matlab在电路分析中的应用Word格式文档下载.docx
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方程数量多的情况下，都可以运用MATLAB程序来解决。
运用该程序不仅可以节约时间，还可以非常方便的调试电路参数，直观的观察电路中的电流·
电压和功率波形。
二、应用
1典型直流电阻电路的分析计算
图1所示为典型的直流电阻电路，含有电压控制的受控电流源VCCS，其中，R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,Us=10v,Is=15A,VCCS=,现需分析计算电流i1和电压u2
图1典型直流电阻电路
基本电路分析的基本方法实现建立数学模型，一般是电路方程组。
然后通过求解方程组，得到各支路电压和电流。
对图1应用回路电流法，可列出如下方程组：
R11Im1+R12Im2+R13Im3=Us11
R21Im1+R22Im2+R23Im3=Us22
R31Im1+R32Im2+R33Im3=Us33
其中,R11=R1+R2,R22=R1+R3,
R33=R2+R3,R12=R21=-R1,R13=R31=-R2,R23=R32=-R3,
US11=Us,Us22=U1,Us33=-U3
而I1=Im1-Im2,Im2=Is=15，Im3=,U2=R2（Im1-Im3）
整理以上方程，并写出形如AX=BU的矩阵方程形式，可得
R11R1300Im11-R12
R21R23-10Im3=0-R22US
（1）
R31R3201U10-R32IS
00U300
MATLA语言编程法
应用MATLAB语言编程如下：
CLEAR;
US=10;
IS=15;
R1=1;
R2=2;
R3=3;
%为给定元件赋值
R11=R1+R2;
R12=-R1;
R21=-R1;
R13=-R2;
R31=-R2;
%为系数矩阵各元素赋值
R22=R1+R3;
R23=-R3;
R32=-R3;
R33=R2+R3;
A=[R11R1300;
R21R23-10;
R31R3301;
*R2*R200];
%列出系数矩阵A
B=[1-R12;
0-R22;
0-R23;
00];
USS=[US;
IS];
%列出系数矩阵B
X=A\B*USS;
%解出X
I1=X
（1）-IS%显示要求的分量I1和U2
U2=2*（X
（1）-X
（2））
程序运行结果
I1=,U2=20
2典型的正弦稳态电路的分析与计算
图2所示为典型的正弦稳态电路，其中
现需分析该含源一端口在b-o端口间戴维南等效电路
图2典型的正弦稳态电路
图3在b-o端口间外加电流源后的电路
首先建立数学模型。
我们在原含源一端口电路的b-o端子间外加一个正弦电流源，如图3所示。
对图3应用结点电压法，并以o点为参考结点，则有如下方
程组：
Y11ú
ao+Y21ú
bo=ú
s11
Y12ú
ao+Y22ú
s22
其中，
整理以上方程，并转换成形如AX=BU的矩阵方程形式为：
MATLAB语言编程法实现电路的分析计算
根据式
（2），我们设想，若令í
b=0，代入ú
s=10∠-45︒,则可求得戴维南等效电源电压ú
OC，它就等于此时的ú
bo；
然后再令ú
s=0，将原电路（图2）变成一个无源一端口，并设í
b=1∠0︒，代入式
（2）即可求得戴维南等效阻抗,即
据此，可设计MATLAB程序。
应用MATLAB语言编程如下：
clear;
L1=4e-4;
C1=1e-3;
US=5*sqrt
（2）-j*5*sqrt
（2）;
W=1000;
ZR1=1;
ZR2=2;
ZL1=j*W*L1;
ZC1=1/（j*W*C1）;
Y11=1/（ZR1+ZC1）+1/ZL1+1/ZR2;
Y22=1/ZR2;
Y12=-1/ZR2;
Y21=-1/ZR2;
A=[Y11Y21;
Y22];
B=[1/（ZR1+ZC1）0;
01];
%列出各系数矩阵
X0=A\B*[US;
0];
%戴维南等效电源电压UOC等于b=0,s=20时的Ubo,是一个复数UOC=X0
（2）,
uoc=abs（UOC）,uang=angle（UOC）%求戴维南等效电源电压的模和辐角
X1=A\B*[0;
1];
%再令s=0，并设b=10，求戴维南等效阻抗Ze
Zeq=X1
（2）
ze=abs（Zeq）,zang=angle（Zeq）%求戴维南等效阻抗Zeq的模和辐角
UOC=+uoc=uang=
Zeq=+ze=zang=
3向量与电路
图4电路图
电路如图4所示，其中的
求各支路电流并画向量图。
这是一个交流稳态电路，对二个独立结点列结点电压方程：
Y11U1+Y12U2=IS1
Y21U1+Y22U2=IS2
其中：
Y11=G2+G3;
Y12=-（G2+G3+G5）
Y21=G1+G2+G3+G4;
Y22=-（G2+G3）
IS1=G5US2;
IS2=G1US1
G1=1/R1;
G2=1/（R2-jx2）;
G3=1/-jx3;
G4=1/jx4;
G5=1/R3.
用Matlab语言编程实现上述计算，程序如下：
R1=4；
R2=3；
R3=1；
X1=2；
X2=；
X3=；
US1=12;
US2=8;
％输入初始参数
G1=1／R1；
G2=1／（R2一j*X2）；
G3=1／-j*X3；
G4=1／j*X1；
G5=I／R3；
Y11=G2+G3；
Y12=-（G2+G3+G5）；
Y21=G1+G2+G3+G4；
Y22=-（G2+G3）；
IS1=G5*US2；
IS2=G1*US1%计算线性方程组系数矩阵中以上各元素的值
A=[Y11，Y12；
Y21，Y22]
B=[Is1;
Is2]%组成方程组A、B
U=A＼B%解结点电压
I1=G1*（U
（1）一US1）%求支路电流I1
I2=G2*（U
（1）一U
（2））%求支路电流I2
I3=G3*（U
（1）一lJ
（2））%求支路电流I3
I4=G4*U
（1）%求支路电流I4
I5=G5*（U
（2）一US2）%求支路电流I5
程序运行结果为：
I1=+
I2=+
I3=
I4=
I5=
三、MATLAB应用在电路稳态分析
1直流稳态分析实例
在图5所示电路中，
求U10.
图5直流稳态分析用的实例
求解此题的方程组为
对应的M文件为
A=[7-20;
-320;
101];
%定义方程组的系数矩阵A
B=[16016];
%定义右端矩阵B
C=A\B%求解未知变量矩阵C
C=
%此为U10值
2交流稳态分析
在图6所示的电路中，
用2b法求各支路的变量（本例中只比较R6上的电压）。
图6交流稳态分析的实例
与图6对应的2b方程的矩阵形式为
矩阵方程中各子阵的列可写成下面给出其M文件:
A=[-100001000;
-11000100;
01000-1011;
000100-100;
0000-1000-1]%输入矩阵A
B=[110001000;
001-100-100;
0-1-1000010;
0000-100-11]%输入矩阵B
C=[-10-1j*1E-40-111j*2E-4];
%输入矩阵C
Ye=diag（C）
Ye（5,6）=-1%产生零矩阵为-1
D=[j*10011-1110-1-1];
Ze=diag（D）
Us=[00000010+j*000];
%输入电压Us
Is=[0-2+j*00000000];
%输入电流Is
E=zeros（5,9）%产生零矩阵E
F=zeros（4,9）%产生零矩阵F
G=[00000]'
%输入矩阵G
H=[0000]'
%输入矩阵H
W=[EA;
BF;
YeZe]%输入矩阵W
N=[G;
H;
Us+Is]%输入矩阵N
Xn=W\N%求解支路电压
第6条支路的电压向量为+002*+;
计算其峰值为：
。
3MATLAB应用在电路暂态分析
图7所示的电路中，开关s闭合前已达稳定状态。
已知：
求开关s在时间t=0瞬时闭合后，电感支路上的电流iL（t）.
图7暂态分析所用的电路
此题求解的二阶微分方程如下：
对应的M文件为
Desolve（'
D2y+10*Dy+10*y=1000'
'
Dy（0）=100'
Y（0）=0'
）
Ans=*exp*t）+*exp*t）
其解为
iL（t）=
由此例看出，用MATLAB自身提供的数值微分函数dsolve求解微分方程简便快捷，大大节省了编程时间,采用同一算法的Fortran语言和C语言程序却多达百条.
四、结论
本文通过基本电路理论中的典型题目介绍了如何应用MATLAB语言编程的方法来对复杂的电路进行分析和计算。
该方法不仅可以节约计算时间，方便的调试电路参数，而且还可以非常直观地观察和测量电路中的电压，电流功率等物理量。
结论表明，MATLAB提供了高效简洁的编程方法，其强大而简洁的绘图功能，矩阵和数组的运算能力以及很强的扩充性，能充分满足基本电路分析，计算的需要，从而可以大大的提高计算精度和工作效率，在电路理论学科研究与工程实践中具有很好的应用价值。
五、课程体会
经过一学期紧张而有序的课程学习，在忙碌之余也得到了颇多的体会。
我深深体会到MATLAB语局简练，功能强大，简单实用，用途广泛，不仅可以大大的提高操作效率，缩短编程时间，是一种简单实用的工具，而且还可以应用于其他学科领域，此次在电路分析中，它有效又简洁地解决了许多的复杂电路问题，给我带来了许多的方便。
正是由于我的任课老师汤全武老师的精彩授课和认真的讲解，使我学到了更多的MATLAB语言的知识，并且更好的应用于生活学习中……非常感谢汤老师这一学期的教育，愿MATLAB语言有着更广泛的应用前景……
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高等教育出版社，1989
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中国水利水电出版社，2000
[3]李瀚荪．电路分析基础[M]．北京：
高等教育出版社，1986
[4]邱关源．电路[M]．北京：
高等教育出版社，1990
[5]童诗自等．模拟电子技术基础简明教程[M]、北京：
高等教育出版社，1985
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[7]MATLABUser’sGuide.TheMathworksInc.2000
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电子工业出版社.2002..
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