动态电路分析仿真实验
仿真实验二二阶电路响应
二、二阶电路响应的三种状态的仿真一、电路课程设计目的：1、测试二阶动态电路的零状态响应和零输入响应，了解电路元件参数对响应的影响；2、观察、分析二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。
二、仿真电路设计原理：RLC 串联电路，无论是零输入响应，或是零状态响应，电路过渡过程的性质 ，完全由特征方程决定，其特征根：d o LCL R L R p ωαωαα±-=-±-=-±-=22222,1)1()2(2 其中: L R 2=α称为衰减系数，LC10=ω称为谐振频率，220αωω-=d 称为衰减振荡频率 CL R 2>电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。
CL R 2=电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。
C L R 2=电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。
0=R 等幅振荡实例分析：求开关切换后即t>0时，该电路中R 为多少时，二阶电路处于临界状态。
解：t>0后，电路的微分方程为R1R2R3Ai i V u u u dtdu C R dt u d LC c c c c c 5)0()0(25)0()0(0'22=-=+=-=+=++ Ate e e te A e A e A C t i Ve t e t A A u A A p p p C L R LC L R L R Cp R LCp t t t t t t t t c )5.5006975.35405.3535(10)()()5.354020()(5.35402542.141,42.14121)(2p 0142.14142.14142.141422142.14142.141212121'2''2,1'2-----------=-+--=+=+=∴==-===Ω==∴-±-==++δδδδδ，为两个相等的实根。
电路计算机仿真实验报告
电路计算机仿真分析实验报告实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析一、实验目的1、学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。
2、学习使用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。
二、原理与说明对于电阻电路，可以用直观法（支路电流法、节点电压法、回路电流法）列写电路方程，求解电路中各个电压和电流。
PSPICE软件是采用节点电压法对电路进行分析的。
使用PSPICE软件进行电路的计算机辅助分析时，首先在capture环境下编辑电路，用PSPICE的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。
然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自动”进行电路分析了。
需要强调的是，PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。
此外，一个元件为一条“支路”（branch）,要注意支路（也就是元件）的参考方向。
对于二端元件的参考方向定义为正端子指向负端子。
三、示例实验应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。
图1-1 直流电路分析电路图R2图1-2 仿真结果四、选做实验1、实验电路图（1）直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。
（2）直流扫描分析，即当电压源Us1的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R L中电流I RL随电压源Us1的变化曲线。
IPRINT图1-3 选做实验电路图2、仿真结果Is21Adc1.000AVs35Vdc3.200A R431.200A23.20VVs47Vdc1.200A 0VR142.800AIs32Adc 2.000A12Vdc2.800AIIPRINT3.200A10.60V 12.00V Is11Adc 1.000A18.80V 28.80V15.60V3.600VR222.800ARL13.200A18.80VVs210Vdc2.800A Is53Adc3.000AI42Adc图1-4 选做实验仿真结果3、直流扫描分析的输出波形图1-5 选做实验直流扫描分析的输出波形4、数据输出V_Vs1 I(V_PRINT2)0.000E+00 1.400E+00 1.000E+00 1.500E+00 2.000E+00 1.600E+00 3.000E+00 1.700E+00 4.000E+00 1.800E+00 5.000E+00 1.900E+00 6.000E+00 2.000E+00 7.000E+00 2.100E+00 8.000E+00 2.200E+009.000E+00 2.300E+001.000E+012.400E+001.100E+012.500E+001.200E+012.600E+00从图1-3可以得到IRL与USI的函数关系为：I RL=1.4+(1.2/12)U S1=1.4+0.1U S1 (公式1-1)五、思考题与讨论：1、根据图1-1、1-3及所得仿真结果验证基尔霍夫定律。
动态过程分析实验报告
一、实验模块动态过程分析二、实验标题动态过程分析实验三、实验日期及操作者2023年11月1日，实验操作者：张三四、实验目的1. 理解动态过程的基本概念和特性。
2. 掌握动态过程分析方法及其在实际问题中的应用。
3. 分析不同系统在不同条件下的动态响应特性。
五、实验原理动态过程是指系统在受到外部干扰或内部因素变化时，其状态随时间变化的过程。
本实验通过建立数学模型，分析不同系统在不同条件下的动态响应特性。
六、实验步骤1. 确定实验系统：选取一个典型动态系统，如RC一阶电路。
2. 建立数学模型：根据实验系统，建立相应的数学模型，如微分方程。
3. 求解数学模型：运用数学方法求解数学模型，得到系统动态响应表达式。
4. 分析动态响应特性：根据动态响应表达式，分析系统在不同条件下的动态响应特性。
5. 仿真验证：利用仿真软件对实验结果进行验证。
七、实验环境1. 实验地点：实验室2. 实验器材：计算机、仿真软件、RC一阶电路实验装置八、实验过程1. 实验系统确定：选取RC一阶电路作为实验系统。
2. 建立数学模型：根据RC一阶电路，建立如下微分方程：dy/dt + y = u(t)其中，y(t)表示电容电压，u(t)表示输入电压。
3. 求解数学模型：对上述微分方程进行求解，得到动态响应表达式：y(t) = u(t) e^(-t/τ)其中，τ = RC表示电路时间常数。
4. 分析动态响应特性：根据动态响应表达式，分析以下条件下的动态响应特性：a. 当电容值较小时，时间常数τ减小，电路响应较快。
b. 当电容值较大时，时间常数τ增大，电路响应较慢。
c. 当电阻值较小时，电路的稳态响应较小。
5. 仿真验证：利用仿真软件对上述动态响应特性进行仿真验证，实验结果与理论分析相符。
九、实验结论1. 通过动态过程分析实验，掌握了动态过程的基本概念和特性。
2. 理解了动态过程分析方法及其在实际问题中的应用。
3. 分析了RC一阶电路在不同条件下的动态响应特性，实验结果与理论分析相符。
基于Simulink建立的RLC串联动态电路仿真模型
基于Simulink建立的RLC串联动态电路仿真模型
RLC串联的动态电路是电路课程和电路实验教学中的重要内容。
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，在动态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 RLC串联的动态电路
RLC串联的动态电路如图1所示。
其中，以电源电压作为输入电压
us（t），以电容端电压作为输出电压uc（t）。
2 Simulink仿真模型
根据RLC串联电路的微分方程，键入Simulink命令后，打开系统模型库，在新建模型窗口中直接加入所需要的模块，经模块连接后得RLC串联电路的仿真模型，如图2所示。
其中，Step模块：设置Step TIme为0；Gain模块：。
电路分析基础实验四：动态电路的时域仿真实验报告
电路分析基础实验四：动态电路的时域仿真实验报告实验四：动态电路的时域仿真一.实验内容及要求1．使用Multisim仿真测试动态电路中常用的换路元件功能。
2．利用Multisim仿真分析动态电路。
二.实验要求1．掌握动态电路的工作原理和常用的换路元件功能。
2．掌握Multisim仿真分析动态电路的方法。
三.实验设备PC机、Multisim软件四.实验步骤1．使用Multisim编辑动态电路中的储能元件和换路元件：从元器件库中选择储能元件电容和电感，设置储能元件的参数；从元器件库中选择常用的换路元件，包括单刀单掷开关、单刀双掷开关、电流控制开关、电压控制开关、时间延迟开关，设置换路元件的参数。
（1）储能元件电容和电感的添加（2）放置开关1）单刀单掷开关2）单刀双掷开关3）电流控制开关4）电压控制开关5）时间延迟开关2．仿真测试时间延迟开关的功能：用Multisim绘制电路原理图1，使用菜单栏中的Simulate→Analyses→Transi ent analysis命令进行仿真，设置Starttime(TSTART)=0s和End time(TSTOP)=0.005s，观察并记录V(2)的变化曲线。
图1延迟开关功能测试仿真电路原理图（1）绘制电路原理图1如下：（2）设置Start time(TSTART)=0s和End time(TSTOP)=0.005s，观察并记录V(2)的变化曲线如下：3．仿真测试电压控制单刀双掷开关的功能：用Multisim 绘制电路原理图2，打开示波器，设置参数Timebase→Scale=50ms/Div，使用菜单栏中的Simulate→Run 命令进行仿真，使用菜单栏中的Simulate→Stop命令停止仿真，观察并记录示波器显示的信号波形。
图2电压控制单刀双掷开关功能测试仿真电路原理图（1）绘制电路原理图2如下图：（2）示波器设置参数XXX→Scale=50ms/Div，使用菜单栏中的Simulate→Run命令进行仿真，使用菜单栏中的Simulate→Stop命令停止仿真，观察并记录示波器显示的信号波形下图：4．动态电路的时域仿真：用Multisim绘制电路原理图3，使用菜单栏中的Simulate→Analyses→Transientanalysis命令进行仿真，设置Starttime(TSTART)=0s和Endtime(TSTOP)=0.01s，观察并记录V(3)的变化曲线；设置电容初值电压为5V，设置Transient analysis→XXX→User defined，进行仿真分析，观察并记录V(3)的变化曲线。
RC电路的暂态和稳态特性分析-PSpice仿真实验
一、实验任务1．检测与作业（1）RC暂态过程中，时间常数τ的意义是：CA．从t=0 经过一个τ的时间电容电压达到稳态值。
B．从t=0 经过一个τ的时间电容电压增加到稳态值的36.8% 。
C．从t=0 经过一个τ的时间电容电压增加到稳态值的63.2% 。
（2）PSpice软件为瞬态分析“Time Domain(Transient)”提供了专用激励信号波形，其中电压峰峰值为4V、周期为2ms的方波信号电源设置正确的是：DA. B. C. D.（3）PSpice进行动态电路仿真分析时，线性时变电源的上升时间下降时间不可以设为0，否则系统将自动设定一个值，导致波形失真。
解决的方法是：AA．设一个足够小值如1ns B．设一个足够大值C．设一个固定值如1s（4）下图的黑色和红色探针测量的电压是：R1两端电压。
（5）输出结果显示曲线如下图所示，根据标尺数据显示框的数值或标尺的标示，测试点的仿真结果为电源频率为4786.3Hz时，电阻R1的2接线端电压值957.633mV 。
（6）仿真电路的瞬态特性分析输出结果中，扫描变量是 N1、N3两点电压 。
输出结果波形中节点N1的参数为：周期 2.0ms ，电压峰峰值 4.0V 。
（7）填空：仿真实验中若使0.01μF C 为可调变量，应将C 改为 全局变量{c} 参数。
（8）通过硬件实验视频学习资料4-1的学习，说明电路实验室测量RC 暂态电路时间常数的方法。
连接好电路，在示波器观察到输出电压随时间变化的曲线后，测量电压从0上升至电源电压值的63.2%所需要的时间。
2． RC 电路暂态过程的研究实验室硬件电路如图1所示。
其中，输入信号S ()u t 为方波，其峰峰值为6V ，频率为1000Hz 。
试用仿真分析方法完成如下实验任务：Time0s1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms5.0ms6.0msV(N3)V(N1)-4.0V0V4.0V_图1（1）绘制仿真电路图，设计并调整电路参数，使其5000R =Ω，电容设置为Global 参数，调节范围为0.002μF ~1μF C =，观测S ()u t 、C ()u t 和C ()i t 的波形，记录仿真结果，分析说明不同时间常数对C ()u t 波形的影响。
控制原理仿真实验
仿真实验一 典型环节的时间响应该实验的主要目的是让学生明确，微分方程描述的物理系统和传递函数典型环节之间的关系。
掌握在时域内描述系统的性能指标。
1. 二阶电路理论分析图1所示RLC 串联电路是典型的二阶动态电路。
t=0时，开关闭合，此后电路满足的方程为式中各参数对应图1所标注，RLC 分别为元件的电阻值、电感值、电容值；uc 为电容电压；us 为激励(电压源)。
其通解形式为：稳态响应由激励us 决定，而其暂态响应仅由特征根决定，特征根又由三个元件的参数决定，可分为三种情况。
(1)当C L R /2>时，暂态响应中的电压、电流具有非振荡的特点，称为过阻尼状态。
(2)当C L R /2<时，暂态响应中的电压、电流具有振荡衰减的特点，称为欠阻尼状态。
衰减系数为δ=R/2L ，LC /10=ω是在R =0情况下的振荡角频率，称为无阻尼振荡电路的固有角频率。
在R ≠0时，RLC 串联电路的固有振荡频率220'δωω-=将随δ=R/2L 的增加而下降。
(3)当C L R /2=时，有δ=ω0， 220'δωω-==0，暂态过程界于非振荡与振荡之间，称为临界状态，其本质属于非振荡暂态过程。
因此可以调节参数使其暂态响应具有振荡、非振荡或临界振荡特点，为了更好地理解，在下面的仿真中，LC 不变，仅改变R 使其分别对应以上三种情况。
2. 二阶电路仿真分析在SCHEMA TI下使用工具绘制如图2所示电路图，并按图中参数设置。
电容、电感元件初始状态均设为0V，GND name设置为0。
设置Transient分析的run time为6ms，此参数若设置不合适可能观测不到波形，或波形不理想。
运行仿真后在Probe中观察uc波形，在屏幕上得到如下图3(b)所示的结果，由于电阻值过小，因此为振荡上升过程。
改变电阻R1V alue为10Ω、1000Ω时仿真，即可得到以上各参数下的uc波形，如图3(a)、(c)所示。
动态电路分析仿真实验
动态电路分析仿真实验一、实验目的1、掌握 Multisim 编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期激励的属性及对动态电路仿真的方法。
2、理解一阶 RC 电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。
3、理解一阶 RL 电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的关系。
二、实验器材计算机、Multisim 软件三、实验内容及分析RC 一阶动态电路仿真实验1． 一阶RC 电路的充、放电在 Multisim 10中，搭建RC 充、放电仿真实验电路，如图2.2.1所示。
当动态元件（电容或电感）初始储能为零（即初始状态为零）时，仅由外加激励产生的响应称为零状态响应；如果在换路瞬间动态元件（电容或电感）已储存有能量，那么即使电路中没有外加激励电源，电路中的动态元件（电容或电感）将通过电路放电，在电路中产生响应，即零输入响应。
在 Multisim 10中，单击图2.2.1所示电路中开关J 1的控制键A ，选择RC 电路分别工作在充电（零状态响应）、放电（零输入响应）状态。
（1）RC 充电（零状态响应）J1C1 1uFR110kΩV113 V J1Key = SpaceC11uFIC=13V 31207020911022易小辉7020911037谢剑萍（2）RC 放电（零输入响应）2． 一阶RC 电路的仿真实验。
当一个非零初始状态的一阶电路受到激励时，电路产生的响应称为全响应。
对于线性电路，全响应是零输入响应和零状态响应之和。
R110kΩC11uF7020911022易小辉7020911037谢剑萍XFG1XSC1A BExt Trig++__+_12R=4.5K C=1UFC=5uf R=20k实验结论：通过实验，发现电容电压波形受 R,C 元件参数及时间常数的影响。
其中时间常数对波形的影响从图上看：1.电容冲放电过程由近似的直线变成明显的与电压成非线形关系。
2.随着时间常数的增大，电容一次充电和放电的时间间隔明显增大。
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一、实验目的
1、掌握 Multisim 编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周 期激励的属性及对动态电路仿真的方法。
2、理解一阶 RC 电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。 3、理解一阶 RL 电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的关系。
二、实验器材
计算机、Multisim软件
Q=UL/U=XLI/RI=XL/R=WOL/R,式中Q值越大，曲线越尖锐； （4）电路的品质因数Q值越大，电路的谐振的质越高，带宽越 窄，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲线越陡峭，对信号的选择性越 好。
当一个非零初始状态的一阶电路受到激励时，电路产生的响应称为 全响应。对于线性电路，全响应是零输入响应和零状态响应之和。
R=4.5K C=1UF
C=5uf R=20k
实验结论：通过实验，发现电容电压波形受 R,C 元件参数及时间
常数的影响。其中时间常数对波形的影响从图上看：1.电容冲放电过程
由近似的直线变成明显的与电压成非线形关系。 2.随着时间常数的增
大，电容一次充电和放电的时间间隔明显增大。
2.5.1 RLC串联谐振电路仿真实验
（1）测量电路谐振时的I0、VR、VL、VC、Q。
打开仿真开关，用连接在电路中的双踪示波器分别测量激励电压源
VS和电阻R两端的电压，如图2.5.1（a）中所示在谐振的情况下，用示波
器分别测量电感L和电容C两端的电压值；将测量的电感L（或电容C）
1.0
（2）测量电路的谐振频率、幅频特性和相频特性
实验结论：（1）在谐振情况下，电流与电压同相位，电路呈现
电阻性；
（2）电感的端电压UL与电容的端电压UC大小相等，相位相反，相 互补偿，外加电压与电阻上的电压相平衡，即UR=UI ;
（3）电感或电容的端电压可能压之比为:
两端的电压值除以电阻R两端的电压值，换算出电路的Q值；用串接在
电路中的电流表测量电路中流过的电流I0，并将测量数据填入表2.5.1
中。
RLC串联谐振实验电路数据（1）
f0 /Hz VR /V VL /V VC /V
Q I0 / mA
理论计算 值
1590
10
100
100
10
1.0
仿真测量 值
1585
10 99.975 100.003 10
三、实验内容及分析
RC一阶动态电路仿真实验 1． 一阶RC电路的充、放电
在 Multisim 10中，搭建RC充、放电仿真实验电路，如图2.2.1所 示。
当动态元件（电容或电感）初始储能为零（即初始状态为零）时， 仅由外加激励产生的响应称为零状态响应；如果在换路瞬间动态元件 （电容或电感）已储存有能量，那么即使电路中没有外加激励电源，电 路中的动态元件（电容或电感）将通过电路放电，在电路中产生响应， 即零输入响应。
R1 10k? V1 13 V J1 Key = Space C1 1uF 3 1 2 0
在 Multisim 10中，单击图2.2.1所示电路中开关J1的控制键A，选
择RC电路分别工作在充电（零状态响应）、放电（零输入响应）状 态。
（1）RC充电（零状态响应）
（2）RC放电（零输入响应）
2． 一阶RC电路的仿真实验。