一阶RC电路“非正常”现象探究的启发式教学探索与实践

针对传统一阶RC电路实验中存在的工程背景较弱、探究空间小、对学生启发性不够问题,从实验方案、实验内容、实验手段等多个方面进行了较大幅度改革。采用“直流电压源+机械开关”的新型实验方案,让电路暴露出多种体现实际工程特性的“非正常”现象,提高了实验的创新性;以“非正常”现象为切入点,引导学生深入探究实际电路中普遍存在的杂散电容、开关抖动、仪器内阻等工程要素,锻炼学生工程思维,提高了实验的高阶性;构建“线上SPOC学习+线下智慧实验”混合式智慧化学习闭环,强化学生自主学习,严格实施过程考核,增加了实验的挑战度。教学实践表明,改革后的一阶RC电路实验有助于加深学生对动态电路响应过程本质和内涵的理解,有助于提高学生问题分析和电路调试能力,有助于锻炼学生的创新思维和工程素养,具有较大的推广应用价值。

一阶RC电路实验教学改革与问题分析

实验是理论联系实际的重要手段。为了紧密联系电路理论教学与实验教学,针对一阶RC电路实验中存在的问题,改进了实验电路。对实验教学过程中发现的问题,采用基于问题的引导式教学方法,引导学生对电容上非正常的充放电过程进行理论分析,证明电容上非正常充放电波形确实是由于两个开关非同时动作造成的,同时采用Simulink对开关非同时动作过程进行仿真验证,仿真结果与理论分析吻合。最后采用硬件消抖电路消除了电容充电波形上的阶梯状抖动。实践结果表明,改革后的一阶RC电路实验有助于学生掌握一阶RC电路的换路过程和示波器的使用,教学效果良好。

一阶RC电路时域分析和频域分析的对比

本文以一阶RC积分电路和微分电路为例,分别给出了这两个电路的时域和频域分析结果。对这些分析结果进行对比,并从信号处理的角度做出定性解释,表明对同一电路从时域和频域两个不同角度得到的结论在本质上是一致的。对动态电路的这种对比分析,有利于加深学生对动态电路本质的理解,并且对不同章节的内容建立统一的认识。

方波激励下一阶RC电路响应的研究

一阶RC电路在方波激励下的时域响应会随着电路参数的变化、电路输出的不同表现出不同的特性。当时间常数远远大于或小于方波脉冲宽度时,电路时域响应会分别表现出积分电路或微分电路的特性。本文对这两种情况下电路的时域响应分别进行了详细讨论,并给出了输出的变化规律,接着讨论了进行这两种电路实验时应该注意的问题,最后对学生做实验过程中容易出现的错误进行了说明。

自适应一阶RC滤波算法在低端单片机的应用

介绍了自适应一阶RC滤波在低端八位单片机上的应用过程。通过介绍RC滤波的模拟计算、数字推导,首先设计了基于ATmega8的RC数字滤波函数。然后引入自适应算法,在原RC滤波函数的基础上设计了自适应一阶RC滤波函数。最后通过RC滤波和自适应滤波的实验数据说明了自适应一阶RC滤波的良好滤波效果。

Multisim在一阶RC电路响应中的应用

一阶RC电路的暂态过程非常短暂，利用仿真软件Multisim来演示一阶RC电路的响应，可以直观地观察变化过程以及时间参数对暂态过程时间长短的影响，增加了教学信息量，提高了教学效果，并且进一步验证了仿真的结果和理论分析值的吻合度。

RC一阶电路实验的设计方法研究

本文通过RC一阶电路的全响应和零输入响应,推导出积分电路在方波激励下的输出波形的最大和最小值表达式,为RC积分电路的设计提供了理论依据,并通过对一个积分电路的设计举例和仿真测试,验证了设计方法的正确性、简便性和可行性。通过本文的讨论,可以帮助学生掌握电路的全响应和零输入响应的概念,有助提升实验水平和教学效果。

MATLAB仿真在一阶RC电路响应教学中的应用研究

一阶RC电路响应分析教学,是电路相关知识学习的基础。文章认为,一般的一阶RC电路响应分析知识学习过程略显抽象,需要引入MATLAB仿真技术将其具象化,便于一般高职或本科院校学生学习。文章分析了MATLAB基本组成,以一阶RC电路零状态与零输入响应分析为例开展两种状态的理论分析,并利用MATLAB软件对分析中的关键参数进行模拟仿真,分析在一阶RC电路响应教学中MATLAB软件的仿真分析结果与理论分析结果之间的差异性,从而总结该软件的实际教学应用可行性。

一阶RC电路的计算机辅助分析

以一阶RC电路分析的三要素法为理论基础,结合电子电路仿真设计软件Multisim7,通过分析波形的方法确定了一阶RC电路中变量的函数表达式,阐述了计算机软件为一阶RC电路分析带来的明显优势。

方波激励下的一阶RC响应的简捷解析

通过简易的数学方法,比较直观地解析描述了RC电路在周期为T、幅值为U m和占空比为δ的方波电压u激励下的电容器C上的响应电压u c的变化情况,得出u c在u的上升沿和下降沿上的值将分别单调连续地收敛于U m(1-A 1)A 2/(1-A 1 A 2)和U m(1-A 1)/(1-A 1 A 2),其中A 1=e-Tδ/(RC)和A 2=e-T(1-δ)/(RC).同时也对各参数之间的关系进行了分析探讨.所得结论不但有助于理解和分析方波激励下的一阶RC暂态过程的实验现象,也有助于改善实验设计时对参数的选择.

一种改进的电动汽车锂电池RC滞后模型及其应用

为提高电动汽车电池SOC估计精度、收敛速度和鲁棒性,提出了一种改进的锂电池RC滞后模型及自适应粒子滤波的SOC估计方法。在传统RC模型基础上加入滞后模块,使用粒子群算法搜索的方法求解模型参数,综合考虑计算量和模型精度,确定了一阶RC滞后模型作为锂电池等效模型。在传统粒子滤波基础上,提出了观测噪声方差自适应估计方法。仿真结果表明,SOC初值误差较大时,自适应粒子滤波收敛速度和鲁棒性、SOC估计精度和稳定性明显优于传统算法。

基于NI ELVISⅡ+的RC一阶电路时域与频域分析

为提高实验教学水平,增强学生对RC一阶电路的理解,基于NI ELVISⅡ+采用实验的方法对RC一阶微分电路和积分电路从时域和频域两个角度进行分析。通过直观的方式展示一阶微分电路与积分电路的物理意义,以及两种电路在信号滤波方面的应用,有利于激发学生的学习兴趣,加深学生对动态电路的理解,对电路基础实验教学具有一定的参考意义。

一阶RC电路时间常数实验方法的改进

为解决现有一阶RC电路时间常数实验方法的局限,从实际应用角度出发,改进了零输入响应法,研究了稳态法,并利用Multisim软件进行仿真测量及方法验证。实验结果表明,上述实验方法操作简单,实验结果误差小。同时,对一阶GL电路的测量具有参考价值。

RC电子锯齿波产生器的优化设计

电子锯齿波产生器在电子设备中担当着重要角色。文中设计了一个性能良好、结构简单、成本低廉、维护方便的电子锯齿波产生器。介绍了这种电子锯齿波产生器的结构,说明了它的工作原理,定量地用自动控制理论分析和推导了它的性能,并介绍了它的检修思路。

一阶RC电路过渡过程的简便估算

通过对一阶RC电路过渡过程的响应的分析,得出一种应用RC电路的直观简便的方法——查表估算法。它避免了繁复的数学推导过程,能简便迅速地找出问题的答案。无论是在电路设计方面,还是在电路的学习分析方面,要比传统方法快捷简便好得多。

RC一阶电路时间常数测量的研究

本文论述了RC一阶电路中时间常数τ的概念、物理意义,以及在实际电路中时间常数τ的具体求法,阐述了它在充放电过程中所起的作用。

RC和RL一阶电路全响应的仿真分析

为了帮助学生深入理解动态元件的工作特性及一阶电路响应的过渡过程,以RC和RL一阶电路全响应为例,首先,基于叠加原理观点和工作状态观点,从理论上阐述了电路全响应的过渡过程及其物理本质;然后,基于Multisim14软件,分别搭建了RC和RL一阶电路全响应仿真实验,并依据仿真结果,分析了电路全响应所蕴含的瞬态规律及其物理内涵.结果表明:仿真电路,模块功能分明、原理易于理解;仿真结果,响应波形直观、数据易于读取;仿真图像,直观呈现一阶电路全响应所蕴含的叠加原理观点和工作状态观点.

基于扩展卡尔曼滤波的动力电池SOC估算

卡尔曼滤波(KF)是基于最小方差估计的一种最优估计方法,适用于线性系统,而车载动力电池在实际运行过程中具有较强的非线性特征。通过对卡尔曼滤波进行改进得到扩展卡尔曼滤波(EKF),可以较好地解决这一问题。文章以三元锂电池为研究对象,建立一阶RC等效电路模型作为电池的基础模型,在锂电池充放电的试验数据基础上,利用MATLAB进行拟合得到电压与电池荷电状态(SOC)的关系曲线OVC-SOC,利用最小二乘法进行参数辨识,再利用EKF算法对动力电池SOC进行实时估算。

PWM逆变器驱动异步电动机采用长线电缆时电压反射现象的研究

PWM逆变器驱动的异步电动机 ,在逆变器和电动机之间采用长线电缆传输时 ,会产生电压反射现象 ,导致在电动机端产生过电压、高频阻尼振荡 ,使电动机绝缘老化 ,造成电动机在短期内绝缘击穿等事故 ,这是PWM逆变器驱动异步电动机采用长线电缆所产生的负面效应。文中首先分析了长线电缆传输时由于长线电缆的分布参数所产生的电压反射现象及其所造成的过电压等负面效应 ,分析表明电动机端产生的过电压与逆变器输出PWM脉冲上升时间和电缆长度有关 ,PWM脉冲上升时间愈短 ,电缆愈长 ,反射现象愈明显。采用低成本无源滤波技术可消除这种负面效应 ,文中分析和设计了一种一阶RC电动机端滤波器 ,用于接在异步电动机的接线端上 ,实验结果表明该滤波器可有效地减小电动机端过电压等负荷效应 ,从而提高系统的可靠性。

基于FA-BP神经网络的锂离子电池SOH估算

采用萤火虫算法(FA)优化BP神经网络对锂离子电池进行健康状态(SOH)估算,利用FA算法全局寻优的能力和收敛速度快的特点,优化BP神经网络的权值和阈值,解决BP神经网络容易陷入局部最小值和收敛速度慢的问题。对单体磷酸铁锂正极锂离子电池进行充放电实验,选用一阶RC电路模型,利用递推最小二乘法在线辨识模型参数,将电池的欧姆内阻、极化内阻和极化电容作为模型的输入参数。与BP神经网络算法相比,FA-BP神经网络优化算法估算SOH的误差波动范围减小2.50%,最大误差减少3.00%,平均误差减小1.68%,且具备良好的收敛性。