MATLAB电路仿真

MATLAB 实验仿真报实验仿真报 告告 MATLAB 电路仿真电路仿真 1 实验一实验一 直流电路直流电路 一一 实验例题实验例题 1 节点分析 MATLAB 程序为 计算节点电压的程序 给定阻抗矩阵 Y 和电流向量 I Y 0 15 0 1 0 05 0 1 0 145 0 025 0 05 0 025 0 075 I 5 0 2 Fprintf V1 V2 V3 n v inv Y I 运行结果 v 404 2857 350 0000 412 8571 二二 实验内容实验内容 1 电阻电路的计算 1 MATLAB 程序为 计算给定阻抗矩阵 Z 和电压向量的回路电流 Z 是阻抗矩阵 V 是电压向量 初始化矩阵 Z 和向量 V Z 20 12 0 12 32 12 0 12 18 U 10 0 0 I inv Z U I3 I 1 I 2 U4 I 2 8 U7 I 3 2 Fprintf i3 8 4f A n I3 Fprintf u4 8 4f V n U4 Fprintf u7 8 4f V n U7 运行结果 i3 0 3571 A u4 2 8571 V u7 0 4762 V MATLAB 电路仿真电路仿真 2 2 MATALAB 程序为 将 1 中方程左边的 I2 换到右边 右边的 Us 换到左边 新的矩阵 A 和向量 B A 20 0 1 12 12 0 0 18 0 B 6 16 6 C inv A B Us C 3 I3 C 1 0 5 I7 C 2 Fprintf Us 8 4f V nI3 8 4f A nI7 8 4f A Us I3 I7 运行结果 Us 14 0000 V I3 0 5000 A I7 2 0000 A 2 求解电路中的电压 计算节点电压的程序 给定阻抗矩阵 Y 和电流向量 I Y 4 275 0 125 4 65 0 0 125 0 075 0 05 0 0 1 0 2 0 55 0 25 0 0 0 1 I 0 5 0 24 V Y I V1 V 1 V3 V 2 V4 V 3 V5 V 4 Ia V 3 V 2 5 计算流过 5 的电流 V2 V1 10 Ia 计算节点 2 的电压 Fprintf V1 8 4f V nV2 8 4f V nV3 8 4f V nV4 8 4f V nV5 8 4f V n V1 V2 V3 V4 V5 运行结果 V1 117 4792 V V2 299 7708 V V3 193 9375 V V4 102 7917 V V5 24 0000 V 实验二实验二 直流电路直流电路 2 一一 实验示例实验示例 MATLAB 程序为 MATLAB 电路仿真电路仿真 3 R1 4 R2 2 R3 4 R4 8 设置元件参数 Is1 2 Is2 0 5 按 A X B Is 列写电路的矩阵方程其中 X u1 u2 ua Is Is1 Is2 Ia a11 1 R1 1 R4 a12 1 R1 a13 1 R4 设置系数矩阵 A a21 1 R1 a22 1 R1 1 R2 1 R3 a23 1 R3 a31 a13 a32 a23 a33 a11 A a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33 B 1 1 0 0 0 0 0 1 1 X1 A B Is1 Is2 0 Uoc X1 3 X2 A B 0 0 1 Re X2 3 Rl 0 10 p Rl Uoc Re Rl Uoc Re Rl 设 RL 序列 求其功率 Figure 1 plot Rl p grid 运行结果 p 0 0 6944 1 0204 1 1719 1 2346 1 2500 1 2397 1 2153 1 1834 1 1480 1 1111 012345678910 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 X 5 Y 1 25 二实验内容二实验内容 1 电阻电路的计算 Us 10 Req 10e3 Rl Req P Us 2 Rl Req Rl 2 求负载最大功率 Rl 0 50e3 p Rl Us Req Rl Us Req Rl 设 RL 序列 求其功率 figure 1 plot Rl p grid 画出功率曲线图 Fprintf Maximum power dissipation is 5 4f W P MATLAB 电路仿真电路仿真 4 运行结果 Maximum power dissipation is 0 0025 W 00 511 522 533 544 55 x 10 4 0 0 5 1 1 5 2 2 5 x 10 3 2 MATLAB程序为 Us 48 Re 6 Rl Re P Us 2 Rl Re Rl 2 求负载最大功率 Rl 0 2 4 6 10 18 24 42 90 186 p Rl Us Re Rl Us Re Rl 设 RL 序列 求其功率 Figure 1 plot Rl p grid Fprintf Maximum power dissipation is 5 4f W P 运行结果 p 0 72 0000 92 1600 96 0000 90 0000 72 0000 61 4400 42 000 22 5000 11 6250 Maximum power dissipation is 96 0000 W MATLAB 电路仿真电路仿真 5 020406080100120140160180200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6 96 MATLAB 电路仿真电路仿真 6 实验三实验三 正弦稳态正弦稳态 一一 实验示例实验示例 戴维南定理 MATLAB 程序为 Z1 j 250 Z2 250 ki 0 5 Is 2 设定元件参数 a11 1 Z1 1 Z2 a12 1 Z2 a13 0 设定系数矩阵 A a21 a12 a22 1 Z2 a23 ki a31 1 Z1 a32 0 a33 1 A a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33 B 1 0 0 1 0 0 求方程解 X Ua Ub I1 A B Is Ib X0 A B Is 0 Uoc X0 2 Uoc 等于 Ib 0 Is 2 是的 Ub X1 A B 0 1 Ze X1 2 最大负载功率发生在 Zl Ze 时 Pmax abs Uoc 2 4 real Ze 运行结果 Uoc 5 0000e 002 1 0000e 003i Ze 5 0000e 002 5 0000e 002i Pmax 625 二二 实验内容实验内容 1 MATLAB 程序为 R1 2 R2 3 R3 4 XL 2 XC1 3 XC2 5 Us1 8 Us2 6 Us3 8 Us4 15 设定元件参数 a11 1 R1 1 R2 1 j XL 1 XC1 j a12 1 R2 1 XC1 j 设定系数矩阵 A a21 a12 a22 1 R2 1 R3 1 XC1 j 1 XC2 j A a11 a12 a21 a22 B 2 4 j 3 j 求解 U Un1 Un2 U A B Un1 U 1 Un2 U 2 IC1 U 1 U 2 XC1 j IR1 Un1 R1 IL Un1 Us1 XL j IR2 U 1 U 2 Us2 R2 IR3 Un2 Us3 R3 IC2 Un2 Us4 XC2 j Un1 3 7232 1 2732i Un2 4 8135 2 1420i IC1 1 1384 0 3634i MATLAB 电路仿真电路仿真 7 IL 0 6366 2 1384i IR2 2 3634 1 1384i IR3 0 7966 0 5355i IC2 0 4284 2 0373i 2 复功率 R1 4 R2 2 R3 R2 XC 8 Us 10 Is 10 Z1 6 j Z2 4 j Z3 Z2 Is1 Us R1 设定元件参数 Y1 R1 XC j R1 XC j Y2 1 Z1 Y3 1 Z3 Y4 1 Z2 R2 Y5 1 R3 y11 Y1 Y2 y12 Y2 y13 0 y22 Y2 Y3 Y4 y23 Y4 y33 Y4 Y5 y21 y12 y31 y13 y32 y23 设定系数矩阵 Y Y y11 y12 y13 y21 y22 y23 y31 y32 y33 I Is1 0 Is U Y I IR1 U 1 Us R1 Pu Us conj IR1 Pi U 3 conj Is 运行结果 Pu 4 0488 9 3830i Pi 1 7506e 002 3 2391e 001i 实验四实验四 交流分析和网络函数交流分析和网络函数 实验内容实验内容 1 U1 5 U2 2 exp 5 pi 12 j Z1 4 2 5 j Z2 6 5 j Z3 10 8 j z11 Z1 Z2 z12 Z2 z21 Z2 z22 Z2 Z3 Z z11 z12 z21 z22 U U1 U2 MATLAB 电路仿真电路仿真 8 I inv Z U Uc I 1 I 2 10 j I1abs abs I 1 I1ang angle I 1 180 pi Ucabs abs Uc Ucang angle Uc 180 pi Fprintf current I1 magnitude f n current I1 angle in degree f n I1abs sqrt 2 I1ang Fprintf voltage Uc magnitude f n voltage Uc angle in degree f Ucabs sqrt 2 Ucang 运行结果 I 0 3745 0 1005i Uc 3 1902 2 7597i Current I1 magnitude 0 548304 Current I1 angle in degree 15 019255 Voltage Uc magnitude 5 965524 Voltage Uc angle in degree 40 861691 2MATLAB 程序为 Ua 110 Ub 110 exp 2 j pi 3 Uc 110 exp 2 j pi 3 Za1 1 j Za2 5 12 j Zb1 1 2 j Zb2 3 4 j Zc1 1 0 5 j Zc2 5 12 j Van Za2 Za1 Za2 Ua Vbn Zb2 Zb1 Zb2 Ub Vcn Zc2 Zc1 Zc2 Uc Fprintf phasor voltage Van magnitude f nphasor voltage Van angle in degree f n abs Van angle Van 180 pi Fprintf phasor voltage Vbn magnitude f nphasor voltage Vbn angle in degree f n abs Vbn angle Vbn 180 pi Fprintf phasor voltage Vcn magnitude f nphasor voltage Vcn angle in degree f n abs Vcn angle Vcn 180 pi 运行结果 phasor voltage Van magnitude 99 875532 phasor voltage Van angle in degree 2 155276 phasor voltage Vbn magnitude 122 983739 phasor voltage Vbn angle in degree 93 434949 phasor voltage Vcn magnitude 103 134238 phasor voltage Vcn angle in degree 116 978859 实验五实验五 动态电路动态电路 实验内容实验内容 1 正弦激励的一阶电路 MATLAB 程序为 R 2 C 0 5 T R C Uc0 4 输入元件参数 Um 10 w 2 Zc 1 j w C t 0 0 1 10 Us Um cos w t 输入激励信号 Ucp Us Zc R Zc 计算稳态分量 MATLAB 电路仿真电路仿真 9 Ucp0 Ucp 1 计算稳态分量的初始值 Uct Uc0 Ucp0 exp t T 计算暂态分量 Uc Uct Ucp 计算电路的全响应 plot t Uc t Uct t Ucp grid 绘制稳态分量 暂态分量 全响应的波形图 运行结果 012345678910 2 1 0 1 2 3 4 2 二阶欠阻尼电路的零输入响应 MATLAB 程序为 L 0 5 C 0 02 输入元件参数 uc0 1 iL0 0 For R 1 10 alpha R 2 L wn sqrt 1 L C 输入给定参数 p1 alpha sqrt alpha 2 wn 2 p2 alpha sqrt alpha 2 wn 2 dt 0 01 t 0 dt 2 uc1 p2 uc0 iL0 C p2 p1 exp p1 t uc 的第一个分量 uc2 p1 uc0 iL0 C p2 p1 exp p2 t uc 的第二个分量 iL1 p1 C p2 uc0 iL0 C p2 p1 exp p1 t iL2 p2 C p1 uc0 iL0 C p2 p1 exp p2 t uc uc1 uc2 iL iL1 iL2 Figure 1 plot t uc hold on Figure 2 plot t iL hold on MATLAB 电路仿真电路仿真 10 End 运行结果 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 2 0 15 0 1 0 05 0 0 05 0 1 0 15 实验六实验六 频率响应频率响应 实验示例实验示例 1 一阶低通电路的频率响应 MATLAB 程序为 ww 0 0 2 4 设定频率数组 H 1 1 j ww 求复频率响应 Figure 1 subplot 2 1 1 plot ww abs H 绘制幅频响应 MATLAB 电路仿真电路仿真 11 grid label ww ylabel angle H subplot 2 1 2 plot ww angle H 绘制相频响应 grid label ww ylabel angle H figure 2 绘制对数频率响应 subplot 2 1 1 semilogx ww 20 log10 abs H 纵坐标为分贝 grid label ww ylabel 分贝 subplot 2 1 2 semilogx ww angle H 绘制相频响应 grid label ww ylabel angle H 运行结果 00 511 522 533 54 0 2 0 4 0 6 0 8 1 ww angle H 00 511 522 533 54 1 5 1 0 5 0 ww angle H MATLAB 电路仿真电路仿真 12 10 0 15 10 5 0 ww 分 分 10 0 1 5 1 0 5 0 ww angle H MATLAB 电路仿真电路仿真 13 实验七实验七 simulink 仿真交流电路仿真交流电路 实验示例实验示例 Continuous powergui v VM Uc s VCVS Series RLC Branch signalrms RMS3 signalrms RMS2 signalrms RMS1 R2 R1 0 5 Gain signal magnitude angle Fourier2 signal magnitude angle Fourier1 signal magnitude angle Fourier Display8 Display7 Display6 Display5 Display4 Display3 Display2 Display1 Display i CM I2 i CM I1 i CM AC Is Continuous powergui v VM Uc s VCVS Series RLC Branch signalrms RMS3 signalrms RMS2 signalrms RMS1 R2 R1 0 5 Gain signal magnitude angle Fourier2 signal magnitude angle Fourier1 signal magnitude angle