Luận Văn Ứng dụng Matlab trong xây dựng thư viện một số hàm hỗ trợ giải bài tập lý thuyết mạch

Mục lụcMục lục. 1
Lời nói đầu. 5
Chương I. Cơ sở Matlab. 6
1.1.Tổng quan về cấu trúc dữ liệu của Matlab, các ứng dụng. 7
1.1.1.Dữ liệu. 7
1.1.2.Ứng dụng. 8
1.1.3.Toolbox là một công cụ quan trọng của Matlab. 8
1.2. Hệ thống Matlab. 8
1.3. Một số lệnh cơ bản trong Matlab. 10
1.3.1. Các phép toán cơ bản. 10
1.3.2. Các biến (khai báo và sử dụng) 10
1.3.3. Các hàm đặc biệt 11
1.3.4. Các cấu trúc dữ liệu cơ bản. 11
1.3.5. Các hàm phức tạp. 13
1.3.6. Cấu trúc lệnh cơ bản. 14
1.4. Lập trình trên m.file. 16
1.5. Giao diện đồ họa người dùng (GUI Graphical User Interfaces) 18
1.5.1. Các thành phần điều khiển của GUI (uicontrol objects) 19
1.5.2. Lập trình điều khiển với GUI 22
Chương II. Ứng dụng Matlab trong giải một số dạng bài toán lý thuyết mạch điện 23
2.1. Biểu diễn số phức và ảnh phức của tín hiệu xoay chiều điều hòa. 24
2.1.1. Hàm chuyển đổi giữa hai dạng cơ bản mô tả tín hiệu hình sin, ảnh phức. 24
2.1.2. Cộng, trừ, nhân, chia số phức ở dạng ơ le. 24
2.1.3. Giải hệ phương trình phức. 27
2.2. Giải mạch điện bằng SCAM (Symbolic Circuit Analysis in MatLab) 27
2.2.1. Cơ sở lý thuyết 27
2.2.2. Bài toán. 30
2.3. Mạng hai cửa tuyến tính không nguồn. 39
2.3.1. Hệ phương trình dạng [A], 39
2.3.2. Hệ phương trình dạng [Z],[Y] 40
2.3.3. Hệ phương trình dạng [H], [G] 40
2.3.4. Mối quan hệ giữa các hệ phương trình: [A],,[Z],[Y],[H],[G] 41
2.3.5. Xây dựng mạng hình T và P từ thông số mạng hai cửa. 44
2.4 Hỗ trợ giải mạch bằng ảnh Laplace. 52
2.4.1. Biến đổi thuận. 52
2.4.2. Biến đổi ngược. 53
2.4.3. Một số định lý về ảnh-gốc: 53
2.4.4. Giải mạch bằng phương pháp toán tử: 55
2.5. Đường dây dài 59
2.5.1 Tính toán các thông số cơ bản cho đường dây. 59
2.5.2. Hệ phương trình hyperbolic của đường dây dài. 60
2.5.2. Tính toán truyền công suất 61
2.5.3. Ảnh Petersen (Quá trình quá độ) 62
Chương III. Kết quả. 66
3.1. Giao diện tính toán số phức. 67
3.1.1. Giao diện ban đầu. 67
3.1.2. Giao diện sau khi đã nhập số liệu. 67
3.1.3. Giao diện sau khi đã có kết quả: 68
3.2. Giao diện ảnh phức của tín hiệu hình sin. 69
3.2.1. Giao diện ban đầu. 69
3.2.2. Giao diện sau khi nhập số liệu. 70
3.2.3. Giao diện kết quả. 71
3.3. Giao diện tính toán quan hệ giữa các ma trận của mạng 2 cửa. 71
3.3.1. Giao diện ban đầu. 71
3.3.2. Giao diện sau khi nhập số liệu. 72
3.3.3.Giao diện kết quả. 72
3.4. Giao diện tính toán quá trình quá độ. 73
3.4.1. Giao diện ban đầu. 73
3.4.2. Giao diện sau khi nhập số liệu. 74
3.4.3. Giao diện kết quả. 74
3.5. Giao diện tính toán các thông số cơ bản của đường dây dài 75
3.5.1. Giao diện ban đầu. 75
3.5.2. Giao diện sau khi nhập số liệu. 76
3.5.3. Giao diện kết quả. 76
3.6. Giao diện tính toán truyền công suất đường dây dài 77
3.6.1. Giao diện ban đầu. 77
3.6.2. Giao diện sau khi nhập số liệu. 78
3.6.3. Giao diện kết quả. 79
3.7. Giao diện tính toán theo mô hình Petersen. 79
3.7.1. Giao diện ban đầu. 79
3.7.3. Giao diện sau khi nhập số liệu. 80
3.7.3. Giao diện kết quả. 81
Chương IV: Kết luận và hướng phát triển của luận văn. 81
4.1. Kết luận. 82
4.2.Hướng phát triển. 82
Tài liệu tham khảo. 83
Lời nói đầu
Đất nước ta đang trong quá trình hội nhập, sự cạnh tranh với các nước trên thế giới trong tất các lĩnh vực rất quyết liệt, đòi hỏi các ngành, các cấp phải đổi mới phương pháp quản lý, áp dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại, để nâng cao chất lượng và hiệu quả. Đối với ngành giáo dục cũng vậy, để cạnh tranh được phải nâng cao chất lượng đào tạo, giữ vững thương hiệu. Muốn vậy, trong các trường học, đặc biệt là các trường đại học và cao đẳng, ngoài yếu tố năng lực của giảng viên, giáo viên, nhà trường cần phải chú trọng đến việc sử dụng phương tiện dạy học hiện đại, ứng dụng các phần mềm phục vụ cho quá trình giảng dạy các môn học. Qua đó sinh viên tiếp cận với công nghệ tiên tiến giúp các em nâng cao năng lực nhận thức, năng lực tư duy, kỹ năng ứng dụng, để giải quyết tốt nhiệm vụ mà môn học yêu cầu. Các ngành học nói chung, ngành điện nói riêng, việc giải bài tập các môn học, nhất là môn học Lý Thuyết Mạch mất một lượng thời gian khá lớn. Môn Lý Thuyết Mạch không đi sâu vào việc giải thích các hiện tượng vật lý, mà môn học chú ý nhiều đến tinh toán và ứng dụng kỹ thuật, phục vụ cho chuyên ngành và các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác liên quan đến kỹ thuật điện. Từ trước đến nay phương pháp giải các bài tập về lý thuyết mạch thường là: từ sơ đồ mạch điện lập các phương trình, hệ phương trình, sau đó tiến hành giải các phương trình, hệ phương trình để tìm ra kết quả. Gặp những mạch điện có nhiều phép tính và phương trình phức tạp, nhất là trong việc giải các bài tập mạch điện nhiều nhánh, mạch điện ở chế độ quá độ, đường dây dài mất rất nhiều thời gian. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần phải ứng dụng một phần mềm nào đó. Có rất nhiều phần mềm tính toán với khả năng ứng dụng cao như: Maple, Mathcad, Athematica, Matlab Trong đó Matlab là phần mềm có khả năng ứng dụng cao và tiện ích. Với nội dung bản luận văn : Ứng dụng Matlab trong xây dựng thư viện một số hàm hỗ trợ giải bài tập lý thuyết mạch. Qua đó, việc thực hiện lập các hàm hỗ trợ và việc mô phỏng các bài tập về mạch điện dùng phần mềm Matlab trên máy tính giúp cho sinh viên tiến hành giải các bài tập một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả.
Nội dung bản luận văn này gồm các phần như sau:
Chương I - Cơ sở Matlab: Giới thiệu tổng quan về phần mềm Matlab, một số đặc điểm và khả năng ứng dụng cơ bản trong giải các bài toán kỹ thuật.
Chương II - Ứng dụng Matlab giải một số dạng bài toán lý thuyết mạch điện - tập trung trình bày về khả năng ứng dụng Matlab trong giải mạch điện cơ bản như bài toán: tính toán số phức, ảnh của tín hiệu hình sin, tính toán quan hệ giữa các ma trận của mạng 2 cửa, tính toán quá trình quá độ, tính toán các thông số của đường dây dài, tính toán truyền công suất đường dây dài.
Chương III - Kết quả hàm thư viện và giao diện GUI – tổng kết một số kết quả triển khai trên nền Matlab phần thư viện các hàm và giao diện tính toán số phức, giao diện ảnh của tín hiệu hình sin, giao diện tính toán quan hệ giữa các ma trận của mạng 2 cửa, giao diện tính toán quá trình quá độ, giao diện tính toán các thông số của đường dây dài, giao diện tính toán truyền công suất đường dây dài và một số giao diện GUI hộ trợ khai thác các thư viện các hàm đã viết. ChươngIV - Kết luận và hướng phát triển, tóm tắt lại các kết quả đã đạt được của luận văn đồng thời phân tích một số mặt còn tồn tại và đề xuất một số hướng phát triển của luận văn.