MATLAB_在交流稳态电路中的分析应用.doc

1 训练目的 就自动化专业的需要，在平时的学习中我们会经常针对各种电路分析,随着电路规模的加大,微分方程阶数以及联立方程的个数增多,解题运算困难。基础强化训练主要内容是学习并掌握MATLAB语言工具，结合线性代数、电路原理等课程，强化、巩固专业理论基础，掌握MATLAB语言的编程技巧，为后续专业课程的仿真学习打下良好的基础MATLAB语言的两个最显著特点，即其强大的矩阵运算能力和完美可视化功能，使它成为控制界应用最广的科学计算工具。 通过分析研究发现，用MATLAB语言进行电工、电子电路的分析、设计与仿真，简单、高效，可以避免复杂的数学计算编程(比如矩阵的计算)，并且借助其绘图函数可方便实现计算结果的可视化，若采用MATALAB进行电路的调试、仿真、验证，不仅省时、省力，而且还可以节约大量的成本。MATALB语言不但可作为从事电工、电子专业的技术人员提供强大的设计和论证方面的保障，也可以作为学习、了解掌握电工、电子知识的一种更方便、更可靠的开发工具，还可以作为大中专学校实践教学手段的一种扩充和补充，将其引入电工电子电路的教学和科研中，显得十分必要。掌握相关的理论知识及实际处理方法，熟练使用MATLAB语言编写所需应用程序，上机调试，输出实验结果，并对实验结果进行分析。2 训练要求 2.1题目： 图2-1所示示正弦交流电路中，已知V，R=10(，L=0. 1H，C=100(F。求电压is。 图2-1 基本电路图 2.2要求： 1）用尽可能多的方法(计算/仿真)以求出题目的未知量； 2）报告应对建模、参数设置、仿真模型搭建中使用的元器件所在的工具库、和仿真的过程进行详细说明（可截屏说明实现过程）； 3）将仿真结果与理论计算进行对照，对仿真结果的正确性进行分析说明 3 理论计算 4 设计分析 4.1整体分析 图2-1为一交流电压源经电容、电感、电阻串并联组成的简单一阶响应电路，题目要求求us输出的干路电流is。可以通过欧姆定律、基尔霍夫定律等一些基本电路定律列出干路电流is的表达式。然后通过在MATLAB中建立数学模型，通过一定的函数算法编程、仿真，输出结果，最后与理论值比较。 4.2设计方案 4.2.1理论编程 要在交流电压源的供能下求得干路电流，需要求知电压源两端的负载大小，便可利用欧姆定律（电压、电流与阻抗的关系），计算出电路干路电流is。 其计算公式基本如下： 4.2.2 Simulink仿真 通过Simulink库中所拥有的电气模型，连接题目的电路图，经过适当设置，及添加适当的测量元件，进行仿真，观察输出电流波形、相位是否符合理论计算的结果。 5 编程及仿真 5.1理论编程 5.1.1编程 程序如下： clc %清除前面语句 Us=10*cos(pi/12)+j*10 *sin(pi/12) %给Us定义，复数形式表式 w=100 %定义角频率以求得C、L的阻抗 R=10 %电阻阻抗 XC=1/(j*w*C) %电容阻抗 XL=w*L*j %电感阻抗 X1=R+XC % RC支路阻抗值 X2=XL % L支路阻抗值 X=1/((1/X2)+(1/X3) ) %电源U两端的总阻抗 Is=Us/X %欧姆定律 m=real(Is) %取所求Is的实部 n=imag(Is) %取所求Is的虚部 du=atan(n/m) %求电流is的初相位（弧度制） t=0:1e-5:0.2; %定义时间段t is=sqrt(m^2+n^2)*sin(100*t+du); %将is的复数形式转变为三角函数 plot(t,Us) %输出Us的仿真波形图 plot(t,is) %输出is的仿真波形图 5.1.2编程结果分析 仿真结果图如图5-2 根据图中数据，发现结果图形的特征点（包括峰值、零点）等基本点的数值基本符合理论值。 图5-1 电压源的波形 图5-2仿真结果电流波形图 5.2 Simulink仿真 5.2.1用Simulink仿真电路 使用Simulink进行仿真一般分为两步：首先需要在仿真模型编辑窗口中搭建好自己的仿真模型，设置好具体模型参数和仿真参数；然后，仿真开始，Simulink将根据搭建的模型，模拟系统在设定条件下的具体行为。一个典型的Simulink模型由信源、