Matlab的電路應(yīng)用基礎(chǔ)[稻谷書(shū)屋]

1、王先鋒 2009-10-09 1知識(shí)借鑒 簡(jiǎn)介 安裝和使用 常用命令 電路上常用的方法 例題 2知識(shí)借鑒 MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 兩詞的前三個(gè)字母組合而成。那 是20世紀(jì)七十年代后期的事：時(shí)任美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主 任的Cleve Moler教授出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動(dòng)機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一 組調(diào)用庫(kù)程序的接口，此即萌芽狀態(tài)的MATLAB 。 在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、 模擬與數(shù)字通信、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書(shū)都把 MATLAB作為內(nèi)容。這幾乎成了九十年代教科書(shū)與舊版書(shū)籍的區(qū)別性 標(biāo)志。在那里，MATLAB

2、是攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須 掌握的基本工具。 在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟 件。在許多國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以 看到MATLAB的應(yīng)用 3知識(shí)借鑒 矩陣預(yù)算高等代數(shù)的幫手 數(shù)值解世界一流水平的數(shù)值計(jì)算函數(shù)庫(kù) 復(fù)雜方程，超越方程 模型庫(kù)電路，控制系統(tǒng) 圖形的表現(xiàn)力更多應(yīng)用見(jiàn)help 4知識(shí)借鑒 surfl(z); shading interp; colormap(pink); z=peaks(25); contour(z,16); colormap(hsv) x = 0:0.1:4; y = sin(x.2).*exp(-

3、x); stem(x,y) x = -2:.2:2; y = -1:.2:1; xx,yy = meshgrid(x,y); zz = xx.*exp(-xx.2-yy.2); px,py = gradient(zz,.2,.2); quiver(x,y,px,py,2); 5知識(shí)借鑒 安裝文件見(jiàn)ftp 啟動(dòng)MATLAB 6知識(shí)借鑒 命令窗口簡(jiǎn) 單的計(jì)算和命 令 M文件復(fù)雜 計(jì)算和函數(shù) 7知識(shí)借鑒 最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法 求 的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。 （1）用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi) 容 (12+2*(7-4)/32 （2）在上述表達(dá)式輸入完成后，按【Enter】 鍵，該

4、就指令被執(zhí)行。 （3）在指令執(zhí)行后，MATLAB指令窗中將顯 示以下結(jié)果。 ans = 2 2 3)47(212 2 3)47(212 2 3)47(212 8知識(shí)借鑒 輸入矩陣方法：用鍵盤上方括號(hào)“ ”代替矩陣?yán)ㄌ?hào)。 矩陣數(shù)據(jù)在方括號(hào)內(nèi)按行輸入，同一行相鄰元素用空格 （或逗號(hào)）隔開(kāi)，相鄰兩行用分號(hào)“；”隔開(kāi)。 例如： A=1 2 3 4;5,6,7,8;9 10 11 12 %輸出3行4列的矩陣A A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B = 1 2 3; 2 3 4; 3 4 5 B = 1 2 3 2 3 4 3 4 5 2 3)47(212 2 3)47(212

5、 9知識(shí)借鑒 1用命令sym定義矩陣(定義矩陣為字符串)： matrix = sym(a b c; Jack, Help Me!, NO WAY!, ) matrix = a b c Jack Help Me! NO WAY! 2用命令syms定義矩陣 先定義矩陣中的每一個(gè)元素為一個(gè)符號(hào)變量, 而后 像普通矩陣一樣輸入矩陣數(shù)據(jù)。 syms a b c d %輸出符號(hào)矩陣A A=a b;c d A = a, b c, d 2 3)47(212 2 3)47(212 10知識(shí)借鑒 clear x=3 7 4 5 %輸出4維行向量x x = 3 7 4 5 x(3) X=4 x(3) = 2 %更改

6、第三個(gè)元素 x = 3 7 2 5 注：x(i)表示向量x的第i個(gè)分量。 11知識(shí)借鑒 A=sym(1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12) A(1,2)=2 等差變量 z = 7:16 z = 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 若不希望公差為1，則可將所需公差直接至于4與13之間，例如： w = 7:3:16 %公差為3的等差數(shù)列 w = 7 10 13 16 指令格式指令功能指令格式指令功能 x(i)向量x的第i各分量A(i)矩陣A作為一維數(shù)組的第i各元素 A(i,j)矩陣A的(i,j)元A(:)矩陣A以一維數(shù)組的形式輸出 A(i,:)矩陣A的第i行A(i

7、:j,:)矩陣A的第i行到第j行元素組成的子矩陣 A(:,j)矩陣A的第j列 12知識(shí)借鑒 矩陣的轉(zhuǎn)置：A 矩陣的行列式： det(A) 注意：注意：在方陣的前提下，才可以作行列式 運(yùn)算。 13知識(shí)借鑒 z1= 3 + 4i z1 = 3.0000 + 4.0000i z2 = 1 + 2 * i%運(yùn)算符構(gòu)成的直角坐標(biāo)表示運(yùn)算符構(gòu)成的直角坐標(biāo)表示 法法 z3=2*exp(i*pi/6)%運(yùn)算符構(gòu)成的極坐標(biāo)表示法運(yùn)算符構(gòu)成的極坐標(biāo)表示法 z=z1*z2/z3 z2 = 1.0000 + 2.0000i z3 = 1.7321 + 1.0000i z = 0.3349 + 5.5801i 14知識(shí)

8、借鑒 復(fù)數(shù)矩陣Z的實(shí)部、虛部、模和相角 Z_real=real(Z) Z_imag=imag(Z) Z_magnitude=abs(Z) Z_phase=angle(Z)*180/pi 15知識(shí)借鑒 主要函數(shù)plot(x,y) x=-pi:0.05:pi; plot(x,sin(x).*cos(x) plot(x,sin(x).*cos(x),r) %紅色線條 plot(x,sin(x).*cos(x),-r*)% *符號(hào)畫(huà)的紅色虛線條 Hold on;%保持當(dāng)前圖形不變 Grid;%畫(huà)出網(wǎng)格 畫(huà)子圖：subplot(2,1,1); subplot(2,1,2); 16知識(shí)借鑒 17知識(shí)借鑒

9、t=0:pi/50:4*pi;%定義自變量取值數(shù)組定義自變量取值數(shù)組 y0=exp(-t/3);%計(jì)算與自變量相應(yīng)的計(jì)算與自變量相應(yīng)的y0數(shù)組數(shù)組 y=exp(-t/3).*sin(3*t); %計(jì)算與自變量相應(yīng)的計(jì)算與自變量相應(yīng)的y數(shù)組數(shù)組 plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b) %用不同顏色、線型繪制曲線用不同顏色、線型繪制曲線 grid%在在“坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙”畫(huà)小方格畫(huà)小方格 02468101214 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 18知識(shí)借鑒 求高次方程 求方程組 求微分方程 畫(huà)圖 19知識(shí)借鑒 例如解方程x4+3

10、2*x3-208*x2-1436*x+12286=0的根； sym2poly（）；獲得多項(xiàng)式的系數(shù) roots（sym2poly（）求解該系數(shù)下的多項(xiàng)式的根； 也可以直接用solve（y）來(lái)求解； syms x; y=x4+32*x3-208*x2-1436*x+12286; p=sym2poly(y) p = 1 32 -208 -1436 12286 roots(p) root=solve(y) ans=vpa(abs(solve(y),3)% 求絕對(duì)值同時(shí)保留三位小數(shù) 20知識(shí)借鑒 21知識(shí)借鑒 求解上面的方程 A=2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 1 -1 -2;1 4 -7

11、6; x=x1;x2;x3;x4 b=8;9;-5;0 X=Ab 如果A是一個(gè)方陣，那么是一個(gè)方陣，那么X = A B是矩陣方程是矩陣方程A X=B 的解的解參考矩陣除法參考矩陣除法 22知識(shí)借鑒 t,x = ode23 (xprime, tstart, tfinal xo, tol,trace) 或者 t,x = ode45 (xprime, tstart, tfinal xo, tol, trace) 參數(shù)依次為：表達(dá)式，邊界，初始條件 23知識(shí)借鑒 24知識(shí)借鑒 subplot(3, 1, 1); plot(t, PH(1:num),-r)%plot title(ph of the ke

12、y capacitor circuit) subplot(3, 1, 2); plot(t, Vi(1:num),-r)%plot title(Vin of the key capacitor circuit) subplot(3, 1, 3); plot(t, Vo(1:num),-r)%plot title(Vout of the key capacitor circuit) xlabel(Time, ms), ylabel(Output voltage) 25知識(shí)借鑒 01234567 0 0.5 1 ph of the key capacitor circuit 01234567 -1

13、0 0 10 Vin of the key capacitor circuit 01234567 -10 0 10 Vout of the key capacitor circuit Time, ms Output voltage 26知識(shí)借鑒 1. 【第二章第二章 2-4例例2.4.1】代碼：代碼： clear; R1=100; R2=1310; R3=2000; u=4e-5; Is=0.00005; alpha=80; A=1/R1+1/R2 -1/R2 0 0 0; -1/R2 1/R2 0 1 0; 0 0 1/R3 0 alpha; 0 1 -u 0 0; 1/R2 -1/R2 0

14、 0 -1; ; X=AIs; 0; 0; 0; 0 27知識(shí)借鑒 2. 【第二章 2-4 例2.4.2】代碼： clear; R1=2; R2=5; R3=4; R4=4; rm=4; gm=2; vs=60; 28知識(shí)借鑒 for n=1:1:100 R4=n; A=1/R1 -1/R1 0 0 -1 0 0; -1/R1 1/R1+1/R2+1/R3 -1/R3 -1/R2 0 0 0; gm -1/R3-gm 1/R3+1/R4 0 0 0 0; 0 -1/R2 0 1/R2 0 1 0; 1 0 0 0 0 0 0; 0 1/R3 -1/R3 0 0 0 -1; 0 0 0 1 0 0 -rm; X=A0; 0; 0; 0; vs; 0; 0; P(n)=X(3)*X(3)/R4; R(n)=R4; Gain(n)=X(3)/vs; end subplot(2, 1, 1); plot(R, P,-b); title(Power and Rload); xlabel(R, Ohm), ylabel(Power, watt); subplot(2, 1, 2);