Matlab实验报告武大电气Word文件下载.docx
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v=[10,0,0]'
I=inv（z）*v;
IRB=I（3）-I
（2）;
fprintf（'
thecurrentthroughRis%8.3fAmps\n'
IRB）
ps=I
（1）*10;
fprintf（'
thepowersuppliedby10vsourceis%8.4fwatts\n'
ps）
结果为：
thecurrentthroughRis0.037Amps
thepowersuppliedby10Vsourceis4.7531watts
三、实验内容
1、电阻电路的计算
根据书本15页电路图，求解电阻电路，已知：
R1=2Ω,R2=6Ω,R3=12Ω,R4=8Ω,R5=12Ω,R6=4Ω,R7=2Ω
（1）如果Us=10V,求i3,u4,u7
（2）如果U4=4V,求Us,i3,i7
解答：
（1）使用matlab命令为
Z=[20-120;
-1232-12;
0-1218];
V=[1000];
I=V/Z;
i3=I
（1）-I
（2）;
i3=%8.4fA\n'
i3）
u4=I
（2）*8;
u4=%8.4fV\n'
u4）
u7=I（3）*2;
u7=%8.4fV\n'
u7）
输出结果：
i3=0.3571A
u4=2.8571V
u7=0.4762V
（2）使用matlab命令为：
A=[20-10;
-120-12;
0018];
B=[6;
-16;
6];
C=inv（A）*B;
Us=C
（2）;
Us=%8.4fV\n'
Us）
i3=C
（1）-0.5;
u7=C（3）*2;
Us=14.0000V
i3=0.5000A
u7=0.6667V
2、求解电路里的电压
如图1-4（书本16页），求解V1,V2,V3,V4,V5
使用matlab命令为
Y=[-4.40.125-0.1254.90;
0-0.1250.325-0.20;
-0.10-0.20.55-0.25;
1-12-20;
00001];
I=[050024]'
½
Ú
µ
ã
ç
Ñ
¹
V
（1）,V
（2）,V（3）,V（4）,V（5）Î
ª
:
\n'
V=inv（Y）*I
V=
117.4792
299.7708
193.9375
102.7917
24.0000
3、如图1-5（书本16页），已知R1=R2=R3=4Ω,R4=2Ω,控制常数k1=0.5，k2=4，is=2A，求i1和i2.
Z=[1000;
-416-8-4;
0021;
0-846];
V=[2000]'
I=inv（Z）*V;
i1=I
（2）-I（3）;
i1=%1.0fA\n'
i1）
i2=I（4）;
i2=%1.0fA\n'
i2）
i1=1A
i2=1A
实验二直流电路
（2）
1、加深多戴维南定律，等效变换等的了解
2、进一步了解matlab在直流电路中的作用
二、实验示例
1、戴维南定理
如图所示（图见书本17页2-1）。
分析并使用matlab命令求解为
clear,formatcompact
R1=4;
R2=2;
R3=4;
R4=8;
is1=2;
is2=0.5;
a11=1/R1+1/R4;
a12=-1/R1;
a13=-1/R4;
a21=-1/R1;
a22=1/R1+1/R2+1/R3;
a23=-1/R3;
a31=-1/R4;
a32=-1/R3;
a33=1/R3+1/R4;
A=[a11,a12,a13;
a21,a22,a23;
a31,a32,a33];
B=[1,1,0;
0,0,0;
0,-1,1];
X1=A\B*[is1;
is2;
0];
uoc=X1（3）;
X2=A\B*[0;
0;
1];
Req=X2（3）;
RL=Req;
P=uoc^2*RL/（Req+RL）^2;
RL=0:
10,p=（RL*uoc./（Req+RL））.*uoc./（Req+RL）,
figure
（1）,plot（RL,p）,grid
fork=1:
21
ia（k）=（k-1）*0.1;
X=A\B*[is1;
ia（k）];
u（k）=X（3）;
end
figure
（2）,plot（ia,u,'
x'
）,grid
c=polyfit（ia,u,1）;
%ua=c
（2）*ia=c
（1）,用拟合函数术,c
（1）,c
（2）uoc=c
（1）,Req=c
（2）
RL=
012345678910
p=00.69441.02041.17191.23461.25001.23971.21531.18341.14801.1111
（a）功率随负载的变化曲线
（b）电路对负载的输出特性
1、图见书本19页2-3，当RL从0改变到50kΩ，校验RL为10kΩ的时候的最大功率损耗
R=0:
50000;
U=10;
R1=10000;
P=（R*U./（R1+R））.*U./（R1+R）;
figure
（1）,plot（R,P）,grid;
结果
Maximumpoweroccurat10000.00hms
Maximumpowerdissipationis0.0025Watts
2、在图示电路里（书本20页2-4），当R1取0，2，4，6，10，18，24，42，90和186Ω时，求RL的电压UL,电流IL和RL消耗的功率。
使用matlab命令为：
U=48;
R=6;
Rl=0;
IRl=U/（R+Rl）;
IRl=%8.1fA\n'
IRl）
URl=IRl*Rl;
URl=%8.1fV\n'
URl）
PRl=IRl*URl;
IRl=%8.1fW\n'
PRl）
IRl=8.0A
URl=0.0V
IRl=0.0W
IRl=6.0A
URl=12.0V
IRl=72.0W
IRl=4.8A
URl=19.2V
IRl=92.2W
IRl=4.0A
URl=24.0V
IRl=96.0W
IRl=3.0A
URl=30.0V
IRl=90.0W
IRl=2.0A
URl=36.0V
IRl=1.6A
URl=38.4V
IRl=61.4W
IRl=1.0A
URl=42.0V
IRl=42.0W
IRl=0.5A
URl=45.0V
IRl=22.5W
IRl=0.3A
URl=46.5V
IRl=11.6W
实验三正弦稳态
1学习正弦交流电路的分析方法
2学习matlab复数的运算方法
1、如图3-1（书本21页），已知R=5Ω,ωL=3Ω，1/ωc=2Ω，uc=10∠30°
V,求Ir，Ic，I和UL,Us，并画出其向量图。
使用matlab命令为:
Z1=3*j;
Z2=5;
Z3=-2j;
Uc=10*exp（30j*pi/180）;
Z23=Z2*Z3/（Z2+Z3）;
Z=Z1+Z23;
Ic=Uc/Z3,Ir=Uc/Z2,I=Ic+Ir,U1=I*Z1,Us=I*Z
disp（'
UcIrIcIU1Us'
·
幅值'
）,disp（abs（[Uc,Ir,Ic,I,U1,Us]））
相角'
）,disp（angle（[Uc,Ir,Ic,U1,Us]）*180/pi）
ha=compass（[Uc,Ir,Ic,U1,Us,Uc]）;
set（ha,'
linewidth'
3）
Ic=-2.5000+4.3301i
Ir=1.7321+1.0000i
I=-0.7679+5.3301i
U1=-15.9904-2.3038i
Us=-7.3301+2.6962i
UcIrIcIU1Us
幅值
10.00002.00005.00005.385216.15557.8102
相角
30.000030.0000120.0000-171.8014159.8056
2、正弦稳态电路，戴维南定理
如图3-3（书本22页），已知C1=0.5F,R2=R3=2Ω,L4=1H,Us（t）=10+10cost,is（t）=5
+5cos2t,求b，d两点之间的电压U（t）
w=[eps,1,2];
Us=[];
Is=[5,0,5];
Z1=1./（0.5*w*j）;
Z4=1*w*j;
Z2=[2,2,2];
Z3=[2,2,2];
Uoc=（Z2./（Z1+Z2）-Z4./（Z3+Z4））.*Us;
Zep=Z3.*Z4./（Z3+Z4）+Z1.*Z2./（Z1+Z2）;
U=Is.*Zep+Uoc;
wUmphi'
disp（[w'
abs（U'
）,angle（U'
）*180/pi]）
wUmphi
0.000010.00000
1.00003.1623-18.4349
2.00007.0711-8.1301
由此可以写出U（t）=10=3.1623cos（t-18.4394）+7.0711cos（2t-8.1301）
3、含受控源的电路：
戴维南定理
如图3-4-1（书本23页），设Z1=-j250Ω,Z2=250Ω,Is=2∠0°
求负载Zl获得最大功率时的阻抗值及其吸收的功率。
Z1=-j*250;
Z2=250;
ki=0.5;
Is=2;
a11=1/Z1+1/Z2;
a12=-1/Z2;
a13=0;
a21=-1/Z2;
a22=1/Z2;
a23=-ki;
a31=1/Z1;
a32=0;
a33=-1;
B=[1,0;
0,1;
0,0];
X0=A\B*[Is;
Uoc=X0
（2）,
X1=A\B*[0;
Zep=X1
（2）,Plmax=（abs（Uoc））^2/4/real（Zep）
Uoc=
5.0000e+002-1.0000e+003i
Zep=
5.0000e+002-5.0000e+002i
Plmax=
625
1、如图3-5所示（图见25页），设R1=2Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,jxl=j2，-jxc1=-j3，-jxc2=-j5，Ù
s1=8∠0°
，Ù
s2=6∠0°
s3=8∠0°
s4=15∠0°
，求各支路的电流向量和电压向量。
R1=2;
R2=3;
RL=2*1j;
Rc1=-3*1j;
Rc2=-5*1j;
Us1=8*exp（0j*pi/180）;
Us2=6*exp（0j*pi/180）;
Us3=8*exp（0j*pi/180）;
Us4=15*exp（0j*pi/180）;
a11=RL+R1;
a12=0;
a14=-R1;
a21=0;
a22=-R2-Rc1;
a23=0;
a24=Rc1;
a31=0;
a33=R3+Rc2;
a34=-R3;
a41=R1;
a42=Rc1;
a43=R3;
a44=-R1-Rc1-R3;
A=[a11,a12,a13,a14;
a21,a22,a23,a24;
a31,a32,a33,a34;
a41,a42,a43,a44];
B=[8
6
-7
8];
I=inv（A）*B;
IR1=I
（1）-I（4）;
IR2=I
（2）;
IR3=I（3）-I（4）;
IRc1=I
（2）-I（4）;
IRc2=I（3）;
IRL=I
（1）;
Ua=Us1-I
（1）*RL;
Ub=Us3-R3*IR3;
UaUbIR1IR2IR3IRc1IRc2IRL'
）,disp（abs（[Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL]））
）,disp（angle（[Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL]））
ha=compass（[Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL]）;
ua=3.7232-1.2732i
ub=4.8135+2.1420i
I1=1.2250-2.4982i
I2=-0.7750+1.5018i
I3=0.7750+1.4982i
I1R=1.8616-0.6366i
I1L=-0.6366+2.1384i
I2C=-1.1384+0.3634i
I2R=2.3634+1.1384i
I3R=-0.7966+0.5355i
I3C=-0.4284-2.0373i
2、含互感的电路：
复功率
如图3-6所示（书本26页），已知R1=4Ω,R2=R3=2Ω,XL1=10Ω,XL2=8Ω,XM=4Ω,XC=8Ω,Ù
S=10∠0°
V,Í
A。
R3=2;
R4=6*1j;
R5=4*1j;
R6=4*1j;
R7=-8*1j;
Us=10*exp（0j*pi/180）;
Is=10*exp（0j*pi/180）;
a11=1/R1+1/R7+1/R4;
a12=-1/R4;
a21=-1/R4;
a22=1/R4+1/（R5+R2）+1/R6;
a23=-1/（R5+R2）;
a32=-1/（R5+R2）;
a33=1/（R5+R2）+1/R3;
B=[2.5
0
10];
U=inv（A）*B;
Pus=Us*（Us-U
（1））/R1;
Pis=U（3）*Is;
PusPis'
）,disp（abs（[Pus,Pis]））
）,disp（angle（[Pus,Pis]）*180/pi）
ha=compass（[Pus,Pis]）;
输出结果
Pus=-4.0488+9.3830i
Pis=1.750e+002+3.23901e+001i
3、正弦稳态电路：
求未知参数
如图所示3-6（书本26页），已知Us=100V,I1=100mA电路吸收功率P=6W,XL1=1250Ω,XC=750Ω,电路呈感性，求R3及XL
Z1=1250*1j;
Z2=-750*1j;
Us=100*exp（0j*pi/180）;
Is=0.1*exp（-53.13j*pi/180）;
Z=inv（Is）*Us;
Z3=Z2*（Z-Z1）/（Z1+Z2-Z）;
Z3'
）,disp（abs（[Z3]））
）,disp（angle（[Z3]）*180/pi）
ha=compass（[Z3]）;
7.5000e+002+3.7500e+002i
4、正弦稳态电路，利用模值求解
图3-7所示电路中（书本27页），已知IR=10A,XC=10Ω,并且U1=U2=200V,求XL
XL1=2000/（*1.732）
XL2=2000/（200+100*1.732）
XL1=%8.4f\n'
XL1）
XL2=%8.4f\n'
XL2）
XL1=74.6410
XL2=5.359
实验四交流分析和网络函数
1、学习交流电路的分析方法
2、学习交流电路的MATLAB分析方法
二、实验示例
在图4-1（书本28页）里，如果R1=20Ω，R2=100Ω,R3=50Ω,并且L1=4H,L2=8H以及C1=250µ
F,求V3（t）,其中w=10rad/s.
使用节点分析法后把元素值带入，得到矩阵方程
【Y】【V】=【I】,
使用MATLAB命令计算为
Y=[0.05-0.0225*j,0.025*j,-0.0025*j;
0.025*j,0.01-0.0375*j,0.0125*j;
-0.0025*j,0.0125*j,0.02-0.01*j];
c1=0.4*exp（pi*15*j/180）;
I=[c1
0];
V=inv（Y）*I;
v3_abs=abs（V（3））;
v3_ang=angle（V（3））*180/pi;
fprintf（'
voltageV3,magnitude:
%f\nvoltageV3,angleindegree:
%f'
v3_abs,v3_ang）
voltageV3,magnitude:
1.850409
voltageV3,angleindegree:
-72.453299
从MATLAB的结果可以看出时域电压V3（t）=1.85COS（10t-72.45°
1、电路图如图所示（书本30页），求电流i1（t）和电压v（t）
R=[10-7.5*1j5*1j-6;
6-5*1j-16-3*1j];
U1=5*exp（0*1j*pi/180）;
U2=2*exp（75*1j*pi/180）;
U=[U1
U2];
I=inv（R）*U;
I1_abs=abs（I
（1））;
I1_ang=angle（I
（1））*180/pi;
voltageI1,magnitude:
%f\nvoltageI1,angleindegree:
I1_abs,I1_ang）
V=（I
（1）-I
（2））*（-10*1j）;
VC_abs=abs（V）;
VC_ang=angle（V）*180/pi;
voltageVC,magnitude:
%f\nvoltageVC,angleindegree:
VC_abs,VC_ang）
0.387710
voltageI1,angleindegree:
15.01925
4.218263
voltageVC,angleindegree:
-40.861691
所以电流i1（t）=0.3877cos（1000t+15.0193°
同时电压v（t）=4.2183cos（1000t-40.8617°
2、在4-4图里（见书本30页），显示一个不平衡的wye-wye系统，求相电压Van，Vbn，Vcn
使用MATLAB命令为：
Ub=110*exp（-120*1j*pi/180）;
Uc=110*exp（120*1j*pi/180）;
Z1=1+1*1j;
Z2=5+12*1j;
Z3=1-2*1j;
Z4=3+4*1j;
Z5=1-0.5*1j;
Z6=5-12*1j;
Za=Z1+Z2;
Zb=Z3+Z4;
Zc=Z5+Z6;
Ia=Ua/Za;
Ib=Ub/Zb;
Ic=Uc/Zc;
V1=Ia*Z2;
Van_abs=abs（V1）;
Van_ang=angle（V1）*180/pi;
voltageVan,magnitude:
%f\nvoltageVan,angleindegree:
Van_abs,Van_ang）
V2=Ib*Z4;
Vbn_abs=abs（V2）;
Vbn_ang=angle（V2）*180/pi;
voltageVbn,magnitude:
%f\nvoltageVbn,angleindegree:
Vbn_abs,Vbn_ang）
V3=Ic*Z6;
Vcn_abs=abs（V3）;
Vcn_ang=angle（V3）*180/pi;
voltageVcn,magnitude:
%f\nvoltageVcn,angleindegree:
Vcn_abs,Vcn_ang）
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