MATLAB 在电路分析中的简单应用.doc

学 年 论 文 题目 题目 MATLABMATLAB 在电路分析中的简单应用在电路分析中的简单应用 学学 生 生 张 珂 学学 号 号 201312020129 学学 院 院 理 学 院 专专 业 业 应用物理学 指导教师 指导教师 张云霞 2016 年年 1 1 月月 1212 日日 I MATLAB 在电路分析中的简单应用 摘摘 要要 电路分析中往往涉及到复杂的问题这使我们需要一款软件来进行直观方便的解决 而 MATLAB 因其程序简洁 通俗易懂 且计算精确 同时他又具有强大的绘图能力 在 工程设计 电路分析中不可缺少 本文基于 MATLAB 软件 通过几个例子来讲述 MATLAB 在电路分析中的 应用 关键词 MATLAB 电路分析 应用 II MATLAB simple application in circuit analysis ABSTRACT Circuit analysis often involves a complex problem which allows us to make intuitive and convenient solutions need a software MATLAB because the program is simple easy and accurate calculation At the same time it has the powerful mapping ability in the engineering design circuit analysis is indispensable In this paper based on the MATLAB software through a few examples to talk about the application of MATLAB in the electric circuit analysis Key words Optical interferometry Young s Double Slit Interference Experiment III 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 MATLAB 在交流稳态电路中的应用 1 2 MATLAB 在二阶动态电路中的应用 3 2 1 MATLAB 解一阶微分方程中的应用 3 2 2 MATLAB 在解留点级数中的应用 4 3 小结 7 参考文献 7 MATLAB 在电路分析中的简单应用1 1 MATLAB 在交流稳态电路中的应用 网孔法是求交流稳态电路中的参数的常用的方法 但其解题的效率往往受到解线 性方程组的影响 本例简单的介绍 MATLAB 在交流稳态电路中的方便快捷以及通过向 量图能更加直观的了解电流之间的关系 2 电路如图 1 1 所示 R 3 L 4mH C 500uF r 2 求解 i1 t 和 i2 t 并画出 i1 和 i2的向量图 已知 Us t 10cos 314t V 图 1 1 由图 1 1 画出网孔电流如图 1 2 电路分析中网孔电流向量法 3 知 建立如下方程 组 1 1 IrIZZIZ UIZIZR CLL SLL 其中 jwc ZjwlZ CL 1 图 1 2 整理上面方程组 写成的矩阵 AX BUs 形式 陕西科技大学学年论文2 1 2 S CLL LL U I I ZZZr ZZR 0 1 2 1 在程序编程窗口中编写以下语句实现上述计算 对应的 M 文件为 R 3 w 314 L 4e 3 C 500e 6 Us 10 r 2 赋值 ZL j w L Zc j w C A R ZL ZL r ZL ZL Zc 定义左矩阵系数 B 1 0 定义右矩阵系数 I A B Us 求解 I1 I 1 I2 I 2 disp 幅值 disp abs I1 I2 求解幅值 disp 相角 disp angle I1 I2 180 pi 求解相角 ha compass I1 I2 绘制复数的向量图 set ha linewidth 3 使线条加粗 程序运行结果如下图 1 3 图 1 3 运行结果 幅值 3 38231 5621 相角 31 9486 154 0774 MATLAB 在电路分析中的简单应用3 LC L S Lc C i L R u Ldt du CR u i C u CRdt du 2 11 1 11 2 MATLAB 在二阶动态电路中的应用 MATLAB 有着强大的微分运算以及作图能力 本问通过两个例子说明 MATLAB 解一阶微分方程和二阶微分方程时的简单与方便 2 1 MATLAB 解一阶微分方程中的应用 二阶电路如图 1 4 所示 已知电压源 us 10v R1 4 R2 0 2 C1时开关闭合 试绘 出电容电压 uc的波形 图 1 4 电路的状态方程表示如下 2 1 MATLAB 程序 M 文件为 d m Function yd g t y 函数定义 U 10 R1 4 R2 0 2 C 1 L 1 赋值 Yd 1 r1 c y 1 1 c y 2 1 r1 c u 描述方程 1 l y 1 R2 L Y 2 调用函数并作图 见图 5 tspan 0 40 定义求数值解得时间区间 y0 0 0 变量的初始值 陕西科技大学学年论文4 t YY ode45 d tspan y0 解方程 plot t YY 1 作图 xlabel t ylabel uc 描述 x 轴 y 轴 图 2 1 2 2 MATLAB 在解留点级数中的应用 4 二阶电路的零输入响应电路 5 图 6 所示 本例用 MATLAB 讨论 已 知 L 0 5H C 0 02F R 12 5 初始值 u c 0 1V iL 0 0 求 t 0时的 u c t 和 iL t 的零输入响应 并画出波形 图 2 2 解 uc的微分方程为 2 2 其中衰减常数 谐振频率 0 1 2 2 tu LCdt du L R dt tud c cc L R 2 LC n 1 MATLAB 在电路分析中的简单应用5 2 2 2 0 0 2 0 n Lcc C ss Ciusu sU 2 2 1 1 ps r ps r sUC tptp c erertu 21 21 把式 2 2 写成典型形式为 2 3 初始值为 2 4 C i dt du u L t c c 0 0 0 整理后得 2 5 2 6 对上式求拉普拉斯反变换 得时域函数 为此可将式右边分解为部分分式 2 7 其中 极点是 p1 p2 留数 6 为 r1 r2 p1 p2 r1 r2可以用代数方法求出 2 8 在 MATLAB 中有专门用来求极点和留数的 fesidue 函数格式为 r p k residue num den 其中 num den 分别为分子和分母多项式的系数组成的数组 MATLAB 程序如下 L 0 5 R 12 5 C 0 02 输入元件参数 uc0 1 iL0 0 dt 0 01 t 0 dt 1 设定时间组 num uc0 R L uc0 iL0 C uc s 的分子系数多项式 den 1 R L 1 L C uc s 的分母系数多项式 r p k residue num den 求极点留数 ucn r 1 exp p 1 t r 2 exp p 2 t iLn C diff ucn dt 绘曲线 subplot 2 1 1 plot t ucn grid subplot 2 1 2 plot t 1 end 1 iLn grid 02 2 2 2 cn cc u dt du dt ud 0 0 2 0 0 2 2 sUussU dt du susUs cncc c cC 陕西科技大学学年论文6 结果运行如图 图 2 3 MATLAB 在电路分析中的简单应用7 3 小结 电路分析的基本方法是建立数学模型 然后对数学模型进行计算 得到各支路电 流电压以及他们之间相互的关系 而当电路比较复杂是往往会将大量的时间耗费在不 断重复的计 算中 这就需要我们借助计算机来完成 但很多程序庞大 语言复杂 不 适合个人使用 而 MATLAB 以其简单的语言格式 强大的功能受到广泛的好评 本文 使用三个简单的例子 从 三个方面来说明 MATLAB 的简单使用 参考文献 1 邱关源 罗先觉 电路 第 5 版 北京 高等教育出版社 2006 5 2009 重印 536 543 2 贺为婷 肖博潇 正弦稳态电路的 MATLAB SIMULINK 仿真分析电子设计工程 2011 年 4 月第 19 卷 第 7 期 32 38 3 刘娟 MATLAB 在电路分析中的应用现在电子技术 2003 年第 13 期总第 156 期 87 88 4 王海英 袁丽英 吴勃 控制系统的 MATL