1、MATLA晤言課程論文MATLAB電路分析中的應用姓名：李娜學號：12010245303專業：2010級通信工程班級：（1）班指導老師：湯全武學院：物理電氣信息學院完成日期：2011.12.15MATLAB在電路分析中的應用（李娜12010245303 2010 級通信1班）摘 要本文將Matlab軟件的模擬功能用于電路分析研究，以基本電路理論中典型的直 流電阻電路和含有復數運算的正弦穩態電路的計算為例，詳述了如何分別運用MATLABm言編程的方法來對電路進行仿真分析和計算。結論表明，應用這兩種方法可以是復雜電路的分析和計算變得非?？旖莘奖?，從而為電路分析提供了一個有效的輔助工具。關鍵詞MAT

2、LAB;電路分析；模擬；正弦穩態；向量圖一、問題的提出MATLAB言結構緊湊語句精煉，指令表達式和數字表達式非常接近， 僅需 幾條簡單的語句，就可以完成一大串其他高級語言才能完成的任務， 可大大節省 編程時間，提高計算效率。基本電路是電類專業非常重要的專業基本課，不僅為后繼課程提供了深厚的理論基礎，也為電路的分析計算提供了各種方法。 其中，在電路分析理論中一般 將關于時間的微分方程轉化為復數方程求解，在一些電路比較復雜的.方程數量多的情況下，都可以運用 MATLABS序來解決。運用該程序不僅可以節約時間， 還可以非常方便的調試電路參數，直觀的觀察電路中的電流.電壓和功率波形。二、應用3向量與電

3、路圖4 電路圖電路如圖4所示，其中的R1 =4-R2 =3j,R3 =1jx1 = 2J jx2 =-0.1jx3 = 08，U S1 =1220 ，U S2 =8/0 ,求各支路電流并畫向量圖。這是一個交流穩態電路，對二個獨立結點列結點電壓方程:Y1iUi +Y12U2 =I siY2iUi +Y22U =I S2其中：Yi尸G+G；Yi2=-(G2+G+G)Y 2i=G+G+G+G;Y22=-(G 2+G)Isi=G5US2；I s2=GUSiGi=i/Ri；G2=i/(R2-jx 2);G3=i/-jx 3；G 4=i/jX 4；G5=i/R3.用Matlab語言編程實現上述計算，程序如

4、下：Ri=4 ; R2=3 R3=i; Xi=2; X2=0.i; X3=0.8; USi=i2;US2=8;% 輸入初始參數G1=1/R1; G2=17(R2 j*X2);G3=1 /-j*X3 ; G4=17j*X1 ; G5=I/R3;Y11=G2+G3; Y12=-(G2+G3+G5)Y21=G1+G2+G3+G4 Y22=-(G2+G3);IS1=G5*US2 ; IS2=G1*US1 %計算線性方程組系數矩陣中以上各元素的值A=Y11 , Y12; Y21, Y22B=Is1;Is2%U=A'B%I1=G1*(U(1) US1)I2=G2*(U(1) U(2)I3= G3*

5、(U (1) 一 lJ(2)I4=G4*U(1)%I5=G5*(U(2) US2) 程序運行結果為：I1=-2.9841+0.9862iI2= -1.0625+1.5658iI3= -3.8430-2.4247iI4=7.8895-0.1273iI5=-4.9054-0.8589i組成方程組A、B解結點電壓%求支路電流I1% 求支路電流I2%求支路電流I3求支路電流I4% 求支路電流I5三、MATLA的用在電路穩態分析1直流穩態分析實例16 , R1 = R3 = R4 = 1 ，R2 = 2 1 K =4 -在圖5所小電品&中，US ,，求Uo .6圖5直流穩態分析用的實例求解此題的

6、方程組為對應的M文件為A=7 -2 0;-3 2 0;1 0 1;%B=16 0 16;%C=AB%C=4.00006.000012.0000%2交流穩態分析在圖6所示的電路中,定義方程組的系數矩陣A定義右端矩陣B求解未知變量矩陣C此為Uic值R3 =R6 =1G8 =1S, Li =1H,C4 =1e-6F,C9 =2e 6F，U S7 =10sin100t , I S2 =2sin100t._,g =1.用2b法求各支路的變量（本例中只比較R上的電壓）。LIR6圖6 交流穩態分析的實例與圖6對應的2b方程的矩陣形式為矩陣方程中各子陣的列可寫成下面給出其M文件:A=-1 0 0 0 0 1

7、0 0 0;-1 1 0 0 0 1 0 0;0 1 0 0 0 -1 0 1 1;0 0 0 1 0 0 -1 0 0;0 00 0 -1 0 0 0 -1%輸入矩陣AB=1 1 0 0 0 1 0 0 0;0 0 1 -1 0 0 -1 0 0;0 -1 -1 0 0 0 0 1 0; 0 0 0 0 -1 0 0 -11%輸入矩陣BC=-1 0 -1 j*1E -4 0 -1 1 1 j*2E -4;%輸入矩陣 CYe=diag(C)Y(5,6)=-1%產生零矢I陣為-1D=j*1 0 0 1 1 -1 1 1 0 -1 -1;Ze=diag(D)Us=0 0 0 0 0 0 1 0+j

8、*0 0 0 ;%輸入電壓 UsIs=0 -2+j*0 0 0 0 0 0 0 0 ;%輸入電流 IsE=zeros(5,9)%產生零矩陣EF=zeros(4,9)%產生零矩陣FG=0 0 0 0 0'%輸入矩陣GH=0 0 0 0'%輸入矩陣HW=E A;B F;Ye Ze N=G;H;Us+Is Xn=WN%輸入矩陣W%輸入矩陣N求解支路電壓第6條 支路的電壓向量為1.0e+002*(-0.0000+0.0004i);計算其峰值為：0.05656V。3 MATLAB應用在電路暫態分析圖7所示的電路中，開關s閉合前已達穩定狀態。已知：RnO.mCJ'LMOJHezoq

9、etA5、，,求開關$在時間t=o瞬時閉合后, 電感支路上的電流iL(t).圖7暫態分析所用的電路此題求解的二階微分方程如下：1g -1 *+ 10 至 + 10t£ = looo£工(0+)=0A- = 100對應的M文件為Desoke('D2y+10*Dy+10*y=1000','Dy(0)=100','Y(0)=0')Ans=100-101.6398*exp(-1.1270*t)+1.6398*exp(-8.8730*t)其解為i L(t)=100-101.6398e -1.1270t +1.6398e -8.8370t

10、由此例看出，用MATLAB!身提供的數值微分函數dsolve求解微分方程簡便 快捷，大大節省了編程時間，采用同一算法的Fortran語言和C語言程序卻多達 百條.四、結論本文通過基本電路理論中的典型題目介紹了如何應用MATLABS言編程的方法來對復雜的電路進行分析和計算。 該方法不僅可以節約計算時間，方便的調試 電路參數，而且還可以非常直觀地觀察和測量電路中的電壓， 電流功率等物理量。 結論表明，MATLA魄供了高效簡潔的編程方法，其強大而簡潔的繪圖功能，矩 陣和數組的運算能力以及很強的擴充性，能充分滿足基本電路分析，計算的需要, 從而可以大大的提高計算精度和工作效率， 在電路理論學科研究與工

11、程實踐中具 有很好的應用價值。五、課程體會經過一學期緊張而有序的課程學習，在忙碌之余也得到了頗多的體會。我 深深體會到MATLAB局簡練，功能強大，簡單實用，用途廣泛，不僅可以大大 的提高操作效率，縮短編程時間，是一種簡單實用的工具，而且還可以應用于其 他學科領域，此次在電路分析中，它有效又簡潔地解決了許多的復雜電路問題， 給我帶來了許多的方便。正是由于我的任課老師湯全武老師的精彩授課和認真的 講解，使我學到了更多的MATLAB言的知識，并且更好的應用于生活學習中 非常感謝湯老師這一學期的教育，愿 MATLAB言有著更廣泛的應用前景 參考文獻:1邱關源.電路（第三版）M .北京：高等教育出版社，19892王炳武.MATLAB5 3實用教程M.北京：中國水利水電出版社，20003李瀚蘇.電路分析基礎M .北京：高等教育出版社，19864邱關源.電路M .北京：高等教