第五章--MATLAB在电路中的应用.ppt

1、第5章 MATLAB在电路中的应用,本章内容,学习重点,1、掌握电阻电路的MATLAB求解； 2、熟悉三要素计算公式，掌握动态电路的MATLAB求解 ； 3、熟悉正弦稳态电路的计算方法，掌握相量图的绘制； 4、掌握频率响应的绘制。,5.1 电阻电路,解：网孔法，列网孔方程为： （R1+ R2+ R3）ia- R3ib =us -R3ia+（R3+ R4+ R5）ib- R5ic =0 -R5ib+（R5+ R6+ R7）ic=0,写成矩形形式,令us=10V，由i3=iaib, u4=R4ib, u7=R7ic 即可得问题（1）的解。,由电路的线性性质，可令i3=k1us, u4=k2us,

2、u7=k3us 根据问题（1）的结果列出下式。,通过下列式子求得问题（2）的解,clear,close all,format compact R1=2;R2=4;R3=12;R4=4;R5=12;R6=4;R7=2; %为给定元件赋值 display(解问题（1）) % 解问题（1） a11=R1+R2+R3;a12=-R3;a13=0; %将系数矩阵各元素赋值 a21=-R3;a22=R3+R4+R5; a23=-R5; a31=0;a32=-R5;a33=R5+R6+R7; b1=1;b2=0;b3=0; us=input(us= ); % 输入解(1)的已知条件 A=a11,a12,a1

3、3;a21,a22,a23;a31,a32,a33 % 列出系数矩阵A B=b1;0;0; I=AB*us; % I=ia;ib;ic ia=I(1);ib=I(2);ic=I(3); i3=ia-ib,u4=R4*ib,u7=R7*ic % 解出所需变量,display(解问题（2）) % 利用电路的线性性质及问题（1）的解求解问题（2） u42=input(给定u42= ); k1=i3/us;k2=u4/us;k3=u7/us; % 由问题（1）得出待求量与us的比例系数 us2=u42/k2,i32=k1/k2*u42,u72=k3/k2*u42 % 按比例方法求出所需变量,i3 =

4、0.3704 u4 = 2.2222 u7 = 0.7407,解决问题（1）给定us=10,解决问题（2）给定u42=6,us2 = 27.0000 i32 = 1.0000 u72 = 2,5.2 动态电路,（1）该电路为一阶动态电路，可用三要素公式求解。 首先求初始值uc(0+), iR2(0+) uc(0+)=uc(0-)=-12V iR2(0+)=uc(0+)/R2=-1A,其次求稳定值,时间常数,用三要素法公式得,（2）经10秒后，开关S又复位到“1”，将t=10s代 入得电容电压的初始值为 。而 ，并保持不变。达到稳定时，,用三要素法公式得,r1=3;us=18;is=3;r2=1

5、2;r3=6;C=1; % 给出原始数据 uc0=-12;ir20=uc0/r2;ir30=uc0/r3; % 算出初值ir20及uc0 ic0=is-ir20-ir30; ir2f=is*r3/(r2+r3); % 算出终值ir2f及ucf ir3f=is*r2/(r2+r3); ucf=ir2f*r2; icf=0; % 注意时间数组的设置，在t=0及10附近设两个点 t=-2,-1,0-eps,0+eps,1:9,10-eps,10+eps,11:20; % 设定时间数组，eps为一个极小的正值，数组有25个元素 figure(1),plot(t),grid; % 找出时间与数组下标的关

6、系，t=10+eps对应下标15 title(时间与其数组下标之间的关系); % 添加标题,uc(1:3)=-12;ir2(1:3)=3; % t0时的值 T = r2*r3/(r2+r3)*C; % 求充电时常数 uc(4:14)=ucf+(uc0-ucf)*exp(-t(4:14)/T); %0t10时的值 ir2(4:14)=ir2f+(ir20-ir2f)*exp(-t(4:14)/T); % 三要素法求输出 uc(15)=uc(14);ir2(15)=is; % 求t=10+eps时的各初值 ucf2=-12;ir2f=is; % 求uc和ir2在新区间终值ucf2和ir2f T2=

7、r1*r3/(r1+r3)*C; % t=10+eps到t=20区间的时常数 uc(15:25)=ucf2+(uc(15)-ucf2)*exp(-(t(15:25)-t(15)/T2); ir2(15:25)=is; figure(2),subplot(2,1,1);h1=plot(t,uc); % 绘uc图 grid,set(h1,linewidth,3),ylabel(uc); % 加大线宽 subplot(2,1,2),h2=plot(t,ir2); % 绘ir2图 grid,set(h2,linewidth,3),ylabel(ir2);,5.3 正弦稳态电路,例3：如图所示的电路，已

8、知：R=5 ， =3 ， =2 ， ，求 。 并画出其相量图。,解：设,由图知,z1=3*j;z2=5;z3=-2j;uc=10*exp(30j*pi/180); % 输入参数 z23=z2*z3/(z2+z3);z=z1+z23; % 交流电路方程 Ir=uc/z2,Ic=uc/z3,I=Ic+Ir,uL=I*z1,us=I*z disp( uc Ir Ic I uL us ) disp(幅值),disp(abs(uc,Ir,Ic,I,uL,us) disp(相角),disp(angle(uc,Ir,Ic,I,uL,us)*180/pi) % compass是MATLAB中绘制复数相量图的命

9、令。 ha=compass(uc,Ir,Ic,I,uL,us); set(ha,linewidth,3),5.4 频率响应,例4：一阶RC低通电路的频率响应如图所示，若以为 响应，求频率响应函数，画出其幅频响应 和相频响应 。,解：用分压公式求频率 响应函数,为截止频率,clear, format compact ww=0:0.2:4; % 设定频率数组ww=w/wc H=1./(1+j*ww); % 求复频率响应 figure(1) subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H), % 绘制幅频特性 grid,xlabel(ww),ylabel(abs(H) subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H) % 绘制相频特性 grid,xlabel(ww),ylabel(angle(H) figure(2) % 绘制对数频率特性 subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H) %纵坐标为分贝 grid,xlabel(ww),ylabel(分贝) subplot(2,1,2),semil