rc串聯(lián)電路與rl并聯(lián)電路頻率響應(yīng)-matlab課程設(shè)計

武漢理工大學(xué)《MATLAB原理與應(yīng)用》課程設(shè)計MATLAB簡介1.1MATLAB基本功能介紹MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。1.2MATLAB的相關(guān)應(yīng)用=1\*GB3①數(shù)值分析=2\*GB3②數(shù)值和符號計算=3\*GB3③工程與科學(xué)繪圖=4\*GB3④控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真=5\*GB3⑤數(shù)字圖像處理技術(shù)=6\*GB3⑥數(shù)字信號處理技術(shù)MATLAB的應(yīng)用十分廣泛，包括信號和圖像處理，通訊，控制系統(tǒng)設(shè)計以及計算生物學(xué)等眾多領(lǐng)域。附加的工具箱擴展了MATLAB環(huán)境，以解決這些領(lǐng)域的問題。1.3MATLAB的特點介紹高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從復(fù)雜的分析中解脫出來。具有完備的圖形處理功能，實現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化。友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達式的自然化語言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握。功能豐富的工具箱（信號處理工具箱，通信工具箱等），為用戶提供了大量方便的處理工具。2RC串聯(lián)與RL并聯(lián)電路的分析2.1RC串聯(lián)電路分析圖1RC串聯(lián)電路如圖所示：分阻抗：ZR=RZC=eq\f(1,jωC)（1）總阻抗：Z=R+eq\f(1,jωC)（2）頻率響應(yīng)：H1==（3）H2==（4）則H1==（5）H2==（6）因此：幅頻響應(yīng):=（7）=（8）相頻響應(yīng)：=arctan(CR)（9）=arctan()（10）這樣便可得到關(guān)于的函數(shù)關(guān)系表達式，然后分別以,,為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)繪制幅頻響應(yīng)，相頻響應(yīng)圖像，通過觀察圖象分析研究頻率響應(yīng)特性。2.2RL并聯(lián)電路的分析圖2RL并聯(lián)電路L=2H;設(shè)總電流為I,電阻和電感的阻抗：=R=2Ω=jL(11)I=I(12)I=I(13)頻率響應(yīng)：H3=(14)H4=(15)幅頻響應(yīng)：= (16)= (17)相頻特性：=arctan()(18)=arctan(-)(19)3程序設(shè)計3.1RC串聯(lián)電路程序設(shè)計步驟輸入R,C的值；列出H分母和分子的系數(shù)行列式；調(diào)用angel函數(shù)計算相頻特性；調(diào)用freq函數(shù)計算幅頻特性；調(diào)用plot函數(shù)畫出相應(yīng)曲線；最后輸出曲線，得出結(jié)果；3.2RL并聯(lián)電路程序設(shè)計圖3程序設(shè)計流程圖3.3程序調(diào)試結(jié)果 圖4頻率H1的響應(yīng) 圖5頻率H2的響應(yīng) 圖6頻率H3的響應(yīng)圖7頻率H4的響應(yīng)4結(jié)果分析4.1頻率響應(yīng)H1H1相頻曲線分析：由圖知H1相頻特性是一條下降的曲線，說明相角隨頻率增加而減小，其總值小于0。當(dāng)趨近于0時，相角趨近于0，當(dāng)趨近于無窮時，相角趨近于負(fù)90.H1幅頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，說明電壓傳輸系數(shù)的幅值隨的增加而減小，當(dāng)趨近于0時，幅值趨近于1，當(dāng)趨近于無窮時，幅值趨近于0。當(dāng)C越大，C上的電壓越大。顯示了電路的低通性。4.2頻率響應(yīng)H2H2相頻曲線分析：由圖知H2相頻曲線是一條下降的曲線，說明其相角隨頻率增加而減小，其值在0到90度之間。當(dāng)頻率趨近于0時，相角趨近于90度。當(dāng)頻率趨近于無窮時，相角趨近于0。H2幅頻曲線分析：該曲線是一條上升的曲線，說明電壓傳輸系數(shù)的幅值隨的增加而增大，當(dāng)頻率趨近于0時，幅值趨近于0，當(dāng)頻率趨近于無窮時，幅值趨近于1。4.3頻率響應(yīng)H3H3相頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，其相角隨頻率增加逐漸減小至0.H3幅頻曲線分析：該曲線是一條上升的曲線，其幅值隨頻率增加而趨近于1.4.4頻率響應(yīng)H4H4相頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，其相角隨頻率增加逐漸減小至0.H4幅頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，當(dāng)頻率趨近于0時，其幅值趨近于1.5心得體會通過對MATLAB的學(xué)習(xí)，我對這個軟件有了初步的認(rèn)識，掌握了基本的一些操作，并學(xué)會了用它解決數(shù)學(xué)和電路上的一些問題。MATLAB的功能很強大，幾乎可以解決我們目前遇到的所有問題，我們可以自己編寫程序函數(shù)，來解決更多的問題。但以我們目前的能力，我們只能解決小部分問題。也只能利用MATLAB的小部分的資源。在以后的學(xué)習(xí)中我們還要繼續(xù)學(xué)習(xí)其相關(guān)知識。其語法比C語言的限制要少，更方便，更自由。關(guān)于繪圖也比較簡便，幾條簡單的語句就能做出各種不同的圖形，但在本課題只畫了二維曲線，因此還要繼續(xù)學(xué)習(xí)其他的作圖方法。因為MATLAB擁有太多的函數(shù)，想在短時間內(nèi)就掌握是很困難的，所以我更應(yīng)該多學(xué)習(xí)多練習(xí)，在使用的過程中加深對函數(shù)的理解，最好能夠記住，并掌握，這樣就可以解決今后更多的問題。6參考文獻邱關(guān)源，羅先覺主編，電路，第五版，北京高等教育出版社，2006陳懷琛，吳大正，高西全主編，MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用，第三版，北京電子工業(yè)出版社，2006楊高波，元波編著精通Matlab7.0混合編程，北京電子工業(yè)出版社陳懷琛主編Matlab及其在理工課程中的應(yīng)用指南，西安電子科技大學(xué)出版社，2000李瀚蓀主編電路分析基礎(chǔ)高等教育出版社，20007附件：MATLAB程序頻率響應(yīng)H1的源程序r=2;c=0.5;fz=1;fm=[r*c1];w=0:0.01:25;g=freqs(fz,fm,w);x=angle(g);y=abs(g);subplot(2,1,1);plot(w,x*180/pi);xlabel('角頻率');ylabel('角度');grid;subplot(2,1,2);plot(w,y);xlable('角頻率');ylabel('abs(h)');grid;頻率響應(yīng)H2的源程序r=2;c=0.5;fz=[r*c0];fm=[r*c1];w=0:0.01:25;g=freqs(fz,fm,w);x=angle(g);y=abs(g);subplot(2,1,1);plot(w,x*180/pi);xlabel(`角頻率′)；ylabel(`角度′);grid;subplot(2,1,2);plo(w,y);xlable(`角頻率′)；ylabel(`abs(h)′);grid;H3和H4的頻率響應(yīng)的源程序clear,formatcompactR=2;L=2;w=0:0.00001:50;w0=R./L;wt=w./w0;H3jw=1./(1+w0./(j.*w));H4jw=1./(1+(j.*w)./w0);figure(1)subplot(2,1,1),plot(wt,abs(H3jw))grid,xlabel('w./w0'),ylabel('abs3(H)');subplot(2,1,2),semilogx(wt,angle(H3jw))grid,xlabel('w./w0'),ylabel('angle3(H)');figure(2)subplot(2,1,1),plot(wt,abs(H4jw))grid,xlabel('w./w0'),ylabel('abs4(H)');subplot(2,1,2),semilogx(wt,an