RLC电路的计算机仿真系统设计.doc

课程设计任务书 学年第 一 学期 学 院： 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： RLC电路的计算机仿真系统设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 电气工程系中心实验室 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 课 程 设 计 任 务 书 1．设计目的： 通过本课程设计，掌握《计算机仿真技术》课程要求的基本设计方法，掌握计算机仿真的基本原理及Simulink仿真的设计要点，学习应用MATLAB进行控制系统仿真，使学生具备对控制系统进行仿真和分析的能力；培养自动化专业学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决控制工程实际问题的实践能力。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1）设计内容 RLC电路如图1，已知，，。 图1 RLC电路图 试分别完成： （1）建立系统的状态空间模型和传递函数； （2）求系统的状态转移矩阵； （3）分析系统的能控性和能观性； （4）利用Lyapunov第二法分析系统的稳定性； （5）建立Simulink模型，并绘制其单位阶跃响应曲线； （6）利用Simulink模型，采用经典显式四阶Runge-Kutta方法求 和()。在积分步长分别取、、和时，比较Runge-Kutta算法的计算精度和数值计算的稳定性，并分析产生误差的原因。 2）设计要求 （1）以*.m文件格式编写matlab程序； （2）阶跃响应输出结果用曲线形式给出。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 按照设计任务书要求，完成课程设计说明书一份，程序清单和仿真结果，并按照规定格式打印装订。 课 程 设 计 任 务 书 4．主要参考文献： [1]肖田元 编著. 系统仿真导论（第2版）.北京：清华大学出版社，2010 [2]黄忠霖 编著. 控制系统MATLAB计算及仿真. 北京：国防工业出版社，2001 [3]薛定宇 编著. 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用. 北京：清华大学出版社，2003 [4]张晓华 编. 控制系统数字仿真与CAD. 北京：机械工业出版社，1999 5．设计成果形式及要求： 1）仿真设计计算过程； 2）仿真程序； 3）仿真结果。 6．工作计划及进度： 2014年1月6日 1月8 日 ~ 1月 9 1月 10 日 系主任审查意见： 签字： 年 月 日 一、概述 计算机辅助电路分析 已经成为电路原原理课程教学改革的一个重要方面。传统的电路分析中，在电路比较复杂，方程数目比较多得情况下，手工解决问题十分繁琐，并且传统的计算机语言编制的仿真程序冗长，可读性差，调试费时，大量的时间都被花在矩阵建立和图形的生成分析等烦琐易错的细节上。Rlc电路是电路课程和电路实验教学的重要内容，由于matlab软件具有很强的数值运算、符号运算和绘图功能，以及丰富的库函数、工具箱和仿真模块，在电路的分析和仿真中得到了广泛的应用，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面友好的用户环境，其强大的数值计算功能建立在向量、数组和矩阵的基础上，输出结果易于可视化。这两个特点为电路的仿真分析提供了一个合适的语言平台。Simulink是matlab的重要组件之一，它提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中无需书写大量的程序，只要通过简单直观的鼠标操作，就可以构造出复杂的仿真系统，从而提高了工作效率[1]。 二、similink电路仿真原理 1、实验设计原理分析 Simulink 是MATLAB 的一个重要