基于MATLAB的一阶动态电路特性分析

1、课程设计任务书学生姓名: 专业班级：指导教师： 工作单位：题 目:基于MATLAB的一阶动态电路特性分析初始条件:MATLAB软件 微机要求完成的任务: 1、以RC串联电路为例绘出u（t），u（t),i(t),p（t),p（t）波形,以RL并联电路的零输入响应为例汇出i（t），i（t),u（t），p（t），p(t）的波形;2、以RC串联电路的直流激励的零状态响应为例绘出u（t)，u（t)，i（t）,p（t）,p（t），p（t)波形,RL并联电路的,，；3、以RC串联电路的直流激励的全响应为例绘出u（t）,u(t),i(t）波形，RL并联电路的i（t),i（t)，u(t)波形;4、以RC串联电路

2、的正弦激励的零状态响应为例绘出u（t），u（t），i（t）,u(t)波形,RL并联的i（t)，i（t），u(t）,i（t）波形;5、以RC串联电路的冲激响应为例绘出u(t), i（t）波形，RL并联电路的i(t), u（t）波形;6、撰写MATLAB课程设计说明书。时间安排： 学习MATLAB语言的概况 第1天学习MATLAB语言的基本知识 第2、3天学习MATLAB语言的应用环境，调试命令，绘图能力 第4、5天课程设计 第69天答辩 第10天指导教师签名: 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日Matlab应用实践课程设计目录摘要IAbstractII1绪论12 MATLAB内容简

3、介22。1 MATLAB语言功能22。2 MATLAB语言特点和开发环境23 RC串联电路及RL并联电路的零输入响应43。1 RC串联电路的零输入响应43.2 RC并联电路的零输入响应54 RC串联及RL并联电路的直流激励的零状态响应84。1 RC串联电路的直流激励的零状态响应84。2 RL并联电路的直流激励的零状态响应95 RC串联及RL并联电路的直流激励的全响应125。1 RC串联电路的直流激励的全响应125。2 RL并联电路的直流激励的全响应135。3 全响应波形分解156 RC串联电路及RL并联电路的正弦激励的零状态响应176。1 RC串联电路的正弦激励的零状态响应176。2 RL并联

4、电路的正弦激励的零状态响应186。3 零状态响应分解为暂态分量与稳态分量之和207 RC串联电路及RL并联电路的冲激响应217.1 RC串联电路的冲激响应217.2 RL并联电路的冲激响应22结论24参考文献25附录26摘要MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。MATLAB在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。Simulink是MATLAB软件的扩展,它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包.MATLAB具有强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能.其中系统的仿真（Simulink)工具箱是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面.在这个环境中,用户可

5、以完成面向框图系统仿真的全部过程，并且更加直观和准确地达到仿真的目标。本文主要介绍基于MATLAB的一阶动态电路特性分析。关键字：MATLAB；仿真；图形处理;一阶动态电路。AbstractMATLAB， and Mathematica， Maple， and known as the three major mathematical software. It is the application of technology in mathematics classes in numerical computing software, second to none。 Simulink is a

6、n extension of MATLAB software， which is the realization of dynamic system modeling and simulation of a package. MATLAB has a powerful graphics processing capabilities, symbolic computing and numerical computing functions。 One system simulation （Simulink） toolbox from the bottom of the development o

7、f a complete simulation environment and the graphical interface. In this environment， the user can complete system simulation block diagram for the entire process and achieve a more intuitive and accurate simulation of goal。In this paper, MATLABbased first-order characteristics of dynamic circuits。K

8、eywords： MATLAB；Simulation;Graphics；First Order Circuit.II1绪论在科学技术飞速发展的今天，计算机正扮演着愈来愈重要的角色。在进行科学研究与工程应用的过程中,科技人员往往会遇到大量繁重的数学运算和数值分析，传统的高级语言Basic、Fortran 及C 语言等虽然能在一定程度上减轻计算量，但它们均要求应用人员具有较强的编程能力和对算法有深入的研究。另外,在运用这些高级语言进行计算结果的可视化分析及图形处理方面，对非计算机专业的普通用户来说,仍存在着一定的难度。MATLAB 正是在这一应用要求背景下产生的数学类科技应用软件。它具有的顶尖的数

9、值计算功能、强大的图形可视化功能及简洁易学的“科学便捷式”工作环境和编程语言,从根本上满足了科技人员对工程数学计算的要求，并将科技人员从繁重的数学运算中解放出来,因而越来越受到广大科技工作者的普遍欢迎1。MATLAB 是matrix 和laboratory 前三个字母的缩写，意思是“矩阵实验室"，是MathWorks 公司推出的数学类科技应用软件.其Dos 版本(MATLAB 1。0）发行于1984 年，现已推出了Windows 版本（MATLAB 5.3）.经过十多年的不断发展与完善，MATLAB 已发展成为由MATLAB 语言、MATLAB 工作环境、MATLAB 图形处理系统、

10、MATLAB 数学函数库和MATLAB 应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统。MATLAB 由“主包”和三十多个扩展功能和应用学科性的工具箱（Toolboxs）组成.MATLAB 语言是以矩阵计算为基础的程序设计语言，语法规则简单易学，用户不用花太多时间即可掌握其编程技巧。其指令格式与教科书中的数学表达式非常相近，用MATLAB 编写程序尤如在便笺上列写公式和求解，因而被称为“便笺式”的编程语言.另外,MATLAB 还具有功能丰富和完备的数学函数库及工具箱，大量繁杂的数学运算和分析可通过调用MATLAB 函数直接求解，大大提高了编程效率，其程序编译和执

11、行速度远远超过了传统的C 和Fortran 语言,因而用MATLAB 编写程序，往往可以达到事半功倍的效果。在图形处理方面，MATLAB 可以给数据以二维、三维乃至四维的直观表现,并在图形色彩、视角、品性等方面具有较强的渲染和控制能力,使科技人员对大量原始数据的分析变得轻松和得心应手。正是由于 MATLAB 在数值计算及符号计算等方面的强大功能，使MATLAB一路领先，成为数学类科技应用软件中的佼佼者。目前,MATLAB 已成为国际上公认的最优秀的科技应用软件.MATLAB 的上述特点,使它深受工程技术人员及科技专家的欢迎，并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础

12、软件.2 MATLAB内容简介2.1 MATLAB语言功能MATLAB功能丰富，可扩展性强.MATLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分的功能。基本部分包括:矩阵的运算和各种变换;代数和超越方程的求解；数据处理和傅立叶变换；数值部分等等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句辩称的各种子程序集,用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。MATLAB 具有以下基本功能：(1）数值计算功能；（2）符号计算功能；(3）图形处理及可视化功能；（3）可视化建模及动态仿真功能。2。2 MATLAB语言特点和开发环境MATLAB作为一种科学计算

13、的高级语言之所以受欢迎，就是因为它有丰富的函数资源和工具箱资源，编程人员可以根据自己的需要选择函数，而无需再去编写大量繁琐的程序代码,从而减轻了编程人员的工作负担。被称为第四代编程语言的MATLAB最大的特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的开发环境。具体地说MATLAB主要有以下特点：（1）库函数资源丰富数百种库函数大大减轻了用户子程序的编写工作量，也避免了一些不必要的错误，因而用户也不必担心程序的可靠性问题。（2)语言精炼，代码灵活MATLAB的编程语言符合人们的思维习惯,对代码的书写也没有特别严格的控制,语言精炼，程序的亢余度非常小。（3)运算符多而灵活MATLAB的内核是用c语言编写的

14、,它为用户提供了和C语言一样多的运算符,用户运用这些运算符可以使程序更加简炼。（4)面向对象，控制功能优良MATLAB在5x各版本中优化了数据结构，使得程序的结构化控制更精良，面向对象的功能更加友善。特别是当前的70版,在可视化编程方面比以前的版本又有了更大的提高,使界面编程更方便、自由.（5)程序设计自由MATLAB70版支持长变量名达到63个字符，用户可以不对矩阵进行预定义就使用，变量和数组的应用也有了很大的扩展,这为用户编写程序提供了更大的自由度，使编程更加简单、方便。(6)图形功能强大在很多程序语言中，绘制图形是一件很麻烦的事情。但在MATLAB中，只需调用相应的绘图函数即可，既方便又

15、迅速。随着硬件的发展和MATLAB70推出，MATLAB的图形功能更好，可视化编程能力得到更进一步的提高。（7）程序的兼容性好MATLAB可以在各种PC机、大型计算机和各种操作系统上运行。（8）源代码开放MATLAB的最重要的特点是源代码的开放性,除了内部函数，所有的MATLAB核心文件和工具箱文件都完全开放，都可渎可改。用户对源文件修改就可以生成适合自己的源代码文件。（9)形形色色的工具箱凡有工具箱的软件大都分为两大部分,就是核心部分和形形色色的工具箱.MATLAB有数百个核心内部函数，数十个形形色色的工具箱。工具箱大致可以分为两大类,类是学科性工具箱，另一类是功能性工具箱。学科性工具箱大都

16、涵盖了本学科所有的已有的基本概念和基本运算，大都十分专业。如符号数学工具箱，简直就是一个高等数学、工程数学解题器。极限、导数、微分、积分、级数运算与展开、微分方程求解、Laplace变换等应有尽有.还有控制系统、信号处理、模糊逻辑、神经网络、小波分析、统计；优化、金融预测等工具箱，无一不是非常优秀的运算工具。这些工具箱都可以添加自己根据需要编写的函数，用户可以不断更新自己的工具箱,使之更适合于自己的研究和计算3 RC串联电路及RL并联电路的零输入响应动态电路中无外施激励电源，仅由动态元件初始储能所产生的响应，称为动态电路的零输入响应。3.1 RC串联电路的零输入响应在图3。1所示的RC电路中,

17、开关S打向2前,电容C充电，。当开关S打向2后，电压，电容储存的能量将通过电阻以热能的形式释放出来【2】.图3.1 RC电路的零输入响应此时可知RC电路零输入时电路中的电流为；电阻上的电压为；电阻和电容上所消耗的功率为,.第一步定参数，所用语句为:“U0=2;R=2；C=0.5； U1=3；R1=3；C1=0。5；%输入给定参数", U0=2；R=2；C=0.5;为参数1，U1=3;R1=3；C1=0。5为参数2第二步确定坐标的起点、终点，间隔,其语句为“t=0：0。05：1。5；”第三步是用matlab语言描述各式，其语句为“I=U0/Rexp(t/(RC)；I1=U0/R1*ex

18、p（t/(R1*C1)）； 计算电容和电阻电流值Uc=U0exp（t/（R*C）；Ur=U0exp（t/(R*C）;Uc1=U0exp（-t/（R1C1)）；Ur1=U0exp(t/(R1*C1）；%计算电容和电阻电压值Pc=U0*U0/Rexp(-2*t/（R*C);Pr=U0U0/Rexp（2t/（R*C）；Pc1=U0U0/R1exp（2t/（R1*C1);Pr1=U0*U0/R*exp（2*t/(R1*C1）); %计算电容和电阻功率值"最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下:图3。2 RC串联电路零输入响应特性曲线线1（下)代表参数1下的特性曲线，

19、线2(上）代表参数2下的特性曲线.3.2 RC并联电路的零输入响应在图2.3所示的RL电路中,开关S动作之前，电压和电流已恒定不变,电感中有电流.在t=0时开关由1打到2,具有初始电流的电感L和电阻R相连接,构成一个闭合回路.图3。3 RL电路的零输入响应此时可知RL电路零输入时电路中的电压为;电感上的电流为;电阻和电感上所消耗的功率为，。由此可画出其响应特性曲线。第一步定参数,所用语句为：“U0=2；R=2；C=0。5； U1=3;R1=3；C1=0。5；输入给定参数”， U0=2;R=2；C=0。5；为参数1，U1=3；R1=3；C1=0.5为参数2第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句

20、为“t=0:0。05：1。5；"第三步是用matlab语言描述各式，其语句为IL1=I0exp（-tR/L）;IL2=I1exp（tR/L）;Ir1=I0*exp（tR/L)；Ir2=I1exp(-t*R/L)；电感和电阻电流值U1=I0Rexp(t*R/L）；U2=I1*Rexp(tR/L）；%电感和电阻电压值PL1=I02Rexp（-2tR/L)；PL2=I12R*exp（2tR/L）；Pr1=I02Rexp(2*t*R/L)；Pr2=I12*Rexp（-2tR/L）; 电感和电阻功率值”最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下：图3。4 RL并联电路零输

21、入响应特性曲线线1（下)代表参数1下的特性曲线，线2（上）代表参数2下的特性曲线。4 RC串联及RL并联电路的直流激励的零状态响应零状态响应就是电路在零初始状态下（动态元件初始储能为零）由外施激励引起的响应.4.1 RC串联电路的直流激励的零状态响应在图3。1所示的RC串联电路中，开关S闭合前电路处于零初始状态,即。在t=0时刻,开关S闭合,电路接入直流电压源。根据KVL，有。图4。1 RC电路零状态响应此时可知RC电路零状态时电路中的电流为；电阻上的电压为，电容上的电压为；电阻和电容上所消耗的功率为,。由此可画出其响应特性曲线.第一步定参数,所用语句为：“U0=2；R=2；C=0.5； U1

22、=3；R1=3；C1=0.5;输入给定参数”， U0=2；R=2；C=0.5；为参数1,U1=3；R1=3;C1=0。5为参数2第二步确定坐标的起点、终点，间隔,其语句为“t=0：0。05：10；”第三步是用matlab语言描述各式，其语句为“I1=Us/R*exp(t/（RC）)；I2=Us1/R*exp（t/(RC)）; 电容和电阻电流值Uc1=Us（1exp（-t/（R*C）；Uc2=Us1（1exp（-t/（R*C）;Ur1=Usexp(-t/(RC）；Ur2=Us1exp(t/(RC)）;电容和电阻电压值Pc1=Us2/R（exp（t/（RC）exp（2*t/（RC）)；Pc2=Us

23、12/R(exp（t/(RC）exp(2*t/(R*C）);Pr1=Us2/Rexp（-2t/（R*C）；Pr2=Us12/Rexp（2t/（RC）) 电容和电阻功率值”最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下：图4。2 RC串联电路直流激励的零状态响应特性曲线线1(下)代表参数1下的特性曲线,线2(上)代表参数2下的特性曲线。4。2 RL并联电路的直流激励的零状态响应在图3。3所示的RL电路中，直流电流源的电流为，在开关打开前电感中的电流为零。开关打开后，电路的响应为零状态响应。注意到换路后与串联的等效电路扔为，则电路的微分方程为,初始条件为。图4。3 RL电路的零状

24、态响应此时可知RL电路零状态时电路中的电压为;电感上的电流为，电阻上的电流为;电阻和电感上所消耗的功率为，【3】。由此可画出其响应特性曲线.第一步定参数，所用语句为：“U0=2；R=2；C=0。5； U1=3;R1=3；C1=0。5；输入给定参数"， U0=2；R=2；C=0。5;为参数1，U1=3;R1=3；C1=0。5为参数2第二步确定坐标的起点、终点，间隔,其语句为“t=0:0。05:1。5；"第三步是用matlab语言描述各式，其语句为IL1=Is（1-exp（tR/L）；IL2=Is1（1-exp(t*R/L)）;Ir1=Is*exp(-tR/L）；Ir2=Is1

25、exp（t*R/L)；电感和电阻电流值U1=IsR*exp（-t*R/L）;U2=Is1R*exp（-t*R/L）；%电感和电阻电压值PL1=Is2*R（exp(-tR/L）exp（2tR/L）；PL2=Is12*R(exp（-t*R/L)exp(-2t*R/L）);Pr1=Is2R*exp(2tR/L);Pr2=Is12Rexp（2tR/L）; 电感和电阻功率值"最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下：图4。4 RL并联电路直流激励的零状态响应特性曲线线1(下)代表参数1下的特性曲线，线2（上)代表参数2下的特性曲线。5 RC串联及RL并联电路的直流激励的

26、全响应当一个非零初始状态的一阶电路受到激励是,电路的响应称为一阶电路的全响应。5.1 RC串联电路的直流激励的全响应在图4。1所示的RC串联电路为已充电的电容经过电阻接到直流电压源。设电容原有电压，开关S闭合后，根据KVL有，初始条件为.图5。1 RC串联电路的全响应此时可知RC电路全响应时电路中的电流为；电阻上的电压为，电容上的电压为；由此可画出其响应特性曲线。第一步定参数，所用语句为：“U0=2；Us=3；R=2；C=0。5； U1=2.5;Us1=3；R1=3;C1=0.5；输入给定参数”，前为参数1，后为参数2第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句为“t=0：0。1：5；”第三步是用

27、matlab语言描述各式，其语句为“I1=（UsU0）/R*exp（-t/(RC)）；I2=（Us1-U1）/Rexp(t/（RC）; 电容和电阻电流值Uc1=U0*exp（t/（RC)）+Us(1-exp(t/（RC）)）；Uc2=U1exp（-t/（RC)）+Us1*（1exp（t/（R*C)；Ur1=Us*exp(t/（RC)）U0*exp(t/（RC）；Ur2=Us1*exp（t/(RC）)U1*exp（t/（RC）%电容和电阻电压值最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下:线1为上图上线，中图和下图下线。图5。2 RC串联电路的直流激励的全响应的特性曲线线1代

28、表参数1下的特性曲线,线2代表参数2下的特性曲线。5.2 RL并联电路的直流激励的全响应在图4.3所示的RL并联电路为已充电的电感与电阻并联接到直流电压源.设电感原有电流，开关S闭合后,与不相等，电路的响应为全响应。线1为上图上线,中图和下图下线.图5。3 RL并联电路全响应此时可知RL电路全响应时电路中的电压为;电感上的电流为,电阻上的电流为.由此可画出其响应特性曲线。第一步定参数,所用语句为：“I0=2;Is=3;R=2；L=0.5；I1=2.5；Is1=3；R1=3；L1=0。5； 输入给定参数”，前为参数1,后为参数2.第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句为“t=0:0。01：1。

29、5；”第三步是用matlab语言描述各式,其语句为IL1=I0*exp（tR/L）+Is*（1exp（tR/L）)；IL2=I1exp（tR/L）+Is1*(1-exp（tR/L)）；Ir1=Isexp（tR/L)I0*exp（tR/L）；Ir2=Is1exp（tR/L）I1exp（tR/L);%电感和电阻电流值U1=（IsI0）*R*exp（tR/L）;U2=（Is1I1）Rexp（t*R/L）；电感和电阻电压值最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下：图5.4 RL并联电路的直流激励的全响应的特性曲线线1代表参数1下的特性曲线,线2代表参数2下的特性曲线。5。3 全

30、响应波形分解全响应波形可分解为下列二种形式：全响应=零输入响应+零状态响应,即,.全响应=暂态分量+稳态分量，,【4】。第一步定参数，所用语句为U0=2。5;Us=3。5；I0=2；Is=3；R=2；L=0。5；C=1; 输入给定参数第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句为“t=0：0。01：10；”第三步是用matlab语言描述各式，其语句为IL=I0exp(tR/L)+Is（1-exp（tR/L）);IL1=I0exp(t*R/L）；IL2=Is*（1-exp(-tR/L）;IL3=Is; IL4=(I0-Is）*exp（-tR/L）；计算电感和电阻电流值Uc=U0exp（-t/（R*C

31、)+Us（1exp（t/（RC）；Uc1=U0*exp(t/（R*C）； Uc2=Us（1exp(t/（R*C）；Uc3=Us； Uc4=（U0Us）*exp（t/(RC)）；%计算电感和电阻电压值最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下：图5.5全响应波形分解线1代表全响应特性曲线,线2代表零输入或暂态特性曲线，线3代表零状态或稳态.6 RC串联电路及RL并联电路的正弦激励的零状态响应RC串联电路及RL并联电路的正弦激励的零状态响应与直流激励的零状态响应电路图一致，只是电压源与电流源改成正弦激励的电压源或电流源。6.1 RC串联电路的正弦激励的零状态响应 外施激励为正

32、弦电压源，根据KVL，方程的通解为,由非齐次方程的特解和对应的齐次方程的通解两个分量组成,不难求得，其中。再代入初始值,可求得。从而，【5】.图6.1即为RC串联的正弦激励的零状态响应波形.第一步定参数,所用语句为Usm=2；w=pi；R=2；C=0.5；h=atan（wCR）；z=sqrt(w*R*C）2+1）； 输入给定参数第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句为“t=0：0。01:4；”第三步是用matlab语言描述各式，其语句为“I=Ur/R；I1=Ur1/R;I2=Ur2/R 电流值Us=Usmcos(w*t+pi/2）；Uc=Usm/zcos(w*t+pi/2-h)-Usm/z*

33、cos（pi/2h）exp（t/（RC)）；Uc1=Usm/zcos（pi/2-h）*exp（t/（RC）;Uc2=Usm/zcos（wt+pi/2h);Ur=1/(R*C）*Usm/zcos（pi/2h)exp(t/（R*C）Usm*sin(h）sin(wt+pi/2h）;Ur1=1/(R*C）Usm/z*cos（pi/2-h)exp（t/（R*C)）；Ur2=Usmsin(h）*sin(w*t+pi/2h）；%电容和电阻电压值及其分解电压.最后使用画图函数figure和subplot函数。图6.1 RC串联的正弦激励的零状态响应波形6。2 RL并联电路的正弦激励的零状态响应外施激励为正弦电

34、压源,根据KVL，,方程的通解为，由非齐次方程的特解和对应的齐次方程的通解两个分量组成，不难求得，,其中。再代入初始值，可求得。从而，.图6。2即为RL并联的正弦激励的零状态响应波形.第一步定参数，所用语句为Ism=2；w=pi；R=2;L=0.5;h=atan(w*L/R）；z=sqrt（w*L）2+R2)； 输入给定参数第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句为“t=0：0.01：4；"第三步是用matlab语言描述各式,其语句为Is=Ismcos（w*t+pi/2）；IL=IsmR/zcos（w*t+pi/2h)-IsmR/zcos（pi/2h)exp（-tR/L）;IL1=I

35、smR/zcos（wt+pi/2h）；IL2=IsmR/zcos（pi/2h)exp(t*R/L）；Ir=R*Ism/zcos（pi/2h）exp(tR/L）-wLIsm/z*sin(w*t+pi/2h）；Ir1=RIsm/zcos（pi/2h）*exp(t*R/L）；Ir2=wL*Ism/zsin（w*t+pi/2h）;电感和电阻电流值及其分解电流.U=IrR；U1=Ir1R；U2=Ir2*R；电压值最后使用画图函数figure和subplot函数。图6。2 RL并联的正弦激励的零状态响应波形6。3 零状态响应分解为暂态分量与稳态分量之和因为，从中可以看出前一个分量是一个稳态分量，不随时间增

36、长而衰减,后一个分量是一个随时间增长而衰减的暂态分量。同理，根据的表达式也可以得出同样的结论，前一个分量是稳态分量,后一个分量是暂态分量。第一步定参数,所用语句为Usm=3；Ism=2；w=pi；R=2;C=0.5;L=0.5；h1=atan（wRC）；h2=atan（wL/R);z1=sqrt（w*RC）2+1)；z2=sqrt（wL)2+R2）； 输入给定参数第二步确定坐标的起点、终点，间隔,其语句为“t=0：0。01：4；"第三步是用matlab语言描述各式，其语句为IL=IsmR/z2cos(w*t+pi/2h2）IsmR/z2*cos(pi/2-h2）exp（tR/L）；I

37、L1=IsmR/z2*cos(wt+pi/2h2）；IL2=-IsmR/z2cos（pi/2h2）exp(tR/L）;电流值Uc=Usm/z1cos（wt+pi/2h1）Usm/z1cos(pi/2h1）*exp(t/（R*C)）;Uc1=Usm/z1cos(pi/2h1）exp（-t/（RC）;Uc2=Usm/z1cos(wt+pi/2-h1）；电压值最后使用画图函数figure和subplot函数。得到其波形如下:图6。3 和分解为暂态分量和稳态分量的波形图7 RC串联电路及RL并联电路的冲激响应电路对于单位冲击函数激励的零状态响应称为单位冲激响应。单位冲激函数也是一种奇异函数，可定义为（

38、当t0)单位冲激函数又称为函数。它在t0处为零,但在t=0处为奇异的。7。1 RC串联电路的冲激响应图7。1为一个在单位冲激电流激励下的RC电路.根据KVL有,而.图7。1 RC电路的冲激响应为了求的值，把上式在0至0+时间间隔内积分，得上式左方第二个积分仅在为冲激函数时才不为零。当时，冲激电流源相当于开路,所以当时的电容电压为。由此可画出其响应特性曲线。第一步定参数,所用语句为：R=2；C=0。5; 输入给定参数第二步确定坐标的起点、终点，间隔,其语句为“t=0：0.01:4；”第三步是用matlab语言描述各式，其语句为Uc=1/（RC)*exp（-t/(RC）;I=1/(R2C)*exp

39、(-t/（R*C)）；最后使用画图函数figure和subplot函数。如图7。2。图7.2 RC串联电路的冲激响应7.2 RL并联电路的冲激响应用相同的分析方法，可求得图6。3所示RL电路在时单位冲激电压激励下的零状态响应为。而时的表达式则为。图7。3 RL电路的冲激响应由于电感电流在t=0时发生了跃变,所以电感电压为.由此可画出其响应特性曲线.第一步定参数，所用语句为：R=2;L=0。5； 输入给定参数第二步确定坐标的起点、终点，间隔，其语句为“t=0:0。01:4；”第三步是用matlab语言描述各式，其语句为IL=R/Lexp（t*R/L）;U=R2/Lexp(tR/L）；最后使用画图

40、函数figure和subplot函数.如图7.4.图7.4 RL并联电路的冲激响应结论在本次课程设计中，我学会了很多,例如会强迫自己动手,整合思路，查找资料，为己所用.平时所学的理论知识只是基础,真正应用软件做设计的时候才能知道自己的局限性.一味停留在老师的教学中自己能做的实在是少之又少.老师只是在较高的层次上为自己的学习指明道路，为数字信号处理的整体概念指出思路.至于具体的某个程序要怎么编写，某个新后要怎么处理,不可能手把手的交给自己。所以就应该学会利用资料,首先就是互联网，然后是图书馆。由于本次课设的时间限制,最合理的资料应该是互联网,快速,方便。搜集到资料以后不能照抄，应该仔细阅读，读懂

41、，然后根据自己的要求改变参数。总之,只有知道怎么自己学习，才能知道怎么自己动手.还有就是，在具体的方面，我的收获是了解了MATLAB这个软件,熟悉了MATLAB在数字信号处理过程中的应用，并能正确地运用它对语音信号进行采样、设计滤波器、分析频谱特性等。能将之前所学的理论知识和这次的设计及仿真结合起来，掌握了滤波器的设计和正确使用，加深了对数字信号处理的理解。比如之前对时域,频域,FFT等概念只是有了抽象上的了解，并没有很深刻的掌握，通过这次的反复利用，加深了理解和印象.对于FIR并不知道各种滤波器到底怎么用，到底有什么不同,这次设计把这些滤波器全都利用了一遍，实在是获益匪浅。参考文献1 陈怀琛

42、，吴大正,高西全。MATLAB及在电子信息课程中的应用Z。 北京：电子工业出版社，20052 刘泉,江雪梅。信号与系统Z。 北京:高等教育出版社，20063 刘泉,阙大顺,郭志强。数字信号处理原理与实现Z. 北京：电子工业出版社，20094 梁虹. 信号与系统分析及MATLAB实现Z。 北京:电子工业出版社，20025 罗建军。 MATLAB教程Z。 北京：电子工业出版社，2005附录源程序1，RC串联零输入响应U0=2；R=2;C=0.5； %输入给定参数U1=3；R1=3；C1=0。5;输入给定参数t=0：0。1:5；%确定时间范围Uc1=U0*exp（-t/（RC）)；Uc2=U1exp

43、（-t/（R*C）； 计算电容电压值Ur1=U0*exp（t/（RC）;Ur2=U1exp（-t/(RC）； 计算电阻电压值I1=U0/Rexp(t/（RC)）;I2=U1/Rexp(-t/（RC);%计算电流值Pc1=U02/Rexp（2t/(RC）;Pc2=U12/Rexp(2*t/（RC)；计算电容功率值Pr1=U02/Rexp（-2*t/(RC）；Pr2=U12/Rexp（2t/（RC）)；计算电阻功率值figuresubplot（5，1,1）;plot(t,Uc1，t，Uc2） title（'Uc(t）的波形图)subplot（5,1，2）；plot（t，Ur1,t，Ur2)

44、title（Ur（t)的波形图）subplot（5，1，3）;plot（t，I1,t,I2)title（'I（t）的波形图'）subplot（5，1,4）；plot（t，Pc1，t，Pc2)title（Pc（t）的波形图'）subplot（5，1，5)；plot(t，Pr1，t,Pr2）title（'Pr（t）的波形图）2,RL并联零输入响应I0=2;R=2;L=0。5; 输入给定参数I1=3；R1=3;L1=0。5；输入给定参数t=0:0.05:1。5；确定时间范围IL1=I0*exp(t*R/L）；IL2=I1*exp(-tR/L）；%计算电感电流值Ir1=

45、I0*exp（tR/L）；Ir2=I1*exp（t*R/L);%计算电阻电流值U1=I0Rexp(tR/L）；U2=I1*Rexp（t*R/L）；计算电压值PL1=I02R*exp（-2t*R/L);PL2=I12Rexp（-2t*R/L）；计算电感功率值Pr1=I02*Rexp(2*tR/L）;Pr2=I12Rexp（2tR/L）;计算电阻功率值figure(1）subplot（5，1，1)；plot（t，IL1，t，IL2) title('IL（t）的波形图）subplot（5，1，2）；plot（t,Ir1，t,Ir2）title(Ir（t)的波形图)subplot（5，1，3)

46、;plot（t，U1,t，U2)title('U（t)的波形图')subplot（5，1,4)；plot（t,PL1，t,PL2）title(PL（t)的波形图'）subplot(5，1，5)；plot(t，Pr1，t，Pr2)title(Pr（t）的波形图'）3，RC串联零状态响应Us=2；R=2;C=0。5； 输入给定参数Us1=3；R1=3；C1=0.5；t=0：0。1：10;Uc1=Us(1-exp（t/（R*C)）；Uc2=Us1（1-exp（t/（R*C）;Ur1=Usexp（t/（RC）);Ur2=Us1exp（t/（R*C）)；I1=Us/Rex

47、p（t/（RC）;I2=Us1/Rexp（-t/（RC）；Pc1=Us2/R(exp（t/（R*C)exp（2t/(RC）)）；Pc2=Us12/R*(exp（-t/（RC）exp（-2*t/(R*C)）)；Pr1=Us2/R*exp(2*t/（RC）;Pr2=Us12/R*exp(2t/（RC）；figuresubplot（5，1，1);plot(t，Uc1,t，Uc2) title（'Uc（t)的波形图）subplot（5，1，2）；plot(t,Ur1,t，Ur2）title('Ur(t)的波形图'）subplot（5，1，3）;plot（t,I1，t，I2）ti

48、tle('I（t）的波形图)subplot（5，1,4）；plot（t,Pc1,t，Pc2）title(Pc（t)的波形图）subplot(5,1,5)；plot(t，Pr1，t,Pr2）title（'Pr（t）的波形图'）4,RL并联零状态响应Is=2;R=2;L=0。5； %输入给定参数Is1=3;R1=3；L1=0。5；t=0：0。05：1。5；IL1=Is*（1exp（tR/L）;IL2=Is1(1exp（tR/L）；Ir1=Is*exp（-tR/L);Ir2=Is1exp（t*R/L）；U1=IsR*exp（-tR/L）；U2=Is1Rexp（-tR/L）；P

49、L1=Is2R*(exp（tR/L）exp(-2*tR/L);PL2=Is12*R*（exp（tR/L）exp（-2tR/L）；Pr1=Is2*Rexp（2t*R/L）；Pr2=Is12Rexp（2*tR/L)；figuresubplot(5,1，1)；plot（t,IL1，t，IL2） title（'IL（t)的波形图）subplot（5,1，2）;plot（t,Ir1，t,Ir2）title（'Ir(t）的波形图)subplot(5，1，3);plot(t，U1，t,U2）title(U(t）的波形图'）subplot（5，1，4）；plot（t，PL1，t，PL2

50、）title（'PL(t）的波形图）subplot（5，1,5);plot（t，Pr1,t，Pr2)title（'Pr(t）的波形图)5，RC串联全响应U0=2；Us=3;R=2；C=0.5; 输入给定参数U1=2。5；Us1=3;R1=3;C1=0。5；t=0：0.1：5；Uc1=U0exp（-t/（RC）)+Us（1exp（t/（RC)）；Uc2=U1*exp(t/（RC）+Us1（1exp（t/(RC）)；Ur1=Us*exp（t/（RC)）U0exp（t/（RC）)；Ur2=Us1exp(t/(R*C)）U1*exp（t/（R*C）)；I1=（UsU0)/Rexp(-t

51、/(RC）);I2=(Us1U1）/Rexp(t/(RC)）；figure（1）subplot（3，1，1)；plot(t，Uc1，t,Uc2） title（'Uc（t)的波形图）subplot(3,1，2);plot（t，Ur1,t，Ur2）title(Ur(t）的波形图）subplot（3，1,3)；plot（t，I1，t，I2）title（I(t）的波形图')6，RL并联全响应I0=2;Is=3;R=2；L=0。5; %输入给定参数I1=2.5;Is1=3；R1=3；L1=0。5；t=0：0。01:1.5;IL1=I0exp(tR/L)+Is*（1exp（-tR/L）)；

52、IL2=I1*exp（t*R/L）+Is1*(1exp（-t*R/L）；Ir1=Is*exp(-tR/L）-I0exp(tR/L);Ir2=Is1exp（tR/L）-I1exp（-tR/L）；U1=（Is-I0）*Rexp(-tR/L）；U2=（Is1-I1）Rexp（-t*R/L）;figure（1）subplot(3,1,1）;plot（t，IL1，t，IL2） title(IL（t）的波形图）subplot(3，1，2）；plot(t，Ir1，t，Ir2）title（Ir(t）的波形图）subplot（3,1，3)；plot(t,U1,t，U2)title（U（t）的波形图）7，全响应分

53、解U0=2。5；Us=3。5;I0=2;Is=3;R=2；L=0.5；C=1； 输入给定参数t=0：0。01:10;Uc=U0exp（-t/（RC）)+Us（1exp(t/(RC）)）;Uc1=U0exp（t/（RC）; Uc2=Us(1-exp(-t/（R*C)）;Uc3=Us； Uc4=（U0Us）exp(t/（RC)；IL=I0*exp（tR/L）+Is（1exp(-t*R/L）；IL1=I0*exp(-tR/L）;IL2=Is(1exp(tR/L）;IL3=Is; IL4=（I0Is)*exp（-tR/L）;figure(1）subplot（4，1,1）;plot(t，Uc，t，Uc1,t,Uc2) title（'Uc（t）全响应=零输入+零状态）subplot(4,1，2）；plot(t，IL，t，IL1，t，IL2）title（'IL(t）全响应=零输入+零状态)subplot（4，1,3）；plot（t，Uc，t,U