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1、MATLAB在高中电路学习中的应用研究 论文首先阐述了Matlab/Simulink工具的应用特点,以直流稳态电路、线性动态电路的时域分析为例,通过建模、Matlab编程、Simulink仿真对电路进行分析。实践结果表明上述方法应用到电路分析中可有效提高计算的精度和分析效率。将Matlab/Simulink应用于电路分析中能使复杂的计算变得非常简便,直观,调动学生学习的积极性。 Matlab/Simulink 电路分析 仿真 O24 A 1674-098X(2018)03(c)-0075-03 AbstractFirst the application characteristics of M
2、atlab/Simulink tool are illustrated. Taking the analysis of DC steady-state circuit, time domain of linear dynamic circuit as examples, the circuit is analyzed through modeling, Matlab programming, and Simulink simulation. TIt proves that these methods can effectively improve the calculation precise
3、ness and analysis efficiency. Application of Matlab/Simulink in computing circuits is simple ,clear and it can arouse study activity. Key WordsMatlab/Simulink; Circuit analysis; Simulation MATLAB是一种科学计算软件,是“矩阵实验室(Matrix Laboratory)的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式编程语言,专门针对科学、工程计算及绘图的需求,主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计,具
4、有计算功能强、编程效率高、使用简便、易于扩充等特点,主要包括MATLAB和Simulink两大部分,利用MATLAB编写M文件可以计算电路中的参数,也可以计算电路中的各个响应,还可以进行仿真得到直观的图形。另外利用MATLAB中的动态仿真工具箱Simulink通过搭建电路模型也可以快速实现电路的分析计算和仿真。该文以典型的直流电阻电路、二阶动态电路为例分别运用矩阵运算、MATLAB编程和Simulink建模仿真的方法对典型电路进行分析。 1 MATLAB在电路分析中的应用 电路分析一般要建立数学模型,通过求解电路方程得到所需要的参数。下面通过建模、Matlab编程、Simulink仿真对电路进
5、行分析。 (1)直流稳态电路的分析。 电路分析的基本方法有支路电流法、网孔电流法、节点电压法等,下面以网孔电流为例进行分析。 如图1所示电路,已知uS=10V,R1=2,R2=4,R3=12,R4=4,R5=12,R6=4,R7=2,求i3,u4,u7。 建模。 (3)运用Matlab/Simulink建模仿真。Simulink主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析,它允许用户在屏幕上绘制框图来模拟一个系统,并能够动态地控制该系统,Simulink采用鼠标驱动方式,能够处理线性,非线性、连续、离散等多种系统。用Matlab/Simulink中的Simpower Systems的电力系统模型库,
6、选取相应的电阻、直流电源、电压表、电流表及示波器等基本功能模块,模块按照图2建立仿真模型,设置每个模块的参数,然后进行仿真,仿真结果u4,u7如图3、4所示,与前面2种方法结果一致,Matlab中Simulink工具箱的电气系统仿真模型,可以方便、高效地仿真电路,可以对Matlab程序的计算结果进行验证。 (2)二阶动态电路如图5所示,已知L=0.5H,C=0.02 F,R=12.5 ,初始值uc(0)=1 V,iL(0)=0,求t0时的uc(t),iL(t)的零输入响应。 这道题直接用Matlab/Simulink模块搭建,如图6所示,uc(0)和iL(0)可以直接在电容电感的参数设置中输入
7、,方法简单,所建模型直观,建模仿真后通过示波器观察t0时时uc(t),iL(t)的变化情况如图7、图8所示。 2 结语 在电路的学习和研究过程中,Matlab在进行计算、绘图分析时具有显著优势,而且,Simulink使电路分析变得简单、生动,可以仿真验证结果。可使学生深刻地理解电路分析中的相关理论及电路分析方法,调动学生学习的积极性。 1 陈怀琛,吴大正,高西全.MATLAB及在电子信息课程中的应用.北京电子工业,2018. 单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的
8、成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。2 刘正君.MATLAB科学计算宝典.北京电子工业,2018. 3 聂希芸.MATLAB/Simulink在电路分析中的应用研究J.玉溪师范学院学报,2018,29(8)31-34. 我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像
9、样的文章呢?吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构提出问题分析问题解决问题,但真正动起笔来就犯难了。知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。根本原因还是无“米”下“锅”。于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。4 赵富宁,王艳红.MATLAB/Simulink在电路分析中的应用J.计算机时代,2018(4)21-23.教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分,我常采用范读,让幼儿学习、模仿。如领读,我读一句,让幼儿读一句,边读边记;第二通读,我大声读,我大声读,幼儿小声读,边学边仿;第三赏读,我借用录好配朗读磁带,一边放录音,一边幼儿反复倾听,在反复倾听中体验、品味。
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