电路MATLAB 仿真报告
武汉大学 电气工程学院
2015级 班
刘》》
2015302540》》
MATLAB电路仿真实验报告
实验一 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理解 2 学习使用MATLAB的矩阵运算的方法 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 412.8571 2 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。
1
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分析电路得到节点方程，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=[40,-10,-30; -10,30,-5; -30,-5,65]; 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 watts\\n',ps) 结果为：
the current through R is 0.037 Amps
the power supplied by 10V source is 4.7531 watts
三 实验内容
1 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) (2)
如果Us=10V,求i3,u4,u7 如果U4=4V,求Us,i3,i7
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使用matlab命令为 clear
% 初始化阻抗矩阵 Z=[20 -12 0; -12 32 -12; 0 -12 18]; % 初始化电压矩阵 V=[10 0 0]'; % 解答回路电流 I=inv(Z)*V; % I3的计算 I3=I(1)-I(2);
fprintf('the current I3 is %8.2f Amps\\n',I3) % U4的计算 U4=8*I(2);
fprintf('the voltage U4 is %8.2f Vmps\\n',U4) % U7的计算 U7=2*I(3);
fprintf('the voltage U7 is %8.2f Vmps\\n',U7)
3
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结果
the current I3 is 0.36 Amps the voltage U4 is 2.86 Vmps the voltage U7 is 0.48 Vmps clear
% 初始化矩阵X X=[20 -1 0; -12 0 -12; 0 0 18]; % 初始化矩阵Y Y=[6 -16 6]'; % 进行解答 A=inv(X)*Y; % 计算各要求量 Us=A(2) I3=A(1)-0.5 I7=A(3) 结果
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Us = 14.0000 I3 = 0.5000 I7 =0.3333
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 clear
% 初始化节点电压方程矩阵 Z=[0.725 -0.125 -0.1 -5 -1.25; -0.1 -0.2 0.55 0 0; -0.125 0.325 -0.2 0 1.25; 1 0 -1 -1 0; 0 0.2 -0.2 0 1]; I=[0 6 5 0 0]';
% 解答节点电压U1，U3，U4与Vb，Ia A=inv(Z)*I; % 最终各电压计算 V1=A(1)
V2=A(1)-10*A(5) V3=A(2)
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V4=A(3) V5=24 结果
V1 =117.4792 V2 = 299.7708 V3 =193.9375 V4 =102.7917 V5 = 24
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. 使用matlab命令为 clear
% 初始化节点电压方程矩阵 Z=[0.5 -0.25 0 -0.5; -0.25 1 -1 0.5; 0 0.5 0 -1; 1 -1 -4 0]; I=[2 0 0 0]';
% 解答节点电压V1，V2及电流I1，I2
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A=inv(Z)*I; % 计算未知数 V1=A(1) V2=A(2) I1=A(3) I2=A(4)
结果如下： V1 =6 V2 =2 I1 = 1 I2 =1
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
如图所示（图见书本17页2-1），分析并使用matlab命令求解为
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clear,format compact 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 for k=1:21 ia(k)=(k-1)*0.1; X=A\\B*[is1;is2;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)
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RL =
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 p =
Columns 1 through 7
0 0.6944 1.0204 1.1719 1.2346 1.2500 1.2397 Columns 8 through 11
1.2153 1.1834 1.1480 1.1111 A．功率随负载变化曲线
1.41.210.80.60.40.20012345678910
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B.电路对负载的输出特性
1614121086400.20.40.60.811.21.41.61.82
三 实验内容
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 使用matlab命令为 clear
% 定义电压源和电阻值 Us=10; Rs=10000;
10
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RL=0:20000;
p=(Us^2.*RL)./(RL+Rs).^2; plot(RL,p); 输出结果为
2.5x 10-321.510.5000.20.40.60.811.21.41.61.8x 1024
Maximum power occur at 10000.00hms Maximum power dissipation is 0.0025Watts
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： clear
% 设置元件参数
RL=[0 2 4 6 10 18 24 42 90 186]; % 列出要求的参数同元件间关系式以得出结果 UL=48*RL./(RL+6)
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IL=48./(RL+6) p=2304*RL./(RL+6).^2
% 画出要求参数随RL变化的曲线 plot(RL,UL,'r+') hold on
plot(RL,IL,'m*') hold on
plot(RL,p,'ks') 结果 数据
UL =Columns 1 through 7
0 12.0000 19.2000 24.0000 30.0000 36.0000 38.4000
Columns 8 through 10 42.0000 45.0000 46.5000 IL = Columns 1 through 7
8.0000 6.0000 4.8000 2.0000 1.6000 Columns 8 through 10
12
4.0000 3.0000 MATLAB电路仿真实验报告
1.0000 0.5000 0.2500 p = Columns 1 through 7
0 72.0000 92.1600 96.0000 90.0000 72.0000 61.4400
Columns 8 through 10
42.0000 22.5000 11.6250 UL = Columns 1 through 7
0 12.0000 19.2000 24.0000 30.0000 36.0000 38.4000
Columns 8 through 10
42.0000 45.0000 46.5000 IL =Columns 1 through 7
8.0000 6.0000 4.8000 2.0000 1.6000 Columns 8 through 10 1.0000 0.5000 0.2500 p =Columns 1 through 7
0 72.0000 92.1600 96.0000 90.0000 72.0000 61.4400
Columns 8 through 10
13
4.0000 3.0000 MATLAB电路仿真实验报告
42.0000 22.5000 11.6250 UL =Columns 1 through 7
0 12.0000 19.2000 24.0000 30.0000 36.0000 38.4000
Columns 8 through 10 42.0000 45.0000 46.5000 IL = Columns 1 through 7
8.0000 6.0000 4.8000 2.0000 1.6000 Columns 8 through 10 1.0000 0.5000 0.2500 p = Columns 1 through 7
0 72.0000 92.1600 96.0000 90.0000 72.0000 61.4400
Columns 8 through 10
42.0000 22.5000 11.6250 UL = Columns 1 through 7
0 12.0000 19.2000 24.0000 30.0000 36.0000 38.4000
Columns 8 through 10
14
4.0000 3.0000 MATLAB电路仿真实验报告
42.0000 45.0000 46.5000 IL = Columns 1 through 7
8.0000 6.0000 4.8000 4.0000 3.0000 2.0000 1.6000 Columns 8 through 10 1.0000 0.5000 0.2500 p = Columns 1 through 7
0 72.0000 92.1600 96.0000 90.0000 72.0000 61.4400
Columns 8 through 10
42.0000 22.5000 11.6250 UL =Columns 1 through 7
0 12.0000 19.2000 24.0000 30.0000 36.0000 38.4000
Columns 8 through 10 42.0000 45.0000 46.5000 IL = Columns 1 through 7
8.0000 6.0000 4.8000 2.0000 1.6000 Columns 8 through 10
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4.0000 3.0000 MATLAB电路仿真实验报告
1.0000 0.5000 0.2500 p = Columns 1 through 7
0 72.0000 92.1600 96.0000 90.0000 72.0000 61.4400
Columns 8 through 10 42.0000 22.5000 11.6250 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=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('Uc Ir Ic I U1 Us')
disp('·幅值'),disp(abs([Uc,Ir,Ic,I,U1,Us]))
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MATLAB电路仿真实验报告
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 + 4.3301i Ir =
1.7321 + 1.0000i I =
-0.7679 + 5.3301i U1 =
-15.9904 - 2.3038i Us =
-7.3301 + 2.6962i Uc Ir Ic 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 159.8056
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MATLAB电路仿真实验报告
90 20120 15150 10 518030600210330240270300
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=2
Ω,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,format compact
w=[eps,1,2];Us=[10,10,0];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;
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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 -18.4349
2.0000 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，使用matlab命令为
clear,format compact
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;
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A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33]; B=[1,0;0,1;0,0]; X0=A\\B*[Is;0]; Uoc=X0(2),
X1=A\\B*[0;1];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
三 实验内容
1 如图3-5所示（图见25页），设R1=2Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,jxl=j2，-jxc1=-j3，-jxc2=-j5，ùs1=8∠0°，ùs2=6∠0°，ùs3=8∠0°，ùs4=15∠0°，求各支路的电流向量和电压向量。 使用matlab命令为 clear
% 定义各阻抗和电压源
R1=2;R2=3;R3=4;ZL=2*j;ZC1=-3*j;ZC2=-5*j;
20
MATLAB电路仿真实验报告
Us1=8*exp(0);Us2=6*exp(0);Us3=8*exp(0);Us4=15*exp(0); % 定义节点电压方程的自导互导矩阵和电流矩阵 Z=[1/R1+1/R2+1/ZL+1/ZC1 -(1/ZC1+1/R2); -(1/R2+1/ZC1) 1/R2+1/R3+1/ZC1+1/ZC2]; I=[Us1/ZL+Us2/R2;
-Us2/R2+Us3/R3+Us4/ZC2];
% 利用上面两个矩阵和节点电压之间的关系计算节点电压 U=inv(Z)*I;
% 利用各要求参数与节点电压间关系求各参数 ua=U(1) ub=U(2)
I1=U(1)/(R1*ZL/(R1+ZL)) I2=(U(2)-U(1))/ZC1 I3=-U(2)/(R3*ZC2/(R3+ZC2)) I1R=U(1)/R1 I1L=(U(1)-Us1)/ZL I2R=(U(1)-U(2)-Us2)/R2 I1C=(U(1)-U(2))/ZC1 I3R=(U(2)-Us3)/R3 I2C=(U(2)-Us4)/ZC2
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MATLAB电路仿真实验报告
ha=compass([ua,ub,I1,I2,I3,I1R,I1L,I2R,I1C,I3R,I2C])
结果如下： 数据
ua =3.7232 - 1.2732i ub = 4.8135 + 2.1420i I1 =1.2250 - 2.4982i I2 = -1.1384 + 0.3634i I3 = -0.7750 - 1.4982i I1R = 1.8616 - 0.6366i I1L =-0.6366 + 2.1384i I2R =-2.3634 - 1.1384i I1C = 1.1384 - 0.3634i I3R = -0.7966 + 0.5355i I2C = -0.4284 - 2.0373i ha =196.0040 197.0040 198.0040 199.0040 200.0040
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MATLAB电路仿真实验报告
201.0040 202.0040 203.0040 204.0040 205.0040 206.0040
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,ùS=10∠0°V,íS=10∠0°A。使用matlab命令为 clear
% 定义各阻抗和电源
R1=4;R2=2;R3=2;ZL1=10i;ZL2=8i;ZM=4i;ZC=-8i;Us=10;Is=10; Y1=1/(R1*ZC/(R1+ZC)); Y2=1/(ZL1-ZM); Y3=1/ZM;
Y4=1/(R2+ZL2-ZM); Y5=1/R3;
% 定义节点电压矩阵
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MATLAB电路仿真实验报告
Y=[Y1+Y2 -Y2 0; -Y2 Y2+Y3+Y4 -Y4; 0 -Y4 Y4+Y5]; I=[Us/R1 0 Is]'; U=inv(Y)*I;
Pus=Us*(Us-U(1))/R1 Pis=U(3)*Is
结果如下：
Pus =-4.0488 + 9.3830i
Pis = 1.7506e+002 +3.2391e+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 使用matlab命令为：
ZL1=1250*i;Us=60+80i;ZC=-750*i;I1=0.1; Z3=(Us-I1*ZL1)/(I1-((Us-I1*ZL1)/ZC)) 结果
Z3 =4.5000e+002 +9.7500e+002i
24
MATLAB电路仿真实验报告
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 使用matlab命令为： clear
XL1=2000/(200-100*1.732) XL2=2000/(200+100*1.732)
结果如下： XL1 = 74.6269 XL2 =5.3591
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=20Ω，且L1=4H,L2=8H以及C1=250μ
25
R2=100Ω,R3=50Ω,并MATLAB电路仿真实验报告
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 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
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
26
MATLAB电路仿真实验报告
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 clear
Z=[10-7.5i 5i-6; 5i-6 16+3i];
U=[5;-2*exp(pi*75*i/180)]; I=inv(Z)*U; i1=I(1);
vc=(I(1)-I(2))*(-10i); i1_abs=abs(i1)
i1_ang=angle(i1)*180/pi vc_abs=abs(vc)
vc_ang=angle(vc)*180/pi 结果如下：μ
i1_abs = 0.3877 i1_ang =15.0193 vc_abs = 4.2183 vc_ang = -40.8617
所以电流i1(t)=0.3877cos（1000t+15.0193°） 同时电压v(t)=4.2183cos（1000t-40.8617°）
27
MATLAB电路仿真实验报告
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 % 定义阻抗
Z1=1-1i;Z2=5-12i;Z3=1-2i;Z4=3-4i;Z5=1-0.5i;Z6=5-12i; % 定义电压源
Us1=110;Us2=110*exp(-120*pi*i/180);Us3=110*exp(120*pi*i/180);
% 定义阻抗矩阵 Z=[Z1+Z2 0 0; 0 Z3+Z4 0; 0 0 Z5+Z6]; U=[Us1; Us2; Us3]; I=inv(Z)*U; Van=I(1)*Z2 Vbn=I(2)*Z4 Vcn=I(3)*Z6 Van_abs=abs(Van)
28
MATLAB电路仿真实验报告
Van_ang=angle(Van)*180/pi Vbn_abs=abs(Vbn)
Vbn_ang=angle(Vbn)*180/pi Vcn_abs=abs(Vcn)
Vcn_ang=angle(Vcn)*180/pi
结果如下：
Van = 99.8049 - 3.7561i Vbn =-34.4130 -68.0665i Vcn =-46.7881 +91.9105i Van_abs =99.8755 Van_ang =-2.1553 Vbn_abs =76.2713 Vbn_ang = -116.8202 Vcn_abs =103.1342 Vcn_ang = 116.9789 实验五 动态电路 一 实验目的
1 学习动态电路的分析方法
29
MATLAB电路仿真实验报告
2 学习动态电路的matlab计算方法 二 实验示例
1 一阶动态电路，三要素公式
电路如图5-1所示（书本31页），已知R1=3Ω, R2=12Ω, R3=6Ω,C=1F,Us=18V,is=3A,在t<0时，开关s位于1，电路已处于稳态。 （1） t=0时，开关s闭合到2，求Uc（t），Ir2（t），并画出波形。 （2） 若经10s，开关s又复位到1，求Uc（t），Ir2（t），并画出
波形。
使用matlab命令为：
R1=3;us=18;is=3;R2=12;R3=6;C=1; uc0=-12;ir20=uc0/R2;ir30=uc0/R3; ico=is-ir20-ir30; ir2f=is*R3/(R2+R3); ir3f=is*R2/(R2+R3); ucf=ir2f*R2;icf=0;
t=[-2-eps,0-eps,0+eps,0:9,10-eps,10+eps,11:20]; figure(1),plot(t),grid uc(1:3)=-12;ir2(1:3)=3; T=R2*R3/(R2+R3)*C;
uc(4:14)=ucf+(uc0-ucf)*exp(-t(4:14)/T);
30
MATLAB电路仿真实验报告
ir2(4:14)=ir2f+(ir20-ir2f)*exp(-t(4:14)/T); uc(15)=uc(14);ir2(15)=is; ucf2=-12,ir2f=is; T2=R1*R3/(R1+R3)*C;
uc(15:25)=ucf2+(uc(15)-ucf2)*exp(-(t(15:25)-t(15))/T2); ir2(15:25)=is; figure(2)
subplot(2,1,1);h1=plot(t,uc); grid,set(h1,'linewidth',2) subplot(2,1,2),h2=plot(t,ir2); grid,set(h2,'linewidth',2) 运行结果
A 时间与其数组下标的关系
31
MATLAB电路仿真实验报告
20151050-50510152025
B uc及ir2的暂态波形
32
MATLAB电路仿真实验报告
20100-10-20-53210-1-50510152005101520
2 二阶过阻尼电路的零输入响应
如图5-3（书本33页），已知L=0.5H,C=0.02F,R=12.5Ω,初始值uc（0）=1v，il（0）=0,求t≥0时的Uc（t）和Il(t)的零输入响应，并画出波形，使用matlab命令为： clear,format compact L=0.5;R=12.5;C=0.02; uc0=1;iL0=0;
alpha=R/2/L;wn=sqrt(1/(L*C)); p1=-alpha+sqrt(alpha^2-wn^2); p2=-alpha-sqrt(alpha^2-wn^2)
33
MATLAB电路仿真实验报告
dt=0.01;t=0:dt:1;
uc1=(p2*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p1*t); uc2=-(p1*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p2*t); iL1=p1*C*(p2*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p1*t); iL2=-p2*C*(p2*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p2*t); uc=uc1+uc2;iL=iL1+iL2;
subplot(2,1,1),plot(t,uc),grid subplot(2,1,2),plot(t,iL),grid num=[uc0,R/L*uc0+iL0/C]; den=[1,R/L,1/L/C]; [r,p,k]=residue(num,den);
ucn=r(1)*exp(p(1)*t)+r(2)*exp(p(2)*t); iLn=C*diff(ucn)/dt; figure(2),subplot(2,1,1), plot(t,ucn),grid subplot(2,1,2)
plot(t(1:end-1),iLn),grid 输出结果为：
电压uc和电流il的波形
34
MATLAB电路仿真实验报告
10.80.60.40.2000.10.20.30.40.50.60.70.80.910-0.02-0.04-0.06-0.0800.10.20.30.40.50.60.70.80.9110.80.60.40.2000.10.20.30.40.50.60.70.80.910.40.30.20.10-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91
35
MATLAB电路仿真实验报告
三实验内容
1 正弦激励的一阶电路
如图5-5所示（书本36页），已知R2=2Ω,C=0.5F,电容的初始电压Uc（0+）=4V,激励的正弦电压Us(t)=Umcosωt,其中ω=2rad/s，当t=0时，开关s闭合，求电容电压的全响应，区分其暂态响应与稳态响应，并画出波形。 使用matlab命令为： clear
% 定义各参数，使Um为10V R=2;Zc=-1i;Uc0=4; % 定义时间轴 t=0:0.1:10; % 定义其他 Us=10*cos(2*t); Ucf1=10; T=0.5*R;
Uc=Us*Zc/(Zc+R)+(Uc0-Ucf1)*exp(-t/T); figure(1),plot(t,Uc),grid
结果如下：
36
MATLAB电路仿真实验报告
图形
210-1-2-3-4012345678910
2 二阶欠阻尼电路的零输入响应
如图5-5的二阶电路，如L=0.5H,C=0.02F.初始值uc（0）=1v，il=0，试研究R分别为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10Ω时，uc（t）和il（t）的零输入响应，并画出波形。 结果如下： R=1时 程序 clear
% 定义各参数，令w=2
L=0.5;C=0.02;Uc0=1;IL0=0;R=1; % 定义时间轴
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MATLAB电路仿真实验报告
t=0:0.1:10; % 输入已知参数 alpha=R/2/L; wn=sqrt(1/(L*C));
p1=-alpha+sqrt(alpha^2-wn^2); p2=-alpha-sqrt(alpha^2-wn^2); % 用公式求解
Uc1=(p2*Uc0-IL0/C)/(p2-p1)*exp(p1*t); Uc2=-(p1*Uc0-IL0/C)/(p2-p1)*exp(p2*t); IL1=p1*C*(p2*Uc0-IL0/C)/(p2-p1)*exp(p1*t); IL2=-p2*C*(p1*Uc0-IL0/C)/(p2-p1)*exp(p2*t); Uc=Uc1+Uc2;IL=IL1+IL2;
subplot(2,1,1),plot(t,Uc),grid subplot(2,1,2),plot(t,IL),grid
结果如下： 图形
38
MATLAB电路仿真实验报告
10.50-0.5-10123456789100.20.10-0.1-0.2012345678910R=2Ω时
10.50-0.5-10123456789100.10.050-0.05-0.1-0.15012345678910=3Ω时
39
R
MATLAB电路仿真实验报告
10.50-0.50123456789100.050-0.05-0.1-0.15012345678910
R=5Ω时
40
MATLAB电路仿真实验报告
10.50-0.50123456789100.050-0.05-0.1-0.15012345678910
R=8Ω时
10.50-0.50123456789100.10.050-0.05-0.1012345678910
41
MATLAB电路仿真实验报告
R=10Ω时
10.80.60.40.2001234567891010.80.60.40.20012345678910
实验六 频率响应 一 实验目的
1 学习有关频率响应的相关概念 2 学习matlab的频率计算 二 实验示例
1 一阶低通电路的频率响应
如图6-1所示（书本37页），若以ùc为响应，求频率响应函数，并画出其幅频响应和相频响应。 使用matlab命令为： clear,format compact
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MATLAB电路仿真实验报告
ww=0:0.2:4; H=1./(1+j*ww); figure(1)
subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H)), grid,xlabel('ww'),ylabel('angle(H)'); subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H)), grid,xlabel('ww'),ylabel('angle(H)'); figure(2)
subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H))), grid,xlabel('ww'),ylabel('???à?'); subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)), grid,xlabel('ww'); ylabel('angle(H)') 结果为
A 线性频率特性
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MATLAB电路仿真实验报告
10.8angle(H)0.60.40.200.511.52ww2.533.540angle(H)-0.5-1-1.500.511.52ww2.533.54
B 对数频率特性
0-5???±-10-1510ww0-0.5-1-1.50angle(H)10ww
44
0MATLAB电路仿真实验报告
2 频率响应：二阶低通电路
由书本上二阶低通的典型函数以及后面的推论，使用matlab命令为：
clear,format compact
for Q=[1/3,1/2,1/sqrt(2),1,2,5] ww=logspace(-1,1,50); H=1./(1+j*ww/Q+(j*ww).^2); figure(1)
subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H)),hold on subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H)),hold on figure(2)
subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H))),hold on subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)),hold on end
figure(1),subplot(2,1,1),grid,xlable('w'),ylable('abs(H)')
subplot(2,1,2),grid,xlable('w'),ylable('angle(H))') figure(2),subplot(2,1,1),grid,xlable('w'),ylable('abs(H)')
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MATLAB电路仿真实验报告
subplot(2,1,2),grid,xlable('w'),ylable('angle(H))') 结果为：
5432100123456789100-1-2-3-4012345678910
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MATLAB电路仿真实验报告
200-20-40-60-1100-1-2-3-4-110100101100101
3 频率响应：二阶带通电路
图6-5（书本40页）是互耦的串联和并联的谐振电路，根据其频率响应函数和推论，使用matlab命令为： clear,format compact H0=1;wn=1;
for Q=[5,10,20,50,100] w=logspace(-1,1,50);
H=H0./(1+j*Q*(w./wn-wn./w)); figure(1)
subplot(2,1,1),plot(w,abs(H)),grid,hold on
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MATLAB电路仿真实验报告
subplot(2,1,2),plot(w,angle(H)),grid,hold on figure(2)
subplot(2,1,1),semilogx(w,20*log10(abs(H))),grid,hold on subplot(2,1,2),semilogx(w,angle(H)),grid,hold on end 结果为： A 线性频率特性
10.80.60.40.20012345678910210-1-2012345678910
B 对数频率特性
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MATLAB电路仿真实验报告
0-20-40-60-110210-1-2-110100101100101
4 复杂谐振电路的计算
图6-7（书本41页）为一双电感并联电路，已知Rs=28.2KΩ,R1=2Ω,R2=3Ω,L1=0.75mH, L2=0.25mH,C=1000pF。求回路的通频带以及回路阻抗大于50kΩ的频率范围。 使用matlab命令为: clear,format compact
R1=2;R2=3;L1=0.75e-3;L2=0.25e-3;C=1000e-12;Rs=28200; L=L1+L2;R=R1+R2; Rse=Rs*(L/L1)^2 f0=1/(2*pi*sqrt(C*L))
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武大MATLAB电路仿真实验报告
