伴随网络法在线性电路中的应用PPT

伴随网络法在线性动态电路分析中的应用答辩人：崔朋辉

专业班级：应教082导师姓名：沈宏河南科技学院机电学院2013届本科毕业答辩内容提要在电路分析中，关于时域微分方程的求解是相当繁琐的，对于动态电路，特别是高阶动态电路的求解就更为复杂。如果能够借助MATLAB仿真软件动态地演示复杂电路各参量的变化过程，可以使电路分析过程更加准确和直观，从而加深对电路的理解和认识。本课题就是在电路分析过程中运用MATLAB软件，对线性动态电路进行动态仿真分析，实时输出仿真波形图。用户只需要按照GUI界面的要求进行元件参数和支路编号的输入，运行后即可在屏幕上显示GUI界面下的输出电压波形和电流波形。

伴随网络法的数学模型是把动态电路的过渡过程时间t0→T划分成若干时间间隔Δt，把动态元件电感L和电容C用相应的离散模型来代替，经过代换后的电路称为原电路的伴随网络。对于每一个时间间隔Δt而言，在伴随网络中，我们认为不再含有动态元件，取而代之的是动态元件L、C的离散模型，因而对该时间间隔下相应伴随网络的分析可视为稳态电路分析。也就是说，通过伴随网络法可以将瞬态电路分析归结为一系列不同离散时刻下电阻网络的稳态分析。当然这种思路的背景主要是基于计算机辅助分析的基础上，因为在这种过程中要重复计算很多次，单靠人工是无法实现的。伴随网络法

电容C的伴随网络模型上图所示为电容元件的伴随网络模型，该离散模型是由一个电导和一个电流源并联而成。此处采用梯形积分公式，电导G的取值为2C/h，电流源的取值为(2C/h)Un+In，其中参数C为电容值（法拉），h为划分后的时间间隔Δt（秒）。

上图所示为电感元件的伴随网络模型，该离散模型同样是由一个电导和一个电流源并联而成。电导G的取值为h/2L，电流源的取值为(h/2L)Un+In，其中h为划分后的时间间隔Δt（秒）。

电感L的伴随网络模型（1）根据所给电路的网络数据，对初始状态进行分析；（2）根据网络结构预估过渡过程时间T，并将t0→T划分（通常可等分）为若干时间间隔Δt=h，取时间步长为h，形成t1=h时的伴随网络，计算出t1时刻的网络响应；（3）根据上一时刻计算出的结果，修正伴随网络的参数，从而获得下一时刻的伴随网络；（4）利用步骤（3）形成的伴随网络，建立电路方程并求解，得出该时刻的响应；（5）如果t2>T，分析结束，输出结果；否则增加时间步长h，转向步骤（3）。伴随网络法分析瞬态电路的步骤

MATLAB-GUI简介

GUI的全称是GraphicalUserInterfaces，其中文意思是图形用户界面。是指由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如：进行计算、绘图等。本文就是将电路分析的结果做一个GUI，可以使用户很方便直观的去观看运算的结果。

上图是一个GUI示例，包括支路选择对话框，坐标图，电压电流选择对话框。算例分析输入参数：请输入待求网络的结点数n=5，支路数b=7，动态元件数q=2，过渡过程的时间（单位:秒）T=15请输入各个支路的始结点,终结点，元件类型，参数1，参数2，控制支路始结点，终结点（没有则置零）

有一线性网络如图4所示,如果电容元件的初始值为UC(0+)=0V，电感元件的初始值iL(0+)=0A，R1=R2=R3=2Ω，gm=1S，L=1H，C=2F。开关K在t=0时刻闭合，且K闭合前电路已处于稳态。求：t≥0时各支路的电压和电流。算例GUI输出参数