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耍，在平时的学习中我们会经常针对各种屯路进行分析,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人，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耍内容是通过实践学习并掌握MATLAB语言工具，结合《线性代数》、《屯路原理》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，即其强犬的矩阵运算能力和完美的图形可视化功能

2、，使它成为控制界应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，可以避免复朵的数学计算编程（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MATAMB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人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

3、，还可以作为大中专学校实践教学手段的一种扩充和补充，将其引入电工电子电路的教学和科研中，显得十分必耍。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人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Us=10sin(100r+15°)V,R=10Q,IfO.1H,C=100

4、iFo求电压

5、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；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）将仿真结呆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・・・U=1Osin(lOOt+15°),/?=10Q,L=0.1//,C=l00//F.s通过/—KCL、欧姆定律，得：RC串联支路书q=R+1仇yC=10—)100QL所在支路书＜2==丿1°°1/X=1/(1/X1+1/X2)^X

6、=0.1220+11.0976iQX=11.0982Z89.4°Q・.・U=IxX:.I=10Z15°/11.0982/89.4°=0.901Z-74.4°Ais=0.90lsin(l001-74.4°)A=0.901sin(10Ot•1・30)A(弧度制)4设计分析4.1整体分析图4-1设计流程图图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屯路，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出干路屯流is的表达式。然后通过在MATLAB中建立数学模型，

7、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其计算公式基本如下:X]=R+1/jcoCX21/X=1/(1/X]+1/X?)=>X的值is=U/X=>is的值4.2.2Simulink仿真通过Simulink库屮所拥有的电气模型，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，观察输岀电流波形、相位是否符合理论计算的结果。%

8、清除前血语句%给Us定义，复数形式表式%定义角频率以求得C、I.的肌抗%电阻阻抗%电容阻抗%电感阻抗%RC支路阻抗值%L支路阻抗值%电源U两端的总阻抗%欧姆定律%取所求Ts的实部%取所求Ts的虚部%求电流is的初相位（弧度制）%定义时间段t%将is的复数形式转变为三角函数%输出Us的仿真波形图%输出is的仿真波形图5编程及仿真5.1理论编程5.1.1编程程序如下：»clc>>Us=10*cos(pi/12)+j*10*sin(pi/12)>>w=100»R二10»XC二l/(j*w*C)>>XLrv*L*j»X

9、1=R+XC»X2=XL»X=l/((1/X2)+(1/X3))»Is二Us/X>>m=real(Is)>>n=imag(Ts)>>du=atan(n/m)>>t=0:le~5:0.2;>>is=sqrt(m*2+n*2)*sin(100*t+du);>>plot(t,Us)>>plot(t,is)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、