Matlab实验报告武大电气.docx

1、Matlab实验报告武大电气(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 电气工程学院 电气工程与自动化目录实验一 直流电路（1） 3一、实验目的 3二、实验示例 3三、实验内容 3实验二 直流电路（2） 6一、实验目的 6二、实验示例 6三、实验内容 7实验三 正弦稳态 9一、实验目的 9二、实验示例 9三、实验内容 10实验四 交流分析和网络函数 13一、实验目的 13二、实验示例 13三、实验内容 13实验五 动态电路 15一、实验目的 15二、实验示例 15三、实验内容 17实验六 频率响应 21一、实验目的 21二、实验示例 21本学期Matlab仿真实验心得总结 26实验一

2、直流电路（1）一、实验目的1、加深对直流电路的节点电压法和网孔电流法的。2、学习Matlab的矩阵运算方法。二、 实验示例1、节点分析电路如图所示（见书本12页），求节点电压V1,V2,V3.根据电路图得到矩阵方程，根据矩阵方程使用matlab命令为Y = 0.1500 -0.1000 -0.0500 -0.1000 0.1450 -0.0250 -0.0500 -0.0250 0.0750节点v1，v2和v3：v = 404.2857 350.0000 412.85712、回路分析电路如图所示（见书本13页），使用解析分析得到同过电阻RB的电流，另外求10V电压源的输出功率。分析电路得到节点

3、方程，根据节点方程得到矩阵方程，根据矩阵方程.使用matlab的命令为z=;v=10,0,0;I=inv(z)*v;IRB=I(3)-I(2);fprintf (the current through R is %8.3f Amps n,IRB)ps=I(1)*10;fprintf(the power supplied by 10v source is %8.4f wattsn,ps)结果为：the current through R is 0.037 Ampsthe power supplied by 10V source is 4.7531 watts三、实验内容1 、电阻电路的计算根据书

4、本15页电路图，求解电阻电路，已知：R1=2,R2=6,R3=12,R4=8,R5=12,R6=4,R7=2(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 -12 0; -12 32 -12; 0 -12 18;V=10 0 0;I=V/Z;i3=I(1)-I(2);fprintf(i3= %8.4f An,i3)u4=I(2)*8;fprintf(u4= %8.4f Vn,u4)u7=I(3)*2;fprintf (u7= %8.4f Vn,u7)输出结果：i3= 0.3571 Au4= 2.8571 Vu7=

5、 0.4762 V（2）使用matlab命令为：A=20 -1 0; -12 0 -12; 0 0 18;B=6; -16; 6;C=inv(A)*B;Us=C(2);fprintf(Us= %8.4f Vn,Us)i3=C(1)-0.5;fprintf(i3= %8.4f An,i3)u7=C(3)*2;fprintf(u7= %8.4f Vn,u7)输出结果：Us= 14.0000 Vi3= 0.5000 Au7= 0.6667 V2 、求解电路里的电压如图1-4（书本16页），求解V1,V2,V3,V4,V5解答：使用matlab命令为Y=-4.4 0.125 -0.125 4.9 0;

6、 0 -0.125 0.325 -0.2 0; -0.1 0 -0.2 0.55 -0.25; 1 -1 2 -2 0; 0 0 0 0 1;I=0 5 0 0 24;fprintf(V(1),V(2),V(3),V(4),V(5):n)V=inv(Y)*I输出结果：V = 117.4792 299.7708 193.9375 102.791724.00003、如图1-5（书本16页），已知R1=R2=R3=4,R4=2,控制常数k1=0.5，k2=4，is=2A，求i1和i2.解答：使用matlab命令为Z=1 0 0 0; -4 16 -8 -4; 0 0 2 1; 0 -8 4 6;V=

7、2 0 0 0;I=inv(Z)*V;i1=I(2)-I(3);fprintf(i1=%1.0fAn,i1)i2=I(4);fprintf(i2=%1.0fAn,i2) 输出结果：i1=1Ai2=1A实验二 直流电路（2）一、实验目的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,formatcompactR1=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

8、;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=AB*is1;is2;0;uoc=X1(3);X2=AB*0;0;1;Req=X2(3);RL=Req;P=uoc2*RL/(Req+RL)2;RL=0:10,p=(RL*uoc./(Req+RL).*uoc./(Req+RL),figure(1),plot(RL,p),gridfor k=1:21ia(k)=(k-1)*0.1;X=AB*is1

9、;is2;ia(k);u(k)=X(3);endfigure(2),plot(ia,u,x),gridc=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)输出结果：RL = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10p =0 0.6944 1.0204 1.1719 1.2346 1.2500 1.2397 1.2153 1.1834 1.1480 1.1111(a)功率随负载的变化曲线（b）电路对负载的输出特性三、实验内容1、图见书本19页2-3，当RL从0改变到50k，校验RL为10k的时候的最大功率

10、损耗解答：使用matlab命令为R=0:50000;U=10;R1=10000;P=(R*U./(R1+R).*U./(R1+R);figure(1),plot(R,P),grid;结果Maximum power occur at 10000.00hmsMaximum power dissipation is 0.0025Watts2、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186时，求RL的电压UL,电流IL和RL消耗的功率。解答：使用matlab命令为：U=48;R=6;Rl=0;IRl=U/(R+Rl);fprintf(IRl= %8.1f

11、 A n,IRl)URl=IRl*Rl;fprintf(URl= %8.1f V n,URl)PRl=IRl*URl;fprintf(IRl= %8.1f W n,PRl)输出结果：IRl= 8.0 A URl= 0.0 V IRl= 0.0 W IRl= 6.0 A URl= 12.0 V IRl= 72.0 W IRl= 4.8 A URl= 19.2 V IRl= 92.2 W IRl= 4.0 A URl= 24.0 V IRl= 96.0 W IRl= 3.0 A URl= 30.0 V IRl= 90.0 W IRl= 2.0 A URl= 36.0 V IRl= 72.0 W I

12、Rl= 1.6 A URl= 38.4 V IRl= 61.4 W IRl= 1.0 A URl= 42.0 V IRl= 42.0 W IRl= 0.5 A URl= 45.0 V IRl= 22.5 W IRl= 0.3 A URl= 46.5 V IRl= 11.6 W 实验三 正弦稳态一、实验目的1 学习正弦交流电路的分析方法2 学习matlab复数的运算方法二、实验示例1、如图3-1（书本21页），已知R=5,L=3，1/c=2，uc=1030V,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*p

13、i/180);Z23=Z2*Z3/(Z2+Z3);Z=Z1+Z23;Ic=Uc/Z3,Ir=Uc/Z2,I=Ic+Ir,U1=I*Z1,Us=I*Zdisp(UcIrIc I U1 Us)disp(幅值),disp(abs(Uc,Ir,Ic,I,U1,Us)disp(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 + 4.3301iIr =1.7321 + 1.0000iI =-0.7679 + 5.3301iU1 =-15.9904 - 2.3

14、038iUs =-7.3301 + 2.6962iUcIrIc I U1 Us幅值 10.0000 2.0000 5.0000 5.3852 16.1555 7.8102相角 30.0000 30.0000 120.0000 -171.8014 159.80562、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=2,L4=1H,Us(t)=10+10cost,is(t)=5+5cos2t,求b，d两点之间的电压U(t)使用matlab命令为：clear,formatcompactw=eps,1,2;Us=;Is=5,0,5;Z1=1./(0.5*w*j);Z4

15、=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;disp(w Um phi)disp(w,abs(U),angle(U)*180/pi)w Um phi 0.0000 10.0000 0 1.0000 3.1623 -18.43492.0000 7.0711 -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

16、本23页），设Z1=-j250,Z2=250,Is=20,求负载Zl获得最大功率时的阻抗值及其吸收的功率。使用matlab命令为clear,formatcompactZ1=-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;A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;B=1,0;0,1;0,0;X0=AB*Is;0;Uoc=X0(2),X1=AB*0;1;Zep=X1(2),Plmax=(abs(Uoc)2

17、/4/real(Zep)Uoc = 5.0000e+002 -1.0000e+003iZep = 5.0000e+002 -5.0000e+002iPlmax = 625三、实验内容1、如图3-5所示（图见25页），设R1=2,R2=3,R3=4,jxl=j2，-jxc1=-j3，-jxc2=-j5，s1=80，s2=60，s3=80，s4=150，求各支路的电流向量和电压向量。解答：使用matlab命令为：R1=2;R2=3;R3=4;RL=2*1j;Rc1=-3*1j;Rc2=-5*1j;Us1=8*exp(0j*pi/180);Us2=6*exp(0j*pi/180);Us3=8*exp

18、(0j*pi/180);Us4=15*exp(0j*pi/180);a11=RL+R1;a12=0;a13=0;a14=-R1;a21=0;a22=-R2-Rc1;a23=0;a24=Rc1;a31=0;a32=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

19、(4);IRc2=I(3);IRL=I(1);Ua=Us1-I(1)*RL;Ub=Us3-R3*IR3;disp(UaUb IR1 IR2 IR3 IRc1 IRc2 IRL)disp(幅值),disp(abs(Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL)disp(相角),disp(angle(Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL)ha=compass(Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL);set(ha,linewidth,3)输出结果：ua =3.7232 - 1.2732iub =4.8135 + 2.1420iI1

20、 =1.2250 - 2.4982iI2 =-0.7750 + 1.5018iI3 =0.7750 + 1.4982iI1R =1.8616 - 0.6366iI1L =-0.6366 + 2.1384iI2C =-1.1384 + 0.3634iI2R =2.3634 + 1.1384iI3R =-0.7966 + 0.5355iI3C =-0.4284 - 2.0373i2、含互感的电路：复功率如图3-6所示（书本26页），已知R1=4,R2=R3=2,XL1=10,XL2=8,XM=4,XC=8,S=100V,S=100A。解答：使用matlab命令为：R1=4;R2=2;R3=2;R4

21、=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;a13=0;a21=-1/R4;a22=1/R4+1/(R5+R2)+1/R6;a23=-1/(R5+R2);a31=0;a32=-1/(R5+R2);a33=1/(R5+R2)+1/R3;A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;B=2.5 0 10;U=inv(A)*B;Pus=Us*(Us-U(1)/R1;Pis=U(3)*Is;disp(Pus Pis

22、)disp(幅值),disp(abs(Pus,Pis)disp(相角),disp(angle(Pus,Pis)*180/pi)ha=compass(Pus,Pis);set(ha,linewidth,3)输出结果Pus=-4.0488 + 9.3830iPis=1.750e+002 + 3.23901e+001i3、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=1250,XC=750,电路呈感性，求R3及XL解答：使用matlab命令为：Z1=1250*1j;Z2=-750*1j;Us=100*exp(0j*pi/180

23、);Is=0.1*exp(-53.13j*pi/180);Z=inv(Is)*Us;Z3=Z2*(Z-Z1)/(Z1+Z2-Z);disp(Z3)disp(幅值),disp(abs(Z3)disp(相角),disp(angle(Z3)*180/pi)ha=compass(Z3);set(ha,linewidth,3)输出结果7.5000e+002 + 3.7500e+002i4、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=10,并且U1=U2=200V,求XL解答：使用matlab命令为：XL1=2000/(*1.732)XL2=2000/(200+10

24、0*1.732)fprintf(XL1= %8.4f n,XL1)fprintf(XL2= %8.4f n,XL2)输出结果XL1= 74.6410XL2 =5.359实验四 交流分析和网络函数一、实验目的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=20，R2=100,R3=50,并且L1=4H,L2=8H以及C1=250F,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;

25、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 0; V=inv(Y)*I; v3_abs=abs(V(3); v3_ang=angle(V(3)*180/pi; fprintf(voltage V3,magnitude:%f n voltage V3,angle in degree:%f,v3_abs,v3_ang) voltage V3,magnitude:1.850409 voltage V3,angle in degree:-72.453299

26、 从MATLAB的结果可以看出时域电压V3(t)=1.85COS(10t-72.45)三、实验内容1、电路图如图所示（书本30页），求电流i1(t)和电压v(t)使用MATLAB命令计算为R=10-7.5*1j 5*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;fprintf(voltage I1, magnitude: %f n voltage I1,angle in degree:%f

27、,I1_abs,I1_ang)V=(I(1)-I(2)*(-10*1j);VC_abs=abs(V);VC_ang=angle(V)*180/pi;fprintf(voltage VC, magnitude: %f n voltage VC,angle in degree:%f,VC_abs,VC_ang)输出结果：voltage I1, magnitude: 0.387710 voltage I1,angle in degree:15.01925voltage VC, magnitude: 4.218263 voltage VC,angle in degree:-40.861691所以电流i

28、1(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

29、*Z2;Van_abs=abs(V1);Van_ang=angle(V1)*180/pi;fprintf(voltage Van, magnitude: %f n voltage Van,angle in degree:%f,Van_abs,Van_ang)V2=Ib*Z4;Vbn_abs=abs(V2);Vbn_ang=angle(V2)*180/pi;fprintf(voltage Vbn, magnitude: %f n voltage Vbn,angle in degree:%f,Vbn_abs,Vbn_ang)V3=Ic*Z6;Vcn_abs=abs(V3);Vcn_ang=angle(V3)*180/pi;fprintf(voltage Vcn, magnitude: %f n voltage Vcn,angle in degree:%f,Vcn_abs,Vcn_ang)输出结果