信号处理仿真及应用实验指导书.DOCVIP

信号处理仿真及应用实验指导书 实验一 电路的建模与仿真 ——MATLAB程序设计 实验目的： 1、熟悉MATLAB命令和编辑、运行、调试环境； 2、编写M文件，实现电路仿真。 二、实验原理与方法：仿真RLC电路的响应，要求运用电路分析知识编写M文件，计算电流，并绘制出图形。 实验内容及步骤： 方法一：采用函数文件形式进行仿真（参考教材P18例子） 1、如下图所示电路的初始能量为零，t=0时刻，将一个25mA的直流源作用到电路上，其中电容C=0.1F，电感L=1H，电阻R=4，画出图中电感L支路上电流iL的图形。 列写出关于电感L支路上电流iL的微分方程 2、根据建模分析 3、进行MATLAB仿真建立M文件，运行求解微分方程 4、绘制电感支路电流图形 方法二、采用MATLAB函数dsolve进行仿真 1、运用电路分析知识建立电路模型 如上图所示电路的初始能量为零，t=0时刻，将一个25mA的直流源作用到电路上，其中电容C=25nF，电感L=25mH，电阻R=400（注意该参数与前面的参数不同）。列写出关于电感L支路上电流iL的微分方程 因为电路初始能量为0，而且电感上的电流不能突变，所以在开关打开瞬间电感上的电流电感上的电压又所以： （1） 根据电路图及基尔霍夫电流定律可得： （2） 其中，的表达式分别如下： ， （3） 在上式中，为电阻两端电压，同时也就是电容两端电压，又有如下式关系： （4） 将（3）式与（4）式依次代入（2）式，可得如下表达式： 2、进行MATLAB仿真建立M文件，运行求解微分方程 desolve：求解微分方程符号的一般指令，其通用格式为： 其中，eq1,eq2,…分别代表按序排列的不同微分方程，cond1、cond2分别代表微分方程式的初始条件，v代表微分方程中的独立变量（其默认独立变量为t）。此外指令中用到字母D，代表与独立变量有关的微分，例如：DiL代表式子：；如D后面跟有数字n，则代表进行n次微分，没有则为默认的一次微分。 3、绘制电感支路电流图形 ezplot：作图指令，专门用于函数作图，通用格式为： 其中，f代表函数，[min,max]代表函数中变量的范围。 在此例中t的范围很小，是为了观察iL在电路加上电流I的瞬间的变换情况。 实验思考： 1、基尔霍夫电流定律 2、命令行与M文件的区别 实验二 正弦稳态电路仿真 —— SIMULINK实现 一、实验目的：熟悉SIMULINK常用模块。建立含受控源的电路模型并进行仿真。 二、实验原理：仿真正弦稳态电路 三、实验内容及步骤： 1根据电路图建立SIMULINK电路模型 如图所示电路，已知C1=0.5F，R2=R3=2，L4=1H，Us=10cost，Is(t)=5cos2t，求b，d两点间的电压 2建立SIMULINK电路模型 新建一个名为sy02.mdl的仿真模型文件，需要选用以下模块并设置其参数 VC Voltage Source模块：位于SimPowerSystems节点下的Electrical Sources模块库内，代表一个理想交流电压源 AC Current Source 模块：位于SimPowerSystems节点下的Electrical Sources模块库内，代表一个理想交流电压源。 Voltage Measurement 模块：位于SimPowerSystems节点下的Measurements模块库内，用于测量所在支路的电压值。 Scope 模块：位于Simulink节点下的Sink模块库内，用于显示输出图形，功能相当于一个示波器。 Series RLC Branch模块：基本电路 为了观察运行仿真后的输出结果，还应将模型编辑窗口菜单栏中“Simulation/ Simulation Parameters…项”的“Solver选项卡”中所含的“Start time参数”设置为0，“Stop time 参数”设置为20，这样可以使得仿真时间从0s到20s 此外还需要双击“Scope”模块图标，在弹出的“示波器”显示图框中单击parameters图标，将打开的对话框“Data history”页中的“Limit data points to last”选中，将其参数改为50000。这是为了“示波器”保存足够的显示数据。应注意的是该参数值的设置越大所占用的内存越大，会影响到仿真的速度，所以选择参数时应适当，够用即