aaa基于matlab的双馈调速系统建模与仿真

aaa基于matlab的双馈调速系统建模与仿真
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基于Matlab的双馈调速系统研究

王芬 王树锦(核工业西南物理研究院,成都610041) 

摘要:本文介绍了异步电机双馈调速的原理,并用Matlab构建出双馈调速系统模型。其中转子绕组用交-交变频器供电。文中指出了Matlab仿真库中的异步电机模型与变频器连接时存在不匹配的问题并提出相应的办法取得了较好的效果。用该模型对一实例进行了仿真,仿真结果与实际运行情况非常吻合,验证了模型的正确性。该系统模型对于研究此类双馈变频调速系统有一定的参考价值。 

关键词:变频器、联接匹配、双馈调速 

Abstract: The principle of double-fed motor speed regulation is introduced, and a simulation model is built with Matlab software. In the simulation the motor model in Simulink can not be connected directly to the cycloconverter model. This problem is solved by adding an ideal transformer model between them. The system model is used to simulate the real case. T he simulation result agrees with the real one and the correctness of this system model is verified. So there are some values for studying similar questions.

Key words: cycloconverter; model modification; double-fed speed regulation

1.双馈调速系统的构成[1]

对于绕线式异步电机,定子接有固定频率(50Hz)的工业电源,转子侧接有频率、幅值、相位可调的变频器电源后即构成双馈调速系统。在电动机的转轴上装上转子频率检测器测出转差频率,利用此信号及矢量控制技术即可实现对变频电源输出电压(电流)幅值、频率及相位的控制,并使异步电机的调速性能几乎与直流电动机调速性能相媲美。

2.矢量控制的理论基础

为达到良好的调速性能对双馈电机采取先进的矢量控制技术。矢量控制的实质是在交流电机里构建出直流电机的模型,用直流电机的调速方法对其调速,而

为了对真实的可控量进行控制,又须将其变换到原来所在坐标系的坐标。具体的实现方法是先求出定子磁链的方向,并以该方向为同步旋转坐标系的c d 轴,超前其90o的方向为c q 轴,这样就构成了c c q d -同步旋转坐标系。对转子电流进行了从三相到两相变换后,再将其变换到同步坐标系下,转子电流就被解耦成了一对转矩分量和激磁分量。前者位于c q 轴,电磁转矩只和该值有关;后者位于c d 轴,起到激磁的作用,可改善定子侧的功率因数。

反之若维持定子侧电压幅值恒定,则dcs y 恒定。则由电磁转矩统一公式知

qcr dcs i T y =

在保证s U (即dcs y )恒定的条件下,控制qcr i 即可实现转矩的调节。

3.控制系统结构

转子电流经过解耦后,就可用直流调速的方法对其进行控制。在控制系统中,给定量是转速,受控量是电磁转矩(转子电流的转矩分量)。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,两者之间实行串级联接,把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管变流器的触发装置。转速调节器的作用是对转速的抗扰调节并使之在稳态时无静差,其输出限幅值决定允许的最大电流。电流调节器的作用是电流跟随,过流保护和及时抑制。

为了获得良好的动、静态性能,双闭环调速系统的两个调节器一般都采用PI 调节器。两个调节器的输出都是带限幅的,转速调节器ASR 的输出限幅(饱和)电压是U in *,它决定了电流调节器给定电压的最大值,电流调节器ACR 的输出限幅电压是U ctm ,它限制了晶闸管变流器输出电压的最大值。[2]

图1双闭环比例-积分调节示意图

4.Matlab 仿真模型的建立

双馈系统的仿真模型包括电机模块、控制系统模块、变频器模块。

(1)电机模块

Matlab中已经建立了异步电机模型,转子方面的各参量均折合到定子侧,并用上标撇号表示,其等效电路模型为

图2电机等效电路图

数学模型为:

在电机归一化模型的对话框里有如下几项参数须设置:

Nom.power,L-Lvolt.andfreq.[Pn(VA),Vn(Vrms),fn(Hz)]

Stator [Rs LIs ] (pu)

Rotor[Rr’ LIr’] (pu)

Mutual inductance Lm(pu)

Inertia, friction factor and pairs of poles[H(s), F,p] Initial contions[s() th(deg) isa,isb,isc(pu) pha,phb,phc(deg) ira,irb,irc(pu) pha,phb,phc

该对话框里没有体现电机定、转子电压变比关系一项,在此数学模型中这一信息也无法体现。比如,定转子的额定电压分别是6000伏、1640伏,但当仿真定子侧接6000伏电压、转子侧开路这种状态时,转子侧的电压也是6000伏,因此不宜将模型的转子直接与变频器模型直接相连。为了体现定转子之间电压、电流的变比关系,在转子输出端接一近似理想的三相两绕组变压器,该变压器副边的输出作为转子的输出,变压器的变比为定子侧额定电压与转子侧额定电压的比值。

图 3修正过的电机模型 (2)控制模块

控制系统由磁场定向、坐标变换、直流调节、交流调节和电压前馈模块综合而成。经过磁场定向与坐标变换,转子电流解耦成一对转矩分量和激磁分量。下图为转子两相电流值dr i '、qr i '进行了旋转变换得到定子磁链坐标系下的直流dr I '、qr I '。T e 只与qr I '有关,两者成一线性关系,另一分量dr I '起到激磁的作用。

图4转子电流解耦前后的波形

图5转矩分量与转矩成比例关系

对转矩分量和激磁分量进行直流调节后进行坐标反变换和从两相到三相的变换输出变频器控制信号。

(3)变频器模块

变频器一相的供电流回路模型如图6所示,主要由两组反并联的晶闸管变流器和控制正负组封锁与开通的逻辑判断电路联接而成。变频器正负组交替工作输出交流电流,且两组不可同时开通,否则大电流在正负组间形成环流会将变频器烧坏,为此需有可靠工作的控制正负组封锁与开通的逻辑判断电路,即图中的DLC模块。在无环流交-交变频器供电回路中,转子电流过零点检测是实现变频调速的重要一环,若不能准确检测出转子电流过零,交流电流就不能正确输出,导致转子电流频率不能追随实际的转差频率,力矩电流偏离给定值,变频调速失败。

图6变频器一相供电回路模型

当转子电流大于0.5安培时,电流没到零;小于0.5安培时须过1e-5 秒的延时后再次检测电流,若仍小于0.5安,则认为电流到零了否则认为是干扰信号。认为电流到零后需先封锁当前工作的变流器后再开通另一组变流器,中间设置了1e-3秒的死区时间以防止在正负变流器之间出现环流。下图是该变频器模块输出的仿真波形。

图7变频器输出5Hz的交流电流

将修正了的电机模型、控制系统和变频器连接起来便构成了双馈调速系统的模型如下图8所示。速度的设定在Constant2方框中填写,Constant1可填写转子电流的激磁分量,设定为转子电流的2%。

图8双馈系统模型

5.对实际系统的仿真分析

应用该模型对实际双馈调速系统进行仿真分析以验证模型的合理性。该双馈调速系统是中国环流器2号(HL-2A)的环向场电源供电系统。由两套80MVA交流脉冲发电机组组成。每套机组主要由同轴的一台6kV 2500kW 4极绕线式异步电动机,一个总2

GD为287 t·m2的飞轮,一台隐极式、4极、双Y相移30o的3kV 80MVA脉冲同步发电机和一台励磁发电机组成。环向磁场供电电源的工作原理是,由电动机以低功率拖动整个轴系转到高转速,将电网电能转化成轴系的转动动能,然后对发电机进行快速励磁并进行适当控制,发电机通过变流器以大功率放电,同时伴随着轴系转速迅速下降,轴系的转动动能转化为电能放出。

为增加该供机组的储能与释能,为这两套机组的电动机配备了在转子侧进行变频调速的交-交变频器,以使电动机以双馈调速的方式将机组超同步运行至1650rpm。机组的启动过程是,先由盘车机构盘动到2rpm,从2rpm到1476rpm 则由电动机并借助液体电阻滑差调节器来完成,当转速稳定在1476rpm时,将转子从液体电阻切换到交-交变频器,电动机以双馈变频调速的方式将机组继续加速至1650rpm。

已知实际系统的电动机参数为:定、转子额定电压6000、1640伏,额定电

流284、933安,额定转速1476rmp。仿真中将转速给定设为1515rmp,要求升速过程中定转子电流、力矩为额定值,定子侧功率因数95%以上。因为受仿真时间与计算机内存、仿真模型大小的限制,每次仿真时间最多可设为6秒钟,因此只仿真了从1476~1477rmp、1498.5~1500.5rmp两段,借此说明投入变频器和超同步两段过程。仿真的结果如下图所示:(以下仿真图形的纵轴均以秒为时间单位)

图9从1476rmp投入变频器进行加速

图10投入变频器后电磁转矩响应过程

图11变频器调速时的超同步过程

图12定子侧电流、电压波形

从图9-11可以观测到0.6秒时转子电流、电磁转矩升到0.7(标幺值),1秒钟时升到1,并保持该转矩加速。在超同步过程中定、转子电流和转矩仍保持在额定值1并测得定、转子电流幅值为390安、1280安,与实际系统的定、转子幅值401安、1319安非常接近,从图12可以看出定子绕组的电流、电压其相位几乎一致,说明功率因数很高。这些验证了该模型的正确性与参数选择的合理性。

HL-2A装置的极向场供电电源的结构与环向场的类似,且该套机组中原产日本,设计额定转速就是3600rpm、电动机工作频率60Hz,但在我国的电网条件下只能运行在最高转速2991rpm,为充分利用该套机组的容量,也拟为其配备类似的变频装置,所以这套双馈调速系统的建模及仿真分析对125 MVA机组的双馈调速系统容量选取等来说具有直接的指导意义。

结束语

Matlab是当今广泛使用的仿真工具但实际使用中也会遇到一些诸如联接不匹配的问题,应分析具体的原因找出解决的办法。

双馈变频调速系统可以有效提高定子侧功率因数到1甚至超前,另外双馈变频调速所需变频器容量相对较小,在变频器输出频率不高的场合有很高的应用价值。

这套双馈调速系统模型对研究类似的问题有一定的参考价值,仿真的结果可作为系统设计的参考,如变频器容量、变频器的供电电压、电抗器的值、加速转矩等有关量的设计。

参考文献

[1]高景德王祥珩李发海交流电机及其系统的分析(第二版)清华大学出版社2005

[2]陈伯时电力拖动自动控制系统(第二版)机械工业出版社(1991)

现代信号处理Matlab仿真——例611

例6.11 利用卡尔曼滤波估计一个未知常数 题目: 设已知一个未知常数x 的噪声观测集合,已知噪声v(n)的均值为零, 方差为 ,v(n)与x 不相关,试用卡尔曼滤波估计该常数 题目分析: 回忆Kalman 递推估计公式 由于已知x 为一常数,即不随时间n 变化,因此可以得到: 状态方程: x(n)=x(n-1) 观测方程: y(n)=x(n)+v(n) 得到A(n)=1,C(n)=1, , 将A(n)=1,代入迭代公式 得到:P(n|n-1)=P(n-1|n-1) 用P(n-1)来表示P(n|n-1)和P(n-1|n-1),这是卡尔曼增益表达式变为 从而 2v σ1??(|1)(1)(1|1)(|1)(1)(1|1)(1)()()(|1)()[()(|1)()()]???(|)(|1)()[()()(|1)](|)[()()](|1)H w H H v x n n A n x n n P n n A n P n n A n Q n K n P n n C n C n P n n C n Q n x n n x n n K n y n C n x n n P n n I K n C n P n n --=----=----+=--+=-+--=--2()v v Q n σ=()0w Q n =(|1)(1)(1|1)(1)()H w P n n A n P n n A n Q n -=----+21 ()(|1)[(|1)]v K n P n n P n n σ-=--+22(1)()[1()](1)(1)v v P n P n K n P n P n σσ-=--=-+

MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真 实验报告 姓名:****** 专业:电气工程及其自动化 班级:******************* 学号:*******************

实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 运行MATLAB软件,点击Simulink模型构建,根据电路原理图,添加下列模块: (1)无穷大功率电源模块(Three-phase source) (2)三相并联RLC负荷模块(Three-Phase Parallel RLC Load) (3)三相串联RLC支路模块(Three-Phase Series RLC Branch) (4)三相双绕组变压器模块(Three-Phase Transformer (Two Windings)) (5)三相电压电流测量模块(Three-Phase V-I Measurement) (6)三相故障设置模块(Three-Phase Fault) (7)示波器模块(Scope) (8)电力系统图形用户界面(Powergui) 按电路原理图连接线路得到仿真图如下: 1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置 1.2.1 电源模块 设置三相电压110kV,相角0°,频率50Hz,接线方式为中性点接地的Y形接法,电源电阻0.00529Ω,电源电感0.000140H,参数设置如下图:

1.2.2 变压器模块 变压器模块参数采用标幺值设置,功率20MVA,频率50Hz,一次测采用Y型连接,一次测电压110kV,二次侧采用Y型连接,二次侧电压11kV,经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033,绕组漏感为0.052,励磁电阻为909.09,励磁电感为106.3,参数设置如下图: 1.2.3 输电线路模块 根据给定参数计算输电线路参数为:电阻8.5Ω,电感0.064L,参数设置如下图: 1.2.4 三相电压电流测量模块 此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号,相当于电压、电流互感器的作用,勾选“使用标签(Use a label)”以便于示波器观察波形,设置电压标签“Vabc”,电流标签“Iabc”,参数设置如下图:

2015研究生数学建模MATLAB程序(完整版)

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Matlab仿真实例-卫星轨迹

卫星轨迹 一.问题提出 设卫星在空中运行的运动方程为: 其中是k 重力系数(k=401408km3/s)。卫星轨道采用极坐标表示,通过仿真,研究发射速度对卫星轨道的影响。实验将作出卫星在地球表面(r=6400KM ,θ=0)分别以v=8KM/s,v=10KM/s,v=12KM/s 发射时,卫星绕地球运行的轨迹。 二.问题分析 1.卫星运动方程一个二阶微分方程组,应用Matlab 的常微分方程求解命令ode45求解时,首先需要将二阶微分方程组转换成一阶微分方程组。若设,则有: 2.建立极坐标如上图所示,初值分别为:卫星径向初始位置,即地球半径:y(1,1)=6400;卫星初始角度位置:y(2,1)=0;卫星初始径向线速度:y(3,1)=0;卫星初始周向角速度:y(4,1)=v/6400。 3.将上述一阶微分方程及其初值带入常微分方程求解命令ode45求解,可得到一定时间间隔的卫星的径向坐标值y(1)向量;周向角度坐标值y(2)向量;径向线速度y(3)向量;周向角速度y(4)向量。 4.通过以上步骤所求得的是极坐标下的解,若需要在直角坐标系下绘制卫星的运动轨迹,还需要进行坐标变换,将径向坐标值y(1)向量;周向角度坐标值y(2)向量通过以下方程转换为直角坐标下的横纵坐标值X,Y 。 5.卫星发射速度速度的不同将导致卫星的运动轨迹不同,实验将绘制卫星分别以v=8KM/s ,v=10KM/s ,v=12KM/s 的初速度发射的运动轨迹。 三.Matlab 程序及注释 1.主程序 v=input('请输入卫星发射速度单位Km/s :\nv=');%卫星发射速度输入。 axis([-264007000-1000042400]);%定制图形输出坐标范围。 %为了直观表达卫星轨迹,以下语句将绘制三维地球。 [x1,y1,z1]=sphere(15);%绘制单位球。 x1=x1*6400;y1=y1*6400;???????-=+-=dt d dt dr r dt d dt d r r k dt r d θ θθ2)(2 22222θ==)2(,)1(y r y ?????????????**-=**+*-===)1(/)4()3(2)4()4()4()1()1()1()3()4()2() 3()1(y y y dt dy y y y y y k dt dy y dt dy y dt dy ???*=*=)] 2(sin[)1(Y )]2(cos[)1(X y y y y

春MATLAB仿真期末大作业

MATLAB仿真 期末大作业 姓名:班级:学号:指导教师:

2012春期末大作业 题目:设单位负反馈控制系统前向通道传递函数由)()(21s G s G 和串联,其中: ) 1(1)()(21++==s A s G s K s G A 表示自己学号最后一位数(可以是零),K 为开环增益。要求: (1)设K=1时,建立控制系统模型,并绘制阶跃响应曲线(用红色虚线,并标注坐标和标题);求取时域性能指标,包括上升时间、超调量、调节时间、峰值时间; (2)在第(1)问中,如果是在命令窗口绘制阶跃响应曲线,用in1或者from workspace 模块将命令窗口的阶跃响应数据导入Simulink 模型窗口,用示波器显示阶跃响应曲线;如果是在Simulink 模型窗口绘制阶跃响应曲线,用out1或者to workspace 模块将Simulink 模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线。 (3)用编程法或者rltool 法设计串联超前校正网络,要求系统在单位斜坡输入信号作用时,速度误差系数小于等于0.1rad ,开环系统截止频率s rad c /4.4''≥ω,相角裕度大于等于45度,幅值裕度大于等于10dB 。

仿真结果及分析: (1)、(2)、将Simulink模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线 通过在Matlab中输入命令: >> plot(tout,yout,'r*-') >> title('阶跃响应曲线') 即可得出系统阶跃响应曲线,如下: 求取该控制系统的常用性能指标:超调量、上升时间、调节时间、峰值时间的程序如下: G=zpk([],[0,-1],5)。 S=feedback(G,1)。

MATLAB及在数学建模中的应用

第1讲MATLAB及 在数学建模中的应用 ? MatLab简介及基本运算?常用计算方法 ?应用实例

一、 MatLab简介及基本运算 1.1 MatLab简介 1.2 MatLab界面 1.3 MatLab基本数学运算 1.4 MatLab绘图

1.1 MatLab简介?MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词组成。20世纪七十年代后期, 美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler教授为减轻学生编程负担,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口,此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。

?经几年的校际流传,在Little的推动下,由Little、Moler、Steve Bangert合作,于1984年成立了MathWorks公司,并把MATLAB正式推向市场。从这时起,MATLAB的内核采用C语言编写,而且除原有的数值计算能力外,还新增了数据图视功能。

?1997年春,MATLAB5.0版问世,紧接着是5.1、5.2、5.3、6.0、6.1、6.5、7.0版。现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。 ?20世纪九十年代的时候,MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。

?MATLAB具有用法简易、可灵活运用、程式结构强又兼具延展性。以下为其几个特色: ①可靠的数值运算和符号计算。在MATLAB环境中,有超过500种数学、统计、科学及工程方面的函 数可使用。 ②强大的绘图功能。 MATLAB可以绘制各种图形,包括二维和三维图形。 ③简单易学的语言体系。 ④为数众多的应用工具箱。

电机学matlab仿真大作业报告

. 基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真 实验报告

一、实验内容及目的 1.1 单相变压器的效率和外特性曲线 1.1.1 实验内容 一台单相变压器,N S =2000kVA, kV kV U U N N 11/127/21=,50Hz ,变压器的参数 和损耗为008.0* ) 75(=C k o R ,0725.0*=k X ,kW P 470=,kW P C KN o 160)75(=。 (1)求此变压器带上额定负载、)(8.0cos 2滞后=?时的额定电压调整率和额定效率。 (2)分别求出当0.1,8.0,6.0,4.0,2.0cos 2=?时变压器的效率曲线,并确定最大效率和达到负载效率时的负载电流。 (3)分析不同性质的负载(),(8.0cos 0.1cos ),(8.0cos 222超前,滞后===???)对变压器输出特性的影响。 1.1.2 实验目的 (1)计算此变压器在已知负载下的额定电压调整率和额定效率 (2)了解变压器效率曲线的变化规律 (3)了解负载功率因数对效率曲线的影响 (4)了解变压器电压变化率的变化规律 (5)了解负载性质对电压变化率特性的影响 1.1.3 实验用到的基本知识和理论 (1)标幺值、效率区间、空载损耗、短路损耗等概念 (2)效率和效率特性的知识 (3)电压调整率的相关知识 1.2串励直流电动机的运行特性 1.2.1实验内容 一台16kw 、220V 的串励直流电动机,串励绕组电阻为0.12Ω,电枢总电阻为0.2Ω。电动势常数为.电机的磁化曲线近似的为直线。其中为比例常数。假设电枢电流85A 时,磁路饱和(为比较不同饱和电流对应的效果,饱和电流可以自己改变)。

MATLAB的建模和仿真

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课程设计任务书

基于MATLAB的IIR滤波器设计与仿真 前言 数字信号处理(digital signal processing,DSP)是从20世纪60年代以来,随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。数字信号处理是把信号用数字或符号表示的序列,通过计算机或通用(专用)信号处理设备,用数字的数值计算方法处理(例如滤波、变换、压缩、增强、估计、识别等),以达到提取有用信息便于应用处理的目的。数字信号处理系统有精度高、灵活性高、可靠性高、容易大规模集成、时分复用、可获得高性能指标、二维与多维处理等特点。正是由于这些突出的特点,使得它在通信、语音、雷达、地震测报、声呐、遥感、生物医学、电视、仪器中得到愈来愈广泛的应用。在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器(DF,Digital Filter),根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应IIR(Infinite Impulse Response)滤波器和有限冲激响应FIR(Finite Impulse Response)滤波器。MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来结算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的有点,使MATLAB成为一个强大的数学软件,在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JA V A的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。 1 数字滤波器概述 数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程,实现对信号的运算处理。输入数字信号(数字序列)通过特定的运算转变为输出的数字序列,因此,数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程,也可以理解为一台计算机。描述离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程只是给数字信号滤波器提供运算规则,使其按照这个规则完成对输入数据的处理。时域离散系统的频域特性:Y(eωj)=X(eωj)H(eωj) 其中Y(eωj)、X(eωj)分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性(或称为

MATLAB实现通信系统仿真实例

补充内容:模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析,需要先对信号进行抽样(时间上的离散化),把连续数据转变为离散数据分析。抽样(时间离散化)是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律:要无失真地恢复出抽样前的信号,要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系,在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样,转变成离散信号,然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率,即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样,并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样

matlab 大作业

上海电力学院 通信原理Matlab仿真 实验报告 实验名称: 8QAM误码率仿真 试验日期: 2014年 6月3日 专业:通信工程 姓名:罗侃鸣 班级: 2011112班 学号: 20112272

一、实验要求 写MATLAB程序,对图示的信号星座图完成M=8的QAM通信系统Monte Carlo仿真,在不同SNRindB=0:15时,对N=10000(3比特)个符号进行仿真。画出该QAM系统的符号误码率。 二、实验原理 1 QAM调制原理 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度调制技术,是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅,利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性,实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有8QAM,16QAM,64QAM。 QAM调制实际上就是幅度调制和相位调制的组合,相位+ 幅度状态定义了一个数字或数字的组合。QAM的优点是具有更大的符号率,从而可获得更高的系统效率。通常由符号率确定占用带宽。因此每个符号的比特(基本信息单位)越多,频带效率就越高。 调制时,将输入信息分成两部分:一部分进行幅度调制;另一部分进行相位调制。对于星型8QAM信号,每个码元由3个比特组成,可将它分成第一个比特和后两个个比特两部分。前者用于改变信号矢量的振幅,后者用于差分相位调制,通过格雷编码来改变当前码元信号矢量相位与前一码元信号矢量相位之间的相位差。 QAM是一种高效的线性调制方式,常用的是8QAM,16QAM,64QAM等。当随着M 的增大,相应的误码率增高,抗干扰性能下降。 2 QAM星座图 QAM调制技术对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图。QAM的星座图呈现星状分

数学建模matlab例题参考及练习

数学实验与数学建模 实验报告 学院: 专业班级: 姓名: 学号: 完成时间:年月日

承 诺 书 本人承诺所呈交的数学实验与数学建模作业都是本人通过学习自行进行编程独立完成,所有结果都通过上机验证,无转载或抄袭他人,也未经他人转载或抄袭。若承诺不实,本人愿意承担一切责任。 承诺人: 年 月 日 数学实验学习体会 (每个人必须要写字数1200字以上,占总成绩的20%) 练习1 一元函数的图形 1. 画出x y arcsin =的图象. 2. 画出x y sec =在],0[π之间的图象. 3. 在同一坐标系中画出x y =,2x y =,3 x y = ,3x y =,x y =的图象. 4. 画出3 2 3 2)1()1()(x x x f + +-=的图象,并根据图象特点指出函数)(x f 的奇偶性. 5. 画出)2ln(1++=x y 及其反函数的图象. 6. 画出3 21+=x y 及其反函数的图象.

练习2 函数极限 1.计算下列函数的极限. (1) x x x 4 cos 1 2 sin 1 lim 4 - + π → . 程序: sym x; f=(1+sin(2*x))/(1-cos(4*x)); limit(f,x,pi/4) 运行结果: lx21 ans = 1 (2). 程序: sym x; f=(1+cos(x))^(3*sec(x)); limit(f,x,pi/2) 运行结果: lx22 ans = exp(3) (3) 2 2 ) 2 ( sin ln lim x x x - π π → . 程序: sym x; f=log(sin(x))/(pi-2*x)^2; limit(f,x,pi/2) 运行结果: lx23 ans = -1/8 (4) 2 1 2 lim x x e x →. 程序: x x x sec 3 2 ) cos 1( lim+ π →

基于Matlab、Simulink 的AM通信系统仿真设计与研究

天津理工大学计算机与通信工程学院通信工程专业设计说明书 基于Matlab/Simulink 的AM通信系统仿真设计与研究 姓名杜艳玮 学号 20092177 班级 09通信-2 指导老师赵健 日期2012/12/16

目录 摘要 (3) 第一章前言 (4) 1.1专业设计任务及要求 (4) 1.2 Matlab简介 (4) 1.4 通信系统模型 (6) 第二章 AM调制原理及仿真 (7) 2.1 AM调制原理 (7) 2.1.1 AM介绍 (7) 2.1.2 AM调制原理框图 (8) 2.2 AM调制方式的Matlab仿真 (8) 2.2.1 载波信号分析 (8) 2.2.2 AM调制 (9) 2.3 AM调制方式Matlab-simulink仿真 (10) 2.3.1 仿真框图 (10) 2.3.2 仿真结果 (11) 第三章 AM解调 (13) 3.1 AM解调原理 (13) 3.2 AM解调方式Matlab仿真 (13) 3.2.1 滤波前AM解调信号波形 (13) 3.2.2 AM调制信号解调 (15) 3.3 AM解调方式的Matlab-simulink仿真 (17) 3.3.1 仿真框图 (17) 3.3.2 仿真结果 (18) 第四章结论 (19) 参考文献 (20)

摘要 学习AM调制原理,AM调制就是由调制信号去控制高频载波的幅度,使之随调制信号作线性变化的过程。在波形上,幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化。解调方法利用相干解调。解调就是实现频谱搬移,通过相乘器与载波相乘来实现。通过相干解调,通过低通滤波器得到解调信号。相干解调时,接收端必须提供一个与接受的已调载波严格同步的本地载波,它与接受的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,得到原始的基带调制信号。通过信号的功率谱密度的公式,得到功率谱密度。利用Matlab和Matlab-Simulink仿真建立AM调制的通信系统模型,用Matlab仿真程序画出调制信号、载波、已调信号、相干解调之后信号的波形以及功率频谱密度,分析所设计系统性能。用Matlab-Simulink仿真建立基于相干解调的AM仿真模型,详细叙述模块参数的设置,分析仿真结果。 关键字:AM调制相干解调 Matlab仿真 Matlab-Simulink仿真

matlab机电系统仿真大作业

一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述 通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程,编写matlab程序并建立Simulink 模型,由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系,滑块速度和时间的关系,连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系,从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型 下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构,连杆与长度已知。 图2-1 曲柄滑块机构简图 设每一连杆(包括固定杆件)均由一位移矢量表示,下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系 图2-2 曲柄滑块机构的矢量环

3.匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程 系统为匀角速度输入的时候,其输入为输出为;。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程 通过对位置方程进行求导,可得 由于系统的输出是与,为了便于建立A*x=B形式的矩阵,使x=[], 将运动学方程两边进行整理,得到 将上述方程的v1与w3提取出来,即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况 仿真的基本思路:已知输入w2与,由运动学方程求出w3和v1,再通过积分,即可求出与r1。 (1)编写Matlab函数求解运动学方程 将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv(u)来表示。 设r2=15mm,r3=55mm,r1(0)=70mm,。 其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置

M函数如下: function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; (2)建立Simulink模型 M函数创建完毕后,根据之前的运动学方程建立Simulink模型,如下图: 图3-1 Simulink模型 同时不要忘记设置r1初始值70,如下图: 图3-2 r1初始值设置

倒立摆系统的建模及Matlab仿真

倒立摆系统的建模及Matlab 仿真 1.系统的物理模型 考虑如图(1)面内运动的二维问题。 图(1)倒立摆系统 假定倒立摆系统的参数如下。 摆杆的质量:m=0.1g 摆杆的长度:l =1m 小车的质量: M=1kg 重力加速度:g=9.8m/2s 摆杆的质量在摆杆的中心。 设计一个控制系统,使得当给定任意初始条件(由干扰引起)时,最大超调量δ ≤10%,调节时 间ts ≤4s ,通过小车的水平运动使倒立摆保持在垂直位置。 2.系统的数学模型 2.1建立倒置摆的运动方程并将其线性化。 为简化问题,在数学模型中首先假设:1)摆杆为刚体;2)忽略摆杆与支点之间的摩擦;3)忽略小车与接触面间的摩擦。 设小车瞬时位置为z,摆心瞬时位置为(θsin l z +),在u 作用下,小车及摆均产生加速远动,根据牛顿第二定律,在水平直线远动方向的惯性力应与u 平衡,于是有 u l z dt d m dt z d M =++)sin (22 22θ 即: u ml ml z m M =-++θθθθsin cos )(2&&&&& ① 绕摆轴转动的惯性力矩与重力矩平衡,因而有

θθθsin cos )sin (22mgl l l z dt d m =??? ????+ 即: θθθθθθθsin cos sin cos cos 22g l l z =-+&&&&& ② 以上两个方程都是非线性方程,为求得解析解,需作线性化处理。由于控制的目的是保持倒立摆直 立,在试驾合适的外力条件下,假定θ很小,接近于零时合理的,则1cos ,sin ≈≈θθθ,且可忽略θ θ2&项。于是有 u ml z m M =++θ&&&& )( ③ θθg l z =+&&&& ④ 联立求解可得 u Ml Ml m M u M M mg z 1)(1 -+=+- =θθθ&&&& 2.2列写系统的状态空间表达式。 选取系统变量4321,,,x x x x , []T x x x x x 4321,,,=则 u Ml x Ml m M x x x u M x M mg x x x 1 )(134433221-+= =+-==&&&& 即 []Cx x x y Bu Ax u Ml M x Ml g m M M mg z z dt d x ===+=?????? ? ???????-+?????????? ??? ? +- =???? ????????=000110100)(0 010 0000000 1 1θθ&&& 代入数据计算得到: [][]0,0001,1010,01100 1000010000 1 0==-=? ? ??? ? ??? ???-=D C B A T

电机大作业(MATLAB仿真-电机特性曲线)

电机大作业 专业班级:电气XXXX 姓名:XXX 学号:XXX 指导老师:张威

一、研究课题(来源:教材习题 4-18 ) 1. 74 、R 2 0.416 、X 2 3.03 、R m 6. 2 X m 75 。电动机的机械损耗p 139W,额定负载时杂散损耗p 320W, 试求额定负载时的转差率、定子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩和效 率。 二、编程仿真 根据T 形等效电路: 3D - R Q 运用MATLAB 进行绘图。MATLAB 文本中,P N PN ,U N UN ,尺 R 1, X 1 X1 , R 2 R 2,X 2 X 2,R m Rm, X m Xm ,p pjixiesunh ao , p pzasansunhao 。定子电流I11,定子功率因数 Cosangle1,电磁转矩Te , 效率 Xiaolv 。 1.工作特性曲线绘制 MATLA 文本: R1=0.715;X 仁1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesu nhao=139; pzasa nsu nhao=320;p=2;m 仁 3; ns=1500;PN=17000;UN=380;fN=50; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm; for i=1:2500 s=i/2500; nO=n s*(1-s); Z2=R2/s+j*X2; Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2); 有一台三相四极的笼形感应电动机, 参数为P N 17kW 、U N 380V (△联 Rm 结)、尺 0. 715 、X j lcr S

U1=UN; I1=U1/Z; l110=abs(l1); An gle 仁an gle(ll); Cosa ngle10=cos(A ngle1); P仁3*U1*l110*Cosa ngle10; l2=l1*Zm/(Zm+Z2); Pjixie=m1*(abs(I2))A2*(1-s)/s*R2; V=(1-s)*pi*fN; Te0=Pjixie/V; P20=Pjixie-pjixies un hao-pzasa nsun hao; Xiaolv0=P20/P1; P2(i)=P20; n (i)=n0; l11(i)=l110; Cosa ngle1(i)=Cosa ngle10; Te(i)=Te0; Xiaolv(i)=Xiaolv0; hold on; end figure(1) plot(P2, n); xlabel('P2[W]');ylabel(' n[rpm]'); figure(2) plot(P2,l11); xlabel('P2[W]');ylabel('l1[A]'); figure(3) plot(P2,Cosa nglel); xlabel('P2[W]');ylabel('go nglvyi nshu'); figure(4) plot(P2,Te); xlabel('P2[W]');ylabel('Te[Nm]'); figure(5) plot(P2,Xiaolv); xlabel('P2[W]');ylabel('xiaolv');

matlab在数学建模中的应用

Matlab在数学建模中的应用 数学建模是通过对实际问题的抽象和简化,引入一些数学符号、变量和参数,用数学语言和方法建立变量参数间的内在关系,得出一个可以近似刻画实际问题的数学模型,进而对其进行求解、模拟、分析检验的过程。它大致分为模型准备、模型假设、模型构成、模型求解、模型分析、模型检验及应用等步骤。这一过程往往需要对大量的数据进行分析、处理、加工,建立和求解复杂的数学模型,这些都是手工计算难以完成的,往往在计算机上实现。在目前用于数学建模的软件中,matlab 强大的数值计算、绘图以及多样化的工具箱功能,能够快捷、高效地解决数学建模所涉及的众多领域的问题,倍受数学建模者的青睐。 1 Matlab在数学建模中的应用 下面将联系数学建模的几个环节,结合部分实例,介绍matlab 在数学建模中的应用。 1.1 模型准备阶段 模型准备阶段往往需要对问题中的给出的大量数据或图表等进行分析,此时matlab的数据处理功能以及绘图功能都能得到很好的应用。 1.1.1 确定变量间关系 例1 已知某地连续20年的实际投资额、国民生产总值、物价指数的统计数据(见表),由这些数据建立一个投资额模型,根据对未来国民生产总值及物价指数的估计,预测未来的投资额。

表1 实际投资额、国民生产总值、物价指数的统计表 记该地区第t年的投资为z(t),国民生产总值为x(t),物价指数为y(t)。 赋值: z=[90.9 97.4 113.5 125.7 122.8 133.3 149.3 144.2 166.4 195 229.8 228.7 206.1 257.9 324.1 386.6 423 401.9 474.9 424.5]' x=[596.7 637.7 691.1 756 799 873.4 944 992.7 1077.6 1185.9 1326.4 1434.2 1549.2 1718 1918.3 2163.9 2417.8 2631.6 2954.7 3073]' y=[0.7167 0.7277 0.7436 0.7676 0.7906 0.8254 0.8679 0.9145 0.9601 1 1.0575 1.1508 1.2579 1.3234 1.4005 1.5042 1.6342 1.7842 1.9514 2.0688]' 先观察x与z之间,y与z之间的散点图 plot(x,z,'*') plot(y,z,'*') 由散点图可以看出,投资额和国民生产总值与物价指数都近似呈

基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真讲解

实践课程设计报告 课程名称:Matlab上机 题目:基于MATLAB的电力系统自动重合闸 所在学院: 学科专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 二零一五年四

摘要 分析了单相自动重合闸的工作特性,并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型,模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障,断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。 关键词:电力系统自动重合闸MATLAB 短路故障

目录 1 引言 (1) 2 模型中主要模块的选择和参数 (2) 2.1同步发电机模块 (2) 2.2 变压器模块 (2) 2.3 输电线路模块 (3) 2.3.1 150km线路模块 (3) 2.3.2 100km线路模块 (4) 2.1 电源模块 (5) 2.3 负载模块 (6) 2.3.1 三相串联RLC负载Load1 (6) 2.3.2 三相串联RLC负载Load4 (7) 2.4 断路器模块 (8) 2.5 测量模块 (9) 2.6 显示模块 (9) 2.7 其他模块 (9) 2.8 仿真参数设置 (10) 3 仿真结果及波形分析 (10) 3.1 线路单相重合闸 (10) 3.2 线路三相重合闸 (12) 总结 (13) 参考文献 (14)

基于Matlab的电力系统自动重合闸 1 引言 随着技术的发展,电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑,不太可能进行电力系统科研实验,因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA,EMTP,PSCAD/ EMTDC ,NETOMAC,PSASP,MATLAB等,正向着多功能,具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB 中,电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建,Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块,电力系统大多数元件都包含。其中,可以直接调用。电力系统大部分故障是瞬时性故障,因此采用自动重合闸后,电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外,自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。 本文以MATLAB为工具,对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与研究。 1.1 仿真模型的设计和实现 电力系统正常运行时可以认为是三相对称的,即电压、电流对称,且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。 图 1 220kv电力系统模型

运动控制MATLAB仿真

大作业: 直流双闭环调速MATLAB仿真 运动控制技术课程名称: 名:姓电气学院院:学 自动化业:专 号:学 孟濬指导教师: 2012年6月2日

------------------------------------- -------------学浙大江 李超 一、Matlab仿真截图及模块功能描述 Matlab仿真截图如下,使用Matlab自带的直流电机模型: 模块功能描述: ⑴电机模块(Discrete DC_Machine):模拟直流电机 ⑵负载转矩给定(Load Torque):为直流电机添加负载转矩 ⑶Demux:将向量信号分离出输出信号 ⑷转速给定(Speed Reference):给定转速 ⑸转速PI调节(Speed Controller):转速PI调节器,对输入给定信号与实际信号

的差值进行比例和积分运算,得到的输出值作为电流给定信号。改变比例和积分运算系数可以得到不同的PI控制效果。 ⑹电流采样环节(1/z):对电流进行采样,并保持一个采样周期 ⑺电流滞环调节(Current Controller):规定一个滞环宽度,将电流采样值与给定值进行对比,若:采样值>给定值+0.5*滞环宽度,则输出0; 若:采样值<给定值—0.5*滞环宽度,则输出1; 若:给定值—0.5*滞环宽度<采样值<给定值+0.5*滞环宽度,则输出不变 输出值作为移相电压输入晶闸管斩波器控制晶闸管触发角 :根据输入电压改变晶闸管触发角,从而改变电机端电压。GTO⑻晶闸管斩波.⑼续流二极管D1:在晶闸管关断时为电机续流。 ⑽电压传感器Vd:测量电机端电压 ⑾示波器scope:观察电压、电流、转速波形 系统功能概括如下:直流电源通过带GTO的斩波器对直流电机进行供电,输出量电枢电流ia和转速wm通过电流环和转速环对GTO的通断进行控制,从而达到对整个电机较为精确的控制。 下面对各个部分的功能加以详细说明: (1)直流电机 双击电动机模块,察看其参数:

matlab数学建模实例

第四周 3. 中的三个根。 ,在求8] [0,041.76938.7911.1-)(2 3=-+=x x x x f function y=mj() for x0=0:0.01:8 x1=x0^3-11.1*x0^2+38.79*x0-41.769; if (abs(x1)<1.0e-8) x0 end end 4.分别用简单迭代法、埃特金法、牛顿法求解方程,并比较收敛性与收敛速度(ε分别取10-3、10-5、10-8)。 简单迭代法: function y=jddd(x0) x1=(20+10*x0-2*x0^2-x0^3)/20; k=1; while (abs(x1-x0)>=1.0e-3) x0=x1; x1=(20+10*x0-2*x0^2-x0^3)/20;k=k+1; end x1 k 埃特金法: function y=etj(x0) x1=(20-2*x0^2-x0^3)/10; x2=(20-2*x1^2-x1^3)/10; x3=x2-(x2-x1)^2/(x2-2*x1+x0); k=1; while (abs(x3-x0)>=1.0e-3) x0=x3; x1=(20-2*x0^2-x0^3)/10; x2=(20-2*x1^2-x1^3)/10; x3=x2-(x2-x1)^2/(x2-2*x1+x0);k=k+1; end 2 ,020102)(023==-++=x x x x x f

x3 k 牛顿法: function y=newton(x0) x1=x0-fc(x0)/df(x0); k=1; while (abs(x1-x0)>=1.0e-3) x0=x1; x1=x0-fc(x0)/df(x0);k=k+1; end x1 k function y=fc(x) y=x^3+2*x^2+10*x-20; function y=df(x) y=3*x^2+4*x+10; 第六周 1.解例6-4(p77)的方程组,分别采用消去法(矩阵分解)、Jacobi迭代法、Seidel迭代法、松弛法求解,并比较收敛速度。 消去法: x=a\d 或 [L,U]=lu(a); x=inv(U)inv(L)d Jacobi迭代法: function s=jacobi(a,d,x0) D=diag(diag(a)); U=-triu(a,1); L=-tril(a,-1); C=inv(D); B=C*(L+U); G=C*d; s=B*x0+G; n=1; while norm(s-x0)>=1.0e-8 x0=s; s=B*x0+G;

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