matlab在動(dòng)態(tài)電路分析中的應(yīng)用

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1、0引言MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”（MATRIXLAB-ORATORY）的縮寫(xiě)，由美國(guó)MATHWORKS公司推出的一種以矩陣運(yùn)算為棊礎(chǔ)的交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和科學(xué)計(jì)算軟件，適用于工程應(yīng)用和教學(xué)研究等領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)與復(fù)雜計(jì)算。與其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，它具有語(yǔ)句簡(jiǎn)潔，編程效率高，強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的繪圖功能，有效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算，尤其是擴(kuò)充能力強(qiáng)。正因?yàn)檫@些特點(diǎn)，MATLAB己成為教學(xué)研宄與工程應(yīng)用的不可缺少的助手，自推出后即流行于歐美。MATLAB是基于矩陣運(yùn)算的，其基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是矩陣，也就是說(shuō)：其變量與常量都是矩陣（標(biāo)量可看作1X/V的矩陣，向量可看作是的矩陣）

2、，其元素可以是復(fù)數(shù)或任意形成的達(dá)式。MATLAB是將復(fù)數(shù)看作一個(gè)整體處理的，即不區(qū)分實(shí)部和虛部，而且還具有元素群運(yùn)算能力。由于這些特點(diǎn)，它有利于分析計(jì)算電路的各種問(wèn)題，主要包括:直流電阻電路分析；正弦穩(wěn)態(tài)分析；動(dòng)態(tài)電路分析和二端口網(wǎng)絡(luò)等。分析電路主要是求解電路各支路的電壓、電流等，具體步驟是先建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，然后通過(guò)MATLAB軟件編程求解，并且編程相比其他高級(jí)語(yǔ)言更簡(jiǎn)便；電路越復(fù)雜，效率越高。1基于MATLAB的電路分析1.1直流電阻電路及正弦穩(wěn)態(tài)分析具體分析按以下幾個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：（1）建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)所給電路建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，對(duì)直流電阻電路和

3、正弦穩(wěn)態(tài)交流電路，可以用同一數(shù)學(xué)模型，因?yàn)镸ATLAB的基木元素是復(fù)數(shù)，其數(shù)學(xué)模型實(shí)際上就是電路教材中的網(wǎng)孔電流方程和節(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式。例如：三變量的網(wǎng)孔電流方程為：ZiiZi+Znh+Zi；J3=UsiiZ21Z1+2^2/2+223/3=^522Z31/3+Z32Z?+Z3s/尸L533因?yàn)镸ATLAB中的變量是復(fù)數(shù)，所以以上的電流和電壓變量上方?jīng)]有加點(diǎn)。其矩陣形式為：ZXI=Us(2)編程。由MATLAB的語(yǔ)句構(gòu)成的程序文件叫M文件，它是以M”作為文件擴(kuò)展名的文木文件，可以直接閱讀并可由任何文木編輯器建立。調(diào)用M文件輸入電路元件參數(shù)并運(yùn)行程序

4、后即可得到結(jié)果。實(shí)際上該程序的編寫(xiě)相當(dāng)簡(jiǎn)單，只要有電路和程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)即可，且程序不長(zhǎng)。為了簡(jiǎn)化編程，亦可直接利用MATLAB的交互命令，輸入電路元件參數(shù)后也可得到結(jié)果。(3)例題分析。例題1:如圖1所示，己知7?4=2Q,IS:2k，＜7=0.5,"=4,求71和72。圖1解：①建模。按圖1，建立節(jié)點(diǎn)電壓方程:(1/7?1+1/72)+(-1772)^2=IS+GJ2(-1/^2)Un+(1/7?1+1/^2+1/^3)Uril=-^72+>971/^3II={Uni-Un2)/A272=Un2/R^整理以上各式并寫(xiě)成矩陣形式：1/%+1/及—

5、'R>1況2一1/及21況2+1/及+1/凡_LI?]0-2—P/Rya-10IGwiUth/l=Is'00、0VRt0-10>②編程。利用MATLAB編寫(xiě)的程序如下:clear,formatcompact%輸入元件參數(shù)值7?1=4；A2=4；A8=4；7?4=2；Is=2；c=0.5;P=4;%按/右/列寫(xiě)電路的矩陣方程，其中：J=[ZZl;ZS;71；72]zll=l/^l+l/72；zl2=-1/72；zl3=0；zl4=-“；z21=-1/A2；z22=l/A2+l/A8+l/7?4；z23=-々/AS;z24=；z31=1/A2；z32=-1

6、/A2；z33=-1；z34=0；z41二0;z42=l/7?4；z43-0；z44--1；%以上設(shè)置系數(shù)矩陣X的元素Z=[zll,zl2,zl3,zl4；z21,z22,z23,z24；z31,z32,z33,z34；z41,z42,z43,z44];戶[As;0;0;0];T=ZK；%求解結(jié)果71=X(3),72=/(4)；Il，12%輸出結(jié)果運(yùn)行程序得：71=1,72=2即正確答案為：n=1A,72=2A例題2:圖2電路中Zl=3.6H,Z2=0.06H,櫨0.465H,M=20Q,72=0.08Q,RL:42Q,ZZs=115C0S(314t)

7、V,求電流71,72。圖2i2RL解：①建模。如圖2,建立網(wǎng)孔電流方程:(^1+>^1)/I+>1/72=USjwMR+(72+>Z2+7?Z)72=0寫(xiě)成矩陣形式：(Ri+juLi)j\MhUsjuM{R^'Li+RlIi0②利用MATLAB編程：clear,formatcompact%輸入元件參數(shù)值奶=20;炤=0.08;RL:HZl=3.6；Z2=0.06；M=0.4650；w-10*pi；6^115；%按/*J=K列寫(xiě)電路的矩陣方程，其屮72]zll=7?l+7*wLI；zl2-J**J/;z21=J*w*J/；z22=72+J*if*Z2+7

8、iL；%以上設(shè)置系數(shù)矩陣i的元素f[zll，zl2;z21，z22]；戶[te;