用matlab解决所需的问题。
除此之外，matlab还支持C语言和fortran语言。
即将进入大三，还可以解决《自动控制原理》中难解的问题。
通过此次训练，对matlab编程语言有了一定了解，特别是解线性方程组时矩阵的左除和右除之间的区别。
起初在求方程组的解时，以为矩阵只有右除，导致运算结果与simulink仿真电路得到的波形相差甚远。
后来经过查阅资料和请教同学才弄懂。
simulink仿真电路时将电路连接好后仿真是系统提示错误，整个电路中没有powergui。
起初并不知道powergui是什么，通过上网查得powergui是用来对测量参数进行采样，设置powergui参数可以改变采样时间。
SimPowerSystem工具箱中有些模块是不能直接连接Simulink信号的。
如果实在想给电压端口输入simulink信号，需要给其先加一个受控电压源，用simulink信号控制受控信号。
还有比如受控电流源模块等，都可以实现SimPowerSystem工具箱与Simulink工具箱的连接。
若要用到受控电源，还需另外添加电表。
例如电路中有一个受控电压源，则需要先用电压表测出受控的电压，然后将电压表的端口与受控电压源相连。
虽然训练只有一周的时间，但对于认识matlab来说是一个很好的机会，对以后更加深入学习matlab有很大的帮助。
matlab编程没有起初想象的简单，本以为和C语言差不多，但用起来才知道犯了很多错误。
对于用程序实现仿真来说，编程只是其中的小部分，重要的是调试程序。
要熟练的掌握matlab，以后还需不断的使用。
参考文献
[1]求是科技编著《matlab7.0从入门到精通》人民邮电出版社，2006，2
[2]CharlesK.AlexanderMatthewN.O.Saniku编著《FundamentsofElectricCircuits》清华大学出版社，2006.9
[3]西安交通大学高等数学教研室编《工程数学—复变函数（第四版）》高等教育出版社，1996.5
[4]吴传生主编《经济数学—线性代数（第二版）》高等教育出版社，2003.8
[5]张培强主编《matlab语言—演算纸式的科学工程计算语言》中国科学技术大学出版社，1995.11
[6]薛定宇主编《控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用》清华大学出版社，1996.6
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