MATLAB在直流稳态电路分析中的应用.doc

武汉理工大学基础强化训练课程设计说明书目录摘要11 设计题目的理论分析22 MATLAB编程43 MATLAB的运行结果54 小结与体会6参考文献70武汉理工大学基础强化训练课程设计说明书摘要MATLAB是美国Mathworks公司开发的大型软件包，是Matrix LABoratory的缩略语。目前，MATLAB 广泛应用于线性代数、高等数学、物理、电路分析、信号与系统、数字信号处理、自动控制等众多领域，是当今国际上最流行的科学与工程计算的工具软件。此设计题目是MATLAB在直流稳态电路分析中的应用，体会MATLAB对复杂电路的分析，以及使电路计算变得非常快捷、方便，为电路分析提供了一个有效的辅助工具。MATLAB在直流稳态电路分析中的应用。关键词：MATLAB 直流稳态电路1MATLAB在直流稳态电路分析中的应用1 设计题目的理论分析 如图电路，己知R1=R2=R3=4W， R42W，控制常数K1=0.5，K2=4，is=2A,求i1和i2。BA图1.1直流电路-含受控源的电阻电路这个题目是对一个直流电路-含受控源的电阻电路的计算。根据电路知识，可以想到使用节点电压法和基尔霍夫电流定律来解答题目。解：如图1.1先设节点A和B，A、B两点电压分别为U1和U2，则 U2=i2*R4 U1=U2+i1*R2由节点电压法和基尔霍夫电流定律得:U1/R1+i1=is+0.5*i2(U2-4*i1)/R3+i2+0.5*i2=i1又有R1=R2=R3=4W R42W is=2A将已知条件代入，并整理得U2=2*i2 （1）U1=U2+4*i1 （2）U1+4*i1=8+2*i2 (3)U2-4*i1+6*i2=4*i1 (4)由（1）、（2）式得U1=2*i2+4*i1 (5)U2=2*i2 (6)将（5）、（6）代入（3）、（4）并整理得8*i1=8i1=i2所以i1=1A,i2=1A2 MATLAB编程解：=k1,=k2建模。按图1.1，建立节点电压方程：(1/R1+1/R2)Un1 + (-1/R2)Un2 = IS+I2(-1/R2) Un1 + (1/R1+1/R2+1/R3) Un2 = -I2+I1/R3I1 = (Un1 Un2 )/ R2I2 =Un2/R4整理以上各式并写成矩阵形式：编程。利用MATLAB编写的程序如下：clear，format compact%输入元件参数值R1=4；R2=4；R3=4；R4=2；Is=2；=0.5；=4；%按ZX=Y列写电路的矩阵方程，其中：X= U1；U2； I1； I2z11=1/R1+1/R2；z12= -1/R2；z13= 0；z14= -；z21= -1/R2；z22= 1/R2+1/R3+1/R4；z23= -/R3；z24=；z31= 1/R2；z32= -1/R2；z33= -1；z34= 0；z41= 0；z42= 1/R4；z43= 0；z44= -1；%以上设置系数矩阵X的元素Z= z11, z12, z13, z14；z21, z22, z23, z24；z31, z32, z33, z34；z41, z42, z43, z44；Y= Is；0；0；0;X=Z Y ； %求解结果I1=X (3)， I2= X (4)；I1 , I2 %输出结果运行程序得：I1= 1，I2= 2 即正确答案为：I1= 1A, I2= 2A3 MATLAB的运行结果将以上程序输入新建的M-file中，运行得到结果如图：实验中所得到的结果与理论分析结果一致，解决了本题的问题。从实验过程中可以了解到MATLAB强大的计算功能，并且MATLAB的语言十分灵活，对语法并没有很严格的要求，因此可以很方便地输入相关数据进行运算。本题的解答需要使用矩阵的方法，而实际中使用矩阵解答不是很简单的问题，但是使用MATLAB进行矩阵的运算就使它变得更加准确和快速了。本题目主要运用了节点电压法和基尔霍夫电流定律列出方程组，并将方程组转换成矩阵的形式，利用MATLAB来计算出结果。题目本身比较简单，不过通过使用矩阵的方法来解答，很好地体会到了MATLAB所具有的运算能力以及灵活的程序语言。4 小结与体会通过本次一周的基础强化训练，我学会了综合运用所学知识解决实际问题，学会了如何运用Matlab软件解决问题。而作为自动化专业的大学生来说掌握Matlab软件的应用是十分重要的。本次课程设计，我受益匪浅，认识到了理论和实践的巨大区别。这段时间我查找资料，询问同学，临时学习新软件，学习新知识，克服一道道难题，最终还是坚持下来了，可以说这本身就是一次成功。通过这次基础强化训练，我懂得了怎样解决实际问题，懂得了将理论与实践结合的重要性。利用Matlab强大的功能解决实际问题，并和自己解答的结果对比。Matlab功能十分强大，通过本次训练，我也被Matlab深深吸引。在今后的学习生活中要多多了解和掌握它的功能，运用它解决实际问题，只有这样这次强化训练的成果才不会白费。通过本次基础强化训练，我也明白了一个道理，世上无难事，只要肯钻研。任何事情都有第一次，都是从不会到擅长，我们要敢于尝试，并为之孜孜不倦的努力，只有这样，我们才能成功。 总之，这次课程设计是一次难得的体验，它让我们学会合作，学会独立思考，学会分析问题，这将是我们一生的财富。参考文献 1 Fundamentals of Electric Circuits Charles K. Alexander等编著 清华大学出版社 2003.7 2MATLAB程序设计基础及其应用 梅志红，杨万铨编著 清华大学出版社 2005 3Matlab7.0/Simulink6.0应用实例仿真