基于电路学习支撑平台的设计与实现

论文摘要

随着教育改革的提出和信息技术的发展,信息化教学应运而生。信息技术与课程教学的整合已经成为现代教学的趋势和重要手段。本文针对电路理论学习的重点和难点,建立了基本电路学习支撑平台,为学生提供电路理论的自主学习环境,使学生可以省略方程组的计算,而将学习重点直接放在列写电路方程组上。论文首先基于面向对象语言的继承机制,采用组合设计模式实现电路基本元件和组合元件的虚拟化,实现了元件的统一管理,提高了系统的可扩充性以及软件的重用性；利用拓扑学的基本原理论文将电路图转化为矩阵形式,为电路的通用分析提供基础。本文采用混合节点法分析电路,建立了线性电路直流分析、动态电路时域分析以及正弦稳态电路分析混合矩阵方程组的一般形式,并根据元件的连接关系和特性建立了基本元件在混合矩阵方程组的送值规律,实现了对用户自定义网络的自动分析；论文采用MathML技术实现了用户方程组的图形化输入,易于解析,具有良好的平台和设备无关性；本文实现了课程相关线性代数、复数以及常微分方程组的数值算法,实现了系统建立的电路方程组和用户方程组的求解。平台允许用户自由搭建电路网络,系统的分析结果不但包括元件的电流与电压,还提供了电路网络的特性曲线图形。最后,本文总结了平台的研究与开发工作,并对完善平台需要的下一步工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的发展现状
• 1.2.1 电路理论发展史
• 1.2.2 计算机辅助电路分析的发展现状
• 1.3 课题的研究目标
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 系统需求分析与总体设计
• 2.1 系统的需求分析
• 2.2 系统的体系结构
• 2.3 系统的功能模块
• 2.4 系统的开发工具与运行环境
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统的设计与实现
• 3.1 系统界面设计与实现
• 3.2 电路网络的搭建
• 3.2.1 电路元件
• 3.2.2 电路网络的连接
• 3.2.3 电路网络的检查
• 3.3 电路网络的分析与求解
• 3.3.1 电路方程的自动建立
• 3.3.2 线性电路直流分析
• 3.3.3 动态电路时域分析
• 3.3.4 正弦稳态电路分析
• 3.4 用户的电路分析验证
• 3.4.1 电路方程组的输入
• 3.4.2 电路方程组的求解验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统设计与实现的关键技术
• 4.1 基于组合模式的电路元件开发
• 4.2 图论在系统开发中的应用
• 4.3 基于MATHML的方程组输入
• 4.3.1 基于MathML的方程组表示
• 4.3.2 利用XML技术解析方程组
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统运行实例
• 5.1 线性电路直流分析实例
• 5.2 交流小信号分析实例
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 读学位期间主要的研究成果