matlab-支路電流法、回路分析法求解電壓和電流.doc

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1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)名稱matlab支路電流法、回路分析法求解電壓和電流系別電子信息工程專業(yè)班級(jí)電工2班指導(dǎo)教師嚴(yán)瓊學(xué)號(hào)_21_姓名_黃超_實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)成績___________一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深理解電阻電路的分析方法,并求解出電壓和電流。2.驗(yàn)證支路電流法、回路分析法,加深對支路電流法、回路分析法的理解。3.掌握Matlab中矩陣和數(shù)組的運(yùn)算。4.學(xué)習(xí)分析Matlab中簡單的數(shù)值計(jì)算。二.實(shí)驗(yàn)原理電阻電路:由電阻、受控源和獨(dú)立源組成的電路稱為電阻電路。利用MATLAB,可以手工建立電路方程,表示為Ax=B(A是系數(shù)矩陣,取決于電路元件的值;x是由電路中一

2、些電壓和電流構(gòu)成的列向量;B是右端列向量,與電壓源電壓和電流源電流有關(guān))再用MATLAB求解線性代數(shù)方程,指令為x=AB。分析電路的基本依據(jù)是KVL和KCL,列方程的基本原則是利用節(jié)點(diǎn)(包括廣義節(jié)點(diǎn))和回路(包括假設(shè)回路)的互相約束關(guān)系,建立含未知數(shù)最少、求解最容易的方程組。三.實(shí)驗(yàn)環(huán)境1.硬件環(huán)境:微機(jī)2.軟件環(huán)境:WindowsXP,Matlab四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容例1:如圖:,,,。求圖2圖1解:設(shè)三個(gè)回路電流分別為、、則:由此可以解出、、、(當(dāng)然如果把并聯(lián)的受控電流源等效后會(huì)簡單些)。一般的回路方程,左邊是回路電路與無源元件表示,右邊用電源表示,在此處經(jīng)過分析,真正的

3、未知數(shù)其實(shí)是回路2的回路電流和所要求的電壓,于是原方程組整理后寫成矩陣形式再利用MATLAB把矩陣然后用MATLAB計(jì)算如下:例2:如圖,已知,,求支路電流i和支路電壓U圖4圖3解:設(shè)三個(gè)回路電流分別為、、,則:補(bǔ)充方程為:由此可以解出、、、、。將方程整理為:然后用MATLAB計(jì)算如下:在以上例題中,采用的思想是找準(zhǔn)未知量,采用分離變量的方法讓未知量在方程組的一側(cè),然后把方程組寫成矩陣形式Ax=B,未知量構(gòu)成的矩陣(后者列向量)x=AB。所以在MATLAB中建立好矩陣就可以求解了,節(jié)約了運(yùn)算時(shí)間,以上例子都是手工帶入數(shù)據(jù)整理方程組的,但注意的是:數(shù)據(jù)的值其實(shí)是取代的對

4、應(yīng)的元件,因此也可以用符號(hào)表示方法化簡方程組后,編制M文件,由MATLAB帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算.。例3:如圖所示,,,,,,電壓控制電流源的控制系數(shù)g=2s,寫出節(jié)點(diǎn)方程,并求出節(jié)點(diǎn)電壓、電流和獨(dú)立電流源發(fā)出的功率。圖5解:設(shè)電導(dǎo),節(jié)點(diǎn)電壓用表示,列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程:,節(jié)點(diǎn)1電壓為電流源的電壓,節(jié)點(diǎn)1的節(jié)點(diǎn)電壓方程,節(jié)點(diǎn)2的節(jié)點(diǎn)電壓方程,節(jié)點(diǎn)3的節(jié)點(diǎn)電壓方程由、可得:,代入代入可得:將節(jié)點(diǎn)電壓方程整理后得到:由用節(jié)點(diǎn)電壓表示電流和電流源發(fā)出的功率:然后用MATLAB計(jì)算如下:

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