1、摘 要 21电路分析计算 21.1设计题目 21.2理论分析 31.2.1分析(a)图: 31.2.2分析(b)图: 52 MATLA编程及仿真 62.1对图(a)编程: 62.1.1程序运行图 72.2.2图(b)程序运行图 93MATLAB建模仿真 103.1对图(a)建模仿真 103.1.1仿真元件的选取 103.1.2 Simulink电路模型 123.1.3 仿真结果 123.2对图(b)建模仿真 133.2.1选择受控源 133.2.2 Simulink电路模型 133.2.3仿真结果 133.3plot绘图 143.3.1图(a)plot绘图结果 143.3.2图(b)绘图结果
2、154心得体会 165参考文献 17电路零状态响应的计算摘 要在学习了电路原理的基础上,此次实训通过电路原理的知识和MATLAB语言的学习与强化训练,使我们能掌握MATLAB软件,从分析和解决线性代数、电路原理等课程中的基本理论问题入手,力图做到在后续专业课程学习中,能应用MATLAB工具来分析和计算;MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。关键词:电路原理 MATLA Simulink 零状
3、态响应1电路分析计算1.1设计题目试求图示各电路的零状态响应uC(t),t0。1.2理论分析在(a)图中,当开关闭合以后达到稳态时,电容相当于断路,所以稳定后电路图可以等效为如图1.1:图1.1由网孔法,列出方程:(8+8)I1-8I2=12-8I1+(6+2+8)I2=0由上面两个方程解出:I1=1I2=0.5所以稳态时UC=2*I2+8*I1=9V然后求ab端的等效电阻,将ab端短路,如图1.2:图1.2此时I4等于I3,再由网孔法列出下列方程:(8+8)I1-8I2-8I3=12-8I1+(6+2+8)I2-2I3=0-8I1-2I2+10I3=0由以上3个方程,解得I3=3A,所以I4
4、=3A则ab端的等效电阻Re=Uc/I4=3则时间常数=Re*C=3*10*10-6=3*10-5所以,t0时,Uc(t)=UC*(1-e-t/)=9*(1-e-t/3*10-5)在(b)图中,当t0时,电路右边部分被短路。t0以后直到稳定状态后,由于电容相当于断路,所以稳态时Uc=UR1=i1*R1=8V然后求电容两端看入的等效电阻,如图1.3图1.3在图1.3中,t0时开关打开。对于a点,有方程:i1+Ie=21又对于abcd回路有方程:-4i1-2i1+4Ie=02由方程1和2解出i1=0.8A Ie=1.2A所以等效电阻Re=Uc/Ie=6.67V时间常数=Re*C=6.67所以Uc(
5、t)=8*(1-e-t/6.67) t2 MATLA编程及仿真A=16,-8;-8,16; B=12,0;I=B/A;I1=I(1);I2=I(2);Uc=2*I2+8*I1Uc = 9C=16,-8,-8;-8,16,-2;-8,-2,10;D=12,0,0;I=D/C;I3=I(3); I4=I3;Re=Uc/I4Re = 3.0000C=10E-5;T=Re*CT = 3.0000e-0042.1.1程序运行图如图2.1图2.1Matlab运行出来的结果与理论结果一致,符合分析结果。2.2对图(b)编程 Uc=8; A=1,-6;1,4; B=2,0; I=B/A; i1=I(1);Ie
6、=I(2); Re=Uc/Ie 6.6667 C=1; T=Re*C6.66672.2.2图(b)程序运行图 图2.2图(b)程序运行图3MATLAB建模仿真3.1对图(a)建模仿真3.1.1仿真元件的选取图(a)中由电阻,电容和直流电压源组成,依次选择(1)首先选电阻,分别为8,8,6,2,所以添加4个电阻,并将电容值设为inf,电感值设为0,由此设计出所需电阻。如图3.1以选择8电阻为例:图3.1 载入电阻图3.2 电阻的设定其他阻值的电阻选择与设定与此类似(2)选择电源图中是一个直流电压源,添加如图3.3电源的设定与选择图3.3 电源的设定与选择(3)电容的选择图中电容为10Uf,所以依
7、然选择RLC串联,并将电阻与电感值都设为0,如图3.4图3.4 电容的选择与设定3.1.2 Simulink电路模型打开matlab,在Simulink中构建的电路图如下3.5图3.5 Simulink中构建的电路图3.1.3 仿真结果连接好电路以后的仿真结果如图3.6图3.6 仿真结果在matlab中的仿真结果与理论计算中的结果完全相同。验证了正确性。3.2对图(b)建模仿真3.2.1选择受控源 图(b)中电阻,电容,电源的选取方法与图(a)一样,主要说明受控源的选取方法。受控源如右图,使用方法在电路图中加以说明。3.2.2 Simulink电路模型打开matlab,在Simulink中构建
8、的电路图如下3.7图3.7Simulink中构建的电路图说明:受控电压源使用方法:s端接在増益上,从电流表接入电流起到控制作用。3.2.3仿真结果连接好电路以后的仿真结果如图3.8图3.8仿真结果3.3plot绘图3.3.1图(a)plot绘图结果由于图(a)最后结果为Uc(t) =9*(1-e-t/3*10-5),所以绘制出的图形如图3.9如图3.9图(a)plot绘图结果图像说明:横坐标为时间,纵坐标为电压3.3.2图(b)绘图结果由于图(b)结果为Uc(t)=8*(1-e-t/6.67)所以绘制出的图形如图3.10图3.10图(b)绘图结果4心得体会此次基础强化训练意义很大,我收获颇多。在理论计算的过程中,我巩固了已经快要忘记的电路原理的知识,重新学习并回忆了许多电路中的基本分析方法,比如说节点电压法、回路电流法、叠加定理、三要素法等等,加强了电路基础知识的训练。又此次运用并学习了没用过的matlab软件。使自己又学到新的东西,提升了自己的自学能力,收获颇多。5参考文献1电路基础.清华大学出版社 .20002 邱关源.电路.高等教育出版社.20063梅志红.matlab程序设计基础及其应用.清华大学出版社.2005
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