基础强化训练之matlab 在交流稳态电路中的分析应用

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1、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进行分析,在这个过程会遇到各种各样的问题。但是随着电路规模的加大,微积分方程阶数以及联立方程的个数的增多,解题运算会变得越来困难。而此次基础强化训练的主要内容是通过实践学习并掌握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，以解决更加复杂的电路问题等等。据了解，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的图形可视化功能，使它成为控制界应

2、用最广的科学计算工具。此外，它还具有用于各种不同领域解决实际问题的计算工具箱。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

3、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。这次基础强化训练的目的，就是让我们了解和熟悉MATLAB，利用MATLAB去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。解决一些简单的电路分析，为今后学习和工作中遇到的大规模电路分析做准备。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=10W，L=0.1H，C=100mF。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；

4、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理论计算建立数学模型，确定公式与数学算法输入函数与公式，编程，输出is的表达式与电路图比较仿真与理论值计算，分析误差结束根据题中电压源U的表达式可得角频率w图4-1设计流程图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

5、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：4.2.2Simulink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

6、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

7、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5.2Simulink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

8、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将根据所搭建的模型，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、系统及信宿等3部分组成，它们的关系如图5-1所示。图5-3Simuli