matlab-支路电流法回路分析法求解电压和电流

1、实验报告课程名称电路分析基础实验名称matlab支路电流法、回路分析法求解电压和电流系别电子信息工程专业班级电工2班指导教师严琼学号姓名黄超实验日期实验成绩一. 实验目的1.加深理解电阻电路的分析方法，并求解出电压和电流。2.验证支路电流法、回路分析法，加深对支路电流法、回路分析法的理解。3.掌握Matlab中矩阵和数组的运算。4.学习分析Matlab中简单的数值计算。二. 实验原理电阻电路：由电阻、受控源和独立源组成的电路称为电阻电路。利用MATLAB可以手工建立电路方程，表示为 Ax=B（A是系数矩阵，取决于电 路元件的值；x是由电路中一些电压和电流构成的列向量； B是右端列向量，与电压

2、源电压和电流源电流有关）再用 MATLAB解线性代数方程，指令为x=AB。分析电路的基本依据是KVL和KCL列方程的基本原则是利用节点（包括广义节点）和回路（包括假设回路）的互相约束关系 ，建立含未知数最少、求解最容易的 方程组。三. 实验环境1.硬件环境：微机2.软件环境： Win dows XP,Matlab四. 实验内容例 1：如图：Is 3A ， R1，R2, U s 5V o 求 U 03+ml*J012解：设三个回路电流分别为1 m1I m2、 I m3 贝S：I m1 3I m3 10 I1Im1 JT (2丨m2 丨m33310(lm11)Im2I m2)I m3i53Uo由此

3、可以解出Im1 3A. I m2 5.4A、丨m3 -24A、U。6.2V （当然如果把并联的受控电流源等效后会简单些）。般的回路方程，左边是 回路电路与无源元件 表示，右边用电源表示，在此处经过分析，真正的未知数其实是回路2的回路电流和所要求的电压，于是原方程组整理后写成矩阵形式再利用MATLA把矩阵5 10330(!斗心讥一普J3然后用MATLA计算如下:CDinmaiidWindowTo getst ar t e d, select MATLAB H&lp or Demos fror the Help menu.>> a=B/6-10/3 0.1/3-10/3 1 .

4、b=V2-5-3Q/3：-30/3 .K=ab5,40006.2000例2:如图，已知R 1Us 14V,求支路电流i和支路电压U解：设三个回路电流分别为1 m1、1 m2、1 m3，则:(1(11 m314 UoUo1) 1 m11 m31)I m21 m30.5u补充方程为:1 m11 m21 m21 m31 m11 m3i0.5i由此可以解出Im1 1A、I m2 3A 、I m3 3A、 i 4A、 u 6A。例3：如图所示，Ri1，R22，R33，R44 ，is1A，电压控制电流源将方程整理为:(11)1 m10 1 m21 m30i 0uU01401 ml(11)Im2I m30i

5、 0uU0001 m101 m21 m30i0.5u10U001 m101 m2I m3i 0u0U001 m11 m201 m30.5i0u0U0001 m11 m21 m30i u0U00然后用MATLAB算如下:CDflrilLhd» a=Li+ (1 - D L ,a 1*1 - D 0 -I a L D a. B a, d -i -i u a；-i t a -a. 5 fl o.u i -i o -i oj： b=id.D,o,QjD,D .“abL OODQi unua -m. uouaJ.uoua 氏 OODQ a nnnn在以上例题中，采用的思想是找准未知量，采用分离

6、变量的方法让未知量在方程组的一侧，然后把方程组写成矩阵形式Ax=B未知量构成的矩阵（后者列向量） x=AB。所以在MATLAB建立好矩阵就可以求解了，节约了运算时间，以上例子都 是手工带入数据整理方程组 的，但注意的是：数据的值其实是取代的对应的元件, 因此也可以用符号表示方法化简方程组后，编制 M文件，由MATLAB入数据进行运由用节点电压表示电流i3和电流源发出的功率:的控制系数g=2s.写出节点方程，并求出节点电压、电流i3和独立电流源发出的功率。解：设电导Gk1 (k 123,4)，节点电压用Vk(k 1,2,3)表示，列写节点电压方程:RkViV V1 ,节点1电压为电流源的电压(G1 G3)V1 G1V2 G3V3 i s ，节点1的节点电压方程(G1G2)V2 G1V1gv1 ，节点2的节点电压方程(G3G4)V3 G3V1gv ，节点3的节点电压方程由、 可得：V3 4v1,V22匚v1，2代入代入可得：vi i.5，v2ri,v3 6将节点电压方程整理后得到:q + Q -q -q g-G G + G 0-0 g q U