matlab課程設計-基于matlab的rc串聯電路頻率響應特性分析

1、<p>　　芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈莀莁袀羇蒃蚇螆羆膂葿螞羆芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅

2、蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈莀莁袀羇蒃蚇螆羆膂葿螞羆芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈莀莁袀羇蒃蚇螆羆膂葿螞羆芄蚅薈羅莇蒈袆肄肆蚃螂肅腿蒆蚈肂芁蟻蚄肁蒃薄羃肀膃莇衿肀芅薃螅聿莈蒞蟻肈肇薁薇膇膀莄袆膆節(jié)

3、蕿螁膅莄莂螇膄膄蚇蚃膄芆蒀羂膃莈蚆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蝕袈芃蕆薆袇蒞螞裊袆肅蒅袁裊芇螁螇襖荿薃蚃袃蒂莆羈袂膁薂袇袂芄蒞螃羈莆薀蠆羀肆莃薅罿膈薈羄羈</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　學生姓名： 專業(yè)班級： </p><p>　　指導教師：

4、 工作單位： </p><p>　　題 目： Matlab應用課程設計</p><p>　?。贛atlab的RC串聯電路頻率響應特性分析</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　Matlab6.5以上版本軟件；</p&g

5、t;<p>　　先修課程：電路原理等；</p><p><b>　　。</b></p><p>　　要求完成的主要任務：（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　在RC串聯電路中，求該電路的頻率響應和，并繪出其特性曲線；</p><p>　　畫出程序設計框圖，編寫程序

6、代碼，上機運行調試程序，記錄實驗結果（含計算結果和圖表等），并對實驗結果進行分析和總結；</p><p>　　課程設計說明書按學校統一規(guī)范來撰寫，具體包括：</p><p>　　⑴ 目錄； ⑵ 理論分析；</p><p>　?、?程序設計； ⑷ 程序運行結果及圖表分析和總結；</p><p>　　⑸ 課

7、程設計的心得體會（至少500字）；</p><p>　?、?參考文獻（不少于5篇）。</p><p>　　時間安排：周一、周二查閱資料，了解設計內容；</p><p>　　周三、周四程序設計，上機調試程序；</p><p>　　周五、整理實驗結果，撰寫課程設計說明書。</p><p>　　指導教師簽名：

8、 年 月 日</p><p>　　系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.Matlab 軟件簡介········

9、3;································1</p><p>　　2.

10、RC串聯電路頻率響應特性分析·····························2</p><p>　　3.程序設計&#

11、183;····································

12、···········3</p><p>　　4.程序運行結果及結果分析···················

13、83;··············5</p><p>　　5.課程設計的心得會················

14、83;·······················7</p><p>　　6.參考文獻········&

15、#183;····································

16、;···8</p><p>　　1.Matlab軟件簡介</p><p>　　1.1Matlab語言的歷史</p><p>　　70年代后期,身為美國New Mexico大學計算機系系主任的Cleve Moler發(fā)現學生用FORTRAN編寫接口程序很費時間,于是他開始自己動手,利用業(yè)余時間為學生編寫EISPACK和L

17、INPACK的接口程序。Cleve Moler給這個接口程序取名為Matlab。1984年，為了推廣Matlab在數值計算中的應用，Cleve Moler、Johon Little等正式成立了Math works公司，從而把Matlab推向市場，并開始了對Matlab工具相等的開發(fā)設計。 </p><p>　　1.2Matlab軟件概況</p><p>　　Matlab是Mat

18、rix　Laboratory的縮寫，意為矩陣實驗室。它具有強大的矩陣處理功能和繪圖功能，進還能進行文字處理，繪圖，建模仿真等功能。隨著版本的不斷升級，它在數值計算及符號計算功能上得到了進一步完善。Matlab已經發(fā)展成為多學科、多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在歐美等高校，Matlab已經成為線性代數、自動控制理論、概率論及數理統計、數字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統仿真等高級課程的基本教學工具。</p><p&

19、gt;　　1.3Matlab的特點</p><p>　　Matlab有以下一些特點：</p><p>　　Matlab的幫助功能很強大，自帶有詳細的幫助手冊，基于HTML的完整的幫助功能，也可以用help命令來得到幫助信息。</p><p>　　程序語法與C語言類似，設計自由度大，方便我們編程。例如在Matlab里，用戶無需對變量預定義就可使用。大量數學函數已經定義

20、好，并且有很強的用戶自定義函數的能力。</p><p>　　Matlab有高級的程序環(huán)境，但程序環(huán)境很簡單易用，有與其它語言編寫的程序結合和輸入輸出格式化數據的能力；Matlab既具有結構化的控制語句，又有面向對象編程的特性。</p><p>　　還有一個原因使Matlab受人們歡迎的，那就是Matlab源程序具有很大的開放性。除了內部函數以外，所有Matlab的核心文件和工具箱文件都是可

21、讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構成新的工具箱。</p><p>　　Matlab有強大的的圖形繪制功能。在Matlab里，數據可視化的操作非常簡單易用。Matlab還有較強的編輯圖形界面的能力。可以用來聲成圖解和可視化的二維、三維圖。</p><p>　　Matlab還擁有功能強大的各種工具箱。其工具箱分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴

22、充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱用于多種學科。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如（control、signal proceessing 、commumnication） toolbox等。這些工具箱都是由該領域內學術水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序，而直接進行高，精，尖的研究，能極大地促進我們的學習研究工作。</p><p>　　雖

23、然Matlab有很多優(yōu)點，但它也有一些缺點，比如：由于Matlab的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。</p><p>　　2.RC串聯電路頻率響應特性分析</p><p>　　圖2.1 原理電路圖</p><p>　　RC如圖所示：分阻抗：ZR=R Zc=</p><p><b>　　總

24、阻抗：Z=R+ </b></p><p>　　頻率響應：H1=UC/Uo=ZC/Z</p><p>　　H2=UL/Uo=ZL/Z</p><p>　　設s=jω 則H1==</p><p><b>　　H2==</b></p><p><b>　　因此易得</b>

25、;</p><p><b>　　H1幅頻響應=</b></p><p>　　H1相頻響應=-arctan(ωCR)</p><p><b>　　H2幅頻響應= </b></p><p>　　H2相頻響應=arctan()</p><p>　　這樣就可以得到關于ω的函數表達式，

26、然后分別以、、、為縱坐標，以ω為橫坐標繪制幅頻特性、相頻響應曲線，通過觀察曲線就可以研究頻率響應特性。</p><p><b>　　3.程序設計</b></p><p>　　圖3.1 程序設計流程圖</p><p><b>　　源程序</b></p><p>　　頻率響應H1的源程序：</p&

27、gt;<p>　　R=2;%電阻的值</p><p>　　C=0.5; %電容的值</p><p>　　fz=1; %H1表達式分子的系數向量</p><p>　　fm=[R*C 1]; %H1分母的系數向量</p><p>　　w=0:0.01

28、:25; %設定頻率的變化范圍</p><p>　　g=freqs(fz,fm,w);%求其頻率響應</p><p>　　x=angle(g);%求相頻響應</p><p>　　y=abs(g);%求幅頻響應</p><p>　　subplot(2,1,1),</p><p>　　plot(w

29、,x*180/pi)%畫相頻響應的曲線</p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('角度');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　subplot(2,1,2),%畫幅頻響應的曲線</p>

30、<p><b>　　plot(w,y)</b></p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('abs(H)');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　頻率響應H2的源程序

31、：</p><p>　　R=2;%電阻的值</p><p>　　C=0.5; %電容的值</p><p>　　fz=[R*C 0];%H2表達式分子的系數向量</p><p>　　fm=[R*C 1];%H2分母的系數向量</p><p>　　w=0:0.01:25;%設定頻

32、率的變化范圍</p><p>　　g=freqs(fz,fm,w);%求其頻率響應</p><p>　　x=angle(g);%求相頻響應</p><p>　　y=abs(g);%求幅頻響應</p><p>　　subplot(2,1,1),</p><p>　　plot(w,x*180/pi)%畫相頻響應的曲

33、線</p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('角度');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　subplot(2,1,2),</p><p>　　plot(w,y)%畫幅頻響應

34、的曲線</p><p>　　xlabel('角頻率-rad/s');</p><p>　　ylabel('abs(H)');</p><p><b>　　grid；</b></p><p>　　4.程序運行結果及分析</p><p>　　圖4.1 H1的頻率響應曲線

35、</p><p>　　圖4.2 H2的頻率響應曲線</p><p><b>　　4.2結果分析</b></p><p>　　4.2.1頻率響應H1</p><p>　　H1相頻特性曲線分析：由圖可知，H1相頻特性是一條下降的曲線，說明相角隨頻率的增加而減小，其值總小于0。當ω趨近于0時，相角趨近于0，當ω趨近于無窮時，相

36、角趨近于-90o。</p><p>　　H1幅頻特性曲線分析：由圖可得，H1的幅頻特性曲線是一條下降的曲線，說明電壓傳輸系數H的幅值隨ω的升高而減小，當ω趨近于0時，幅值趨近于1，當ω趨近于無窮時，幅值趨近于0，說明c越高時，C上的電壓值越大，顯示了該電路的低通特性。</p><p>　　4.2.2頻率響應H2</p><p>　　H2相頻特性曲線分析：由圖可知，H

37、2的相頻特性曲線是一條下降的曲線，說明H2的相角隨頻率的增加而減小，其值在0到90度之間。當ω趨近于0時，相角趨近于90o，當ω趨近于無窮時，相角趨近于0。</p><p>　　H2幅頻特性曲線分析：由圖可得，H2的幅頻特性曲線是一條上升的曲線，說明H2的幅值隨頻率的升高而升高，當ω趨近于0時，幅值趨近于1，當ω趨近于無窮時，幅值趨近于0，當ω趨近于0時，幅值趨近于0，當ω趨近于無窮時，幅值趨近于1，說明頻率越高

38、時，R上分得的電壓越大，體現了該電路的高通性質。</p><p>　　5.課程設計心得體會</p><p>　　通過Matlab一周以來的學習研究，我對Matlab有了初步的認識，我掌握了Matlab的基本操作，并學會了用Matlab解決一些電路和數學上的問題，下面是我具體的一些體會</p><p>　　Matlab功能非常強大，幾乎可以計算我們目前所遇到的任何問題

39、，不僅可以計算數學問題，也可以用來解決電路等其他學科的各種問題。而且我們可以自編函數，從而可以解決更多樣的問題。但以目前我們的知識，只能掌握Matlab的一小部分功能，在以后的學習中，我還需要繼續(xù)學習Matlab的相關知識。</p><p>　　Matlab雖然功能非常強大，但其操作卻非常簡單，它的語法類似于我們以前學過的C語言，使我很容易上手，而其語法比C語言更為自由，限制更少，語法類似于自然語言，簡潔而智能化

40、，使我可以很容易的編寫程序且不容易出錯。關于繪圖的操作則比C語言簡單得多，用幾條簡單的語句就可以繪出各種曲線、圖形，使我們的學習研究變的非常方便。本次課程設計握緊掌握了繪制二維曲線，我還需要進一步的學習。</p><p>　　我認為學習Matlab的關鍵在于函數，只要掌握了函數的用法，那么就能很快的編出程序。而Matlab的難點也正是函數，因為Matlab擁有大量的函數，僅僅基本的函數就超過七百個，要是算上專業(yè)拓

41、展函數那就更多，想在短時間內掌握這么多函數是很難的。我認為應該多練多學，在解決問題的過程中學習并記住所用的函數，有不懂的就查資料，問同學，爭取徹底搞懂所作的問題，并牢牢掌握，這樣以后就可以獨立解決類似問題。</p><p>　　在這次課程設計中，我學到了很多關于Matlab的知識，但這還遠遠不夠，我現在只掌握了一些基本的功能，而解決更高級問題我的知識還不夠，我要在日后進一步學習，更好地掌握Matlab。</

42、p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　[1] 邱關源，羅先覺主編，電路，第五版，北京:高等教育出版社, 2006</p><p>　　[2] 陳懷琛，吳大正，高西全主編，Matlab及在電子信息課程中的應用，第三版. 北京:電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 楊高波，元波編著，精