Matlab运算与正弦稳态电路分析

课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:课程设计名称：专业基础实践课程设计题目：Matlab运算与正弦稳态电路分析初始条件：1.Matlab7.1以上版本软件；2.专业基础实践辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、“线性代数”及“信号处理类”相关书籍等；3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类基础课程等。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.实践内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套独立完成；2.本专业基础实践统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，完成针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 。具体设计要求包括：1初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作等；2Matlab的数值计算：创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计等；3基本绘图函数：了解plot,plot3,mesh,surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定等；4使用文本编辑器编辑m文件，会函数调用等；5能完成简单电路的Matlab编程分析；6按要求参加专业基础实践的实验演示和答辩等。3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 ”撰写，具体包括：1目录；②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；⑤课程设计的 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 （至少500字）；⑥参考文献（不少于5篇）；⑦其它必要内容等。时间安排：1.0周（分散进行）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.MATLAB简介…………………………………………………………………（1）2.具体题目分析……………………………………………………………………(3）2.1 试题 中考模拟试题doc幼小衔接 数学试题 下载云南高中历年会考数学试题下载N4真题下载党史题库下载 1………………………………………………………………………(3)2.2试题2………………………………………………………………………(4)2.3试题3………………………………………………………………………(5)2.4试题4………………………………………………………………………(6)2.5试题5……………………………………………………………………(10)2.6试题6……………………………………………………………………(11)2.7试题7……………………………………………………………………(13)2.8试题8……………………………………………………………………(15)2.9试题9……………………………………………………………………(16)2.10试题10…………………………………………………………………(20)2.11试题11…………………………………………………………………(21)3.课程设计心得体会……………………………………………………………(24)4.参考文献………………………………………………………………………(25)5.本科生课程设计成绩评表……………………………………………………(26)1.MATLAB简介MATLAB的名称源自MatrixLaboratory,1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。MATLAB软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nemeric）、符号运算功能（Symbolic）、数据可视化功能（Graphic）、数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点，一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​10075.htm"\t"_blank​)，FORTRAN(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​36402.htm"\t"_blank​)，C++(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​824.htm"\t"_blank​)，JAVA(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​29.htm"\t"_blank​)的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB应用：MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：①数值分析②数值和符号计算③工程与科学绘图④控制系统的设计与仿真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MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。   2.具体题目设计、实现及分析2.1已知t=linspace(0,2*pi,6)，求t的正弦和正弦的绝对值。2.1.1理论分析这是利用matlab处理数值运算的题目。linspace(a,b,n)为线性分割函数，功能是将指定区间（a，b）按线性等分为n份。Matlab中求解正弦的函数为sin(),求取绝对值和复数模值的函数为abs（）。2.1.2程序代码t=linspace(0,2*pi,6)%把区间（0，2*pi）分为6等份,并赋值给ta=sin(t)%求t的正弦值，赋给ab=abs(a)%求a的绝对值，即t的正弦的绝对值2.1.3运行结果t=01.25662.51333.76995.02656.2832a=00.95110.5878-0.5878-0.9511-0.0000b=00.95110.58780.58780.95110.00002.1.4题目总结matlab中的pi与真正的有差距，而且数字与因式相乘要使用乘法符号‘*'.通过这个计算，我了解到matlab有处理数据计算的功能。2.2绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线。2.2.1理论分析本题是画函数的曲线图，可以利用plot，ezplot等命令进行绘图。由于plot要设置自变量的范围，而ezplot不需要设置，所以本题采用ezplot进行画图。2.2.2程序代码symsx;%声明变量xy1=cos(x);%将cos(x)赋值给y1y2=x^2;%将x^2赋值给y2ezplot(y1);%画函数y1的图形holdon%保持图形ezplot(y2)%画函数y2的图形2.2.3运行结果图2.2.3余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线2.2.4题目总结ezplot不需要自变量的范围也可作图，可以方便简洁地绘制出一元函数图像，要使用holdon命令才能将两图绘到同一图上。2.3利用for...end循环语句，求2+4+6…+100的值。2.3.1理论分析for语句作用是循环步骤重复执行某语句段,其语法是：for循环控制变量=存储着该变量依次所取值的一个向量。循环语句块:本块重复执行的次数由上方向量的长度决定,每次执行时,循环控制变量依次取该向量中的值.2.3.2程序代码sum=0;%赋sum初值为0fori=2:2:100%变量i变化范围为2到100，以2步进sum=sum+i;%累加求和end%结束for循环2.3.3运行结果sumsum =          25502.3.4题目总结for循环语句使用一个向量来控制循环,循环次数由向量的长度来决定,而每次循环都依次从向量中取值。当次循环中改变循环变量赋值,不会代入下次循环,所以除非在其中用break提前退出,Matlab循环的次数是预先定好的。累加求和时，i的大小呈递增累加。2.4分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。(1)X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);(2)A=zeros(3,5)A(:)=-4:10L=abs(A)>4islogical(L)X=A(L)(3)A=[1:5;6:10]pow2(A)(4)A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.’;B1=A’;A=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)2.4.1程序分析(1)X=0:0.25:3;%变量x从0到3，以0.25增加Y=X.*exp(-X);%函数y=的表达式plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);%绘制y=的图线，横坐标为x，纵坐标为y，标题为y=x*exp(-x)(2)A=zeros(3,5)%创建一个3*5的零矩阵AA(:)=-4:10%为矩阵A赋值，-4到10，步进为1L=abs(A)>4%判断矩阵A中元素的绝对值是否大于4islogical(L)%判断L是否为逻辑值X=A(L)%X为逻辑数组L对应为1的位置的数据为列向量(3)A=[1:5;6:10]%创建一个2*5的矩阵A，范围为1到10，步进为1pow2(A)%返回数组X，依次计算A中元素以2为底的幂(4)A=zeros(3,2)%创建一个3*2的零矩阵A(:)=1:6%为矩阵A赋值，范围为1到6，步进为1A=A*(1+i)%将矩阵A中的每一个元素乘以（1+i）A1=A.'%对A进行数组转置生成矩阵A1B1=A'%对A进行矩阵转置生成矩阵B1(5)A=ones(2,3)%创建一个2*3的1矩阵AB=ones(2)%创建一个2*2的1矩阵BC=eye(4)%创建一个4*4的单位矩阵CD=diag(C)%获取单位矩阵C的对角线元素矩阵DE=repmat(C,1,3)%将矩阵C生成为1*3的新矩阵E2.4.2运行结果程序运行结果一图2.4.2y=曲线程序运行结果二A=000000000000000A=-4-1258-30369-214710L=000110001100011ans=1X=5678910程序运行结果三A=[1:5;6:10]pow2(A)A=12345678910ans=2481632641282565121024程序运行结果四图2.4.2程序（4）运行结果2.4.2.5程序运行结果五A=111111B=1111C=1000010000100001D=1111E=1000100010000100010001000010001000100001000100012.4.3题目总结实数矩阵的矩阵转置和数组矩阵计算结果是一样的，但是复数矩阵的数组转置和矩阵转置的计算结果不一致。所以，数组转置运算也被称为非共轭转置，矩阵转置运算则被称为共轭矩阵。数组的运算是指数组对应元素之间的运算,也称点运算。2.5计算多项式p(x)=x3+15x2+8x在x=3和x=0:1:8时的值。2.5.1理论分析由题目已知这里运用到的是polyval（）命令，通过polyval（）命令可以快速的计算出在相应值下的多项式的值。2.5.2程序代码当x=3时；x=3;%赋初值3给xy=x^3+15*x^2+8*x%写出函数表达式当x=0:1:8时；symsx;%声明变量xy=x^3+15*x^2+8*x;%写出函数表达式x=0:1:8;%生成一个0到8的数组，每相邻两数间距为1p=[1158];%将函数表达式的系数放在数组P中polyval(p,x)%用polyval函数求得表达式的值2.5.3运行结果当x=3时；y=186当x=0:1:8时；ans=8244262841081341621922.5.4题目总结ployval()是Matlab中的多项式求值函数。在表达多项式系数中要把缺少的自变量系数0补充到系数矩阵中。2.6随机生成一个10000×3的矩阵，并绘制其柱状图2.6.1理论分析随机生成矩阵函数可以用rand（M,N）,表示随机产生一个M*N的矩阵。柱状绘图函数可以用bar。此函数是在平面内绘制柱状图，如果要绘制立体的，用bar3。2.6.2程序代码arry=rand(10000,3);%随机生成一个10000*3的矩阵bar(arry)；%利用bar函数画出柱状图2.6.3运行结果图2.6.3利用bar函数画出的该矩阵平面柱状图2.6.4题目总结可以用bar函数绘制平面内柱状图。2.7利用switch…case编写以下程序：某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)：price<200无折扣200price<5005％折扣500price<100010％折扣Price100015％折扣输入所售商品的价格，求其实际销售价格。2.7.1理论分析MATLAB语言为解决多分支判断选择提供了switch-case语句。Switch-case语句的一般表达式为：switch（选择要判断的量）case选择判断值1选择判断语句1case选择判断值2选择判断语句2……otherwise判断执行语句2.7.2程序代码price=input();%输入商品价格switchfix(price/100)%价格除以100以后取整case{0,1}price=price*1;%价格没有折扣case{2,3,4}price=price*0.95;%价格有5％的折扣case{5,6,7,8,9}price=price*0.9;%价格有10％的折扣caseothersprice=price*0.85;%价格有15％的折扣end2.7.3运行结果>>price=822;>>switchfix(price/100)case{0,1}price=price*1;case{2,3,4}price=price*0.95;case{5,6,7,8,9}price=price*0.9;caseothersprice=price*0.85;end>>priceprice=739.80002.7.4题目总结在MATLAB语言中，当switch-case语句中一个case语句后的条件为真时，switch-case语句不对其后的case语句进行判断，也就是说在MATLAB语言中，即使有多条case判断语句为真，也只执行所遇到的第一条为真的语句。这样就不必像C语言那样，在每条case语句后加上break语句以防止继续执行后面为真的case条件语句。2.8编程将表达式进行部分分式展开2.8.1理论分析由数学知识可知可利用下列计算模型2.8.2程序代码symsx,x=0;symss;whilex<20switchxcase0k1=10*(x+3)/((x-6)*(x-16));x=6;case6k2=10*(x+3)/(x*(x-16));x=16;case16k3=10*(x+3)/(x*(x-6));x=20;endendy=k1/s+k2/(s-6)+k3/(s-16);y2.8.3运行结果y=19/(16*(s-16))-3/(2*(s-6))+5/(16*s)即多项式的可展开为：2.8.4题目总结本题主要在于数学运算模型建立和计算表达式的书写，利用while...end语句对其进行三次循环条件判断并计算三个常数，通过switch...语句分别给出三个常数的计算方式，最后再将计算出的三格常数带入到中即可。2.9已知，其中t的范围是[010]，计算y的微分和积分并给出曲线图2.9.1理论分析已知函数方程和自变量t的变化范围，对于积分，可以利用函数quad（）对确定自变量变化范围进行计算，格式如quad('函数名'，初值，终值)所示。对于微分，可以利用函数diff()对确定自变量变化范围进行计算。函数图象可用funtool指令得到。2.9.2程序代码2.9.2积分运算yt='exp(-1)*cos(t)'%写出函数表达式Ic=quad(yt,0,10,1e-8)%用quad函数求积分Funtool%进行画图在Figure3框中f=处输入exp（-1）sin（t）在x=处填入[0，10]2.9.2微分运算symstyy=exp(-1)*cos(t)%写出函数表达式Id=diff(y,t)%用diff函数求解微分funtool%进行画图在Figure3框中f=处输入-exp（-1）sin（t）在x=处填入[0，10]2.9.3运行结果2.9.3.积分运算Ic=-0.2001图2.9.3积分运算图形2.9.3微分运算图2.10.3。2.2微分运算图形2.9.4题目总结绘制函数图像时还可以借助Matlab提供的专门绘制函数图象的指令flot(),格式如flot('函数名'，[初值，终值])。2.10用fminbnd求解函数在区间（1，10）上的最小值2.10.1理论分析Fminbnd用于求某个给定函数的最小值点。使用方法：X=fminbnd(func,x1,x2)Func是函数句柄，x1和x2是函数区间，得到的结果是使func取最小值的x值。也可使用[x,fv]=fminbnd(func,x1,x2)的方式，这时fv就是函数的最小值。2.10.2程序代码f=@(x)x-1/x+5;%确定函数[x,fv]=fminbnd(f,1,10)%求区间1到10中函数的最小值2.10.3运行结果x=1.0001fv=5.00012.10.4题目总结本题主要在于fminbnd函数的使用方法，它有两种方式，一种是x=fminbnd(func,x1,x2)；另一种是[x,fv]=fminbnd(func,x1,x2)。运用时随便选哪种都可以。2.11在如图所示的电路中，已知，，，，求各支路电流、电压和电路的输入导纳，并画出电路的相量图。​�​2.11.1理论分析由题意得，已知输入电压，要求各支路电流、电压和电路的输入导纳。则：先计算输入电阻。Z1*Z2/(Z1+Z2)=Z12,Zin=Z+Z12;所以：Yin=1/Zin=1;I=U/Zin;I1=I*Z2/Z12,I2=I-I1;U1=U*Z12/Zin;U0=Z*I;2.11.2程序代码Z=1-j*0.5;Z1=1+j*1;Z2=3-j*1;%输入已知条件，U=8*exp(j*30*pi/180);%注意角度和弧度的转换Z12=Z1*Z2/(Z1+Z2);Zin=Z+Z12;%计算总阻抗Y=1/Zin;%计算总导纳I=U/Zin;%计算总电流I1=I*Z2/(Z1+Z2);%利用分流原理计算I1I2=I-I1;%利用KCL计算I2U1=Z12*I;U0=Z*I;%计算各电压disp('UII1I2U0U1')%显示计算结果disp('幅值'),disp(abs([U,I,I1,I2,U0,U1]))%显示幅值disp('相角'),disp(angle([U,I,I1,I2,U0,U1])*180/pi)%显示相角subplot(1,2,1),hau=compass([U,U0,U1]);%绘制电压相量图set(hau,'linewidth',2)subplot(1,2,2),hai=compass([I,I1,I2]);%绘制电流相量图set(hai,'linewidth',2)2.11.3运行结果图2.10.3运行数据结果图2.10.3电路各量的相量图2.11.4题目总结已知电路中各元件的阻抗值，可通过串并联分析得出电路的总阻抗，进而可求电路的总导纳；然后通过分流、分压的关系可算各支路的电流、电压；用abs（）函数显示复数的幅值，用angle（）函数显示复数的相角；可利用subplot（）、compass（）、set（）等函数命令将电压电流的向量图正确地显示在罗盘上。因而可以运用MATLAB这一工具来对电路进行分析、计算、作图等.3.课程设计的心得体会通过这次MATLAB的课程设计，使我对MATLAB有了一个基础的理解，matlab具有数值分析.矩阵计算.科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多功能。随着社会的不断发展，科技的不断进步，计算机的普及，它也被应用在越来越多的方面。 在学习MATLAB的过程中，我们查找了不少资料，发现很多知识是我们从没有接触过的，我们并不了解，所以借此增长了自己的见识，了解了更多关于它的应用。在学习MATLAB中需要尽量多的熟悉matlab自带的函数及其作用，因为matlab的自带函数特别多，基本上能够满足一般的数据和矩阵的计算，所以基本上不用你自己编函数。这一点对程序非常有帮助，可以使程序简单，运行效率高，可以节省很多时间。本次课设中用了很多MATLAB自带的函数，使程序变得很简单而有效。MATLAB的功能是非常强大的，MATLAB不仅有强大的运算功能，它还有强大的绘图功能。比如说它含有丰富的内建函数，例如数学函数中的三角函数、复函数、多项式函数、数据分析函数的求平均值、最大最小值、排序等，以及逻辑/选择函数如if－else等，还有用来模拟随机发生事件的随机函数。Matlab 确实是一个很强大的工具，这在我们完成任务的时候逐步的认识到了，以后还有多加以利用。在这一周时间里，我们团队相互协作，互相讨论，积极探索，完成了老师布置的任务，这期间培养了团队精神，独立思考的能力，也学习到了很多知识，是一段很有意义的时光。这次课设不仅是一个任务，它不想仅让我们学会了使用 Matlab，还让我们有了一个自主学习与和别人交流的机会。而学会的东西都是对以后的专业学习很有帮助的，相信在这个强大的工具下，让以后的专业学习会更轻松。相信这次课程设计对自己以后的学习和生活都有非常大的帮助，会使自己终生受益。4.参考文献[1]唐向宏，岳恒立，郑雪峰.Matlab及在电子信息类课程中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009[2]张志涌.MATLAB与仿真（2010a）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010[3]张琨.MATLAB2010从入门到精通[M].北京:电子工业出版社,2011[4]王忠礼，段慧达，高玉峰.MATLAB应用技术[M].北京：清华大学出版社,2007[5]JohnH.Mathews(​javascript:gotopage('JohnH.Mathews（约翰H.马修斯）,KurtisK.Fink（柯蒂斯K.芬克）')​),KurtisD.Fink著.周璐，陈渝，钱方译.数值方法（MATLAB版）（第四版）[M].北京：电子工业出版社，2010本科生课程设计成绩评定表姓名性别专业、班级课程设计题目：Matlab运算与正弦稳态电路分析课程设计答辩或质疑记录：ones(2,3)和ones(2)分别表示什么？ones(2,3)表示一个2*3的1矩阵；ones(2)表示一个2*2的1矩阵。fminbnd是什么，有什么作用？fminbnd是一个函数，可用来求某个给定函数的极小值。3、plot表示什么？plot（x,y)表示以x为横坐标，y为纵坐标绘制连线图。成绩评定依据：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（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注！）