MATLAB电路仿真实验报告.docx

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1、MATLAB电路仿真实验报告MATLAB电路仿真试验报告 本文关键词：仿真，电路，试验，报告，MATLABMATLAB电路仿真试验报告 本文简介：MATLAB电路仿真试验报告武汉高校电气工程学院MATLAB电路仿真试验报告班级：0810学号：2022302540299姓名：李德澳2022年7月书目试验始终流电路（1）2试验二直流电路（2）8试验三正弦稳态17试验四沟通分析和网络函数26试验五动态电路31试验六频率响应43试验始终流电路（1）一MATLAB电路仿真试验报告 本文内容：MATLAB电路仿真试验报告武汉高校电气工程学院MATLAB电路仿真试验报告班级：0810学号：202230254

2、0299姓名：李德澳2022年7月书目试验一直流电路（1）2试验二直流电路（2）8试验三正弦稳态17试验四沟通分析和网络函数26试验五动态电路31试验六频率响应43试验一直流电路（1）一试验目的1加深对直流电路的节点电压法和网孔电流法的理解2学习运用MATLAB的矩阵运算的方法二试验示例1节点分析电路如图所示（见书本12页），求节点电压V1,V2,V3.依据电路图得到矩阵方程，依据矩阵方程运用matlab吩咐为Y=0.1500-0.1000-0.0500-0.10000.1450-0.0250-0.0500-0.02500.0750节点v1，v2和v3：v=404.2857350.000041

3、2.85712回路分析电路如图所示（见书本13页），运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。分析电路得到节点方程，依据节点方程得到矩阵方程，依据矩阵方程，运用matlab的吩咐为z=40,-10,-30;-10,30,-5;-30,-5,65;v=10,0,0;I=inv(z)*v;IRB=I(3)-I(2);fprintf(thecurrentthroughRis%8.3fAmps/n,IRB)ps=I(1)*10;fprintf(thepowersuppliedby10vsourceis%8.4fwatts/n,ps)结果为：thecurrentthroughRi

4、s0.037Ampsthepowersuppliedby10Vsourceis4.7531watts三试验内容1依据书本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)假如Us=10V,求i3,u4,u7(2)假如U4=4V,求Us,i3,i7运用matlab吩咐为clear%初始化阻抗矩阵Z=20-120;-1232-12;0-1218;%初始化电压矩阵V=1000;%解答回路电流I=inv(Z)*V;%I3的计算I3=I(1)-I(2);fprintf(thecurrentI3is%8.2fAmps/n,I3)%U4的计算U4

5、=8*I(2);fprintf(thevoltageU4is%8.2fVmps/n,U4)%U7的计算U7=2*I(3);fprintf(thevoltageU7is%8.2fVmps/n,U7)结果thecurrentI3is0.36AmpsthevoltageU4is2.86VmpsthevoltageU7is0.48Vmpsclear%初始化矩阵XX=20-10;-120-12;0018;%初始化矩阵YY=6-166;%进行解答A=inv(X)*Y;%计算各要求量Us=A(2)I3=A(1)-0.5I7=A(3)结果Us=14.0000I3=0.5000I7=0.33332求解电路里的电

6、压如图1-4（书本16页），求解V1,V2,V3,V4,V5运用matlab吩咐为clear%初始化节点电压方程矩阵Z=0.725-0.125-0.1-5-1.25;-0.1-0.20.5500;-0.1250.325-0.201.25;10-1-10;00.2-0.201;I=06500;%解答节点电压U1，U3，U4与Vb，IaA=inv(Z)*I;%最终各电压计算V1=A(1)V2=A(1)-10*A(5)V3=A(2)V4=A(3)V5=24结果V1=117.4792V2=299.7708V3=193.9375V4=102.7917V5=243如图1-5（书本16页），已知R1=R2=

7、R3=4,R4=2,限制常数k1=0.5，k2=4，is=2A，求i1和i2.运用matlab吩咐为clear%初始化节点电压方程矩阵Z=0.5-0.250-0.5;-0.251-10.5;00.50-1;1-1-40;I=2000;%解答节点电压V1，V2及电流I1，I2A=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=6V2=2I1=1I2=1试验二直流电路（2）一试验目的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试验示例如图所示（图见书本17页2-1），分析并运用matlab吩咐求解为clear

8、,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;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=uoc2*RL/(Req+RL)2;RL=0:10,p

9、=(RL*uoc./(Req+RL).*uoc./(Req+RL),figure(1),plot(RL,p),gridfork=1:21ia(k)=(k-1)*0.1;X=A/B*is1;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)RL=012345678910p=Columns1through700.69441.02041.17191.23461.25001.2397Columns8through111

10、.21531.18341.14801.1111A功率随负载改变曲线B.电路对负载的输出特性功率随负载的三试验内容1图见书本19页2-3，当RL从0变更到50k，校验RL为10k的时候的最大功率损耗运用matlab吩咐为clear%定义电压源和电阻值Us=10;Rs=10000;RL=0:20000;p=(Us2.*RL)./(RL+Rs).2;plot(RL,p);输出结果为Maximumpoweroccurat10000.00hmsMaximumpowerdissipationis0.0025Watts2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

11、186时，求RL的电压UL,电流IL和RL消耗的功率。运用matlab吩咐为：clear%设置元件参数RL=02461018244290186;%列出要求的参数同元件间关系式以得出结果UL=48*RL./(RL+6)IL=48./(RL+6)p=2304*RL./(RL+6).2%画出要求参数随RL改变的曲线plot(RL,UL,r+)holdonplot(RL,IL,m*)holdonplot(RL,p,ks)结果数据UL=Columns1through7012.000019.200024.000030.000036.000038.4000Columns8through1042.000045

12、.000046.5000IL=Columns1through78.00006.00004.80004.00003.00002.00001.6000Columns8through101.00000.50000.2500p=Columns1through7072.000092.160096.000090.000072.000061.4400Columns8through1042.000022.500011.6250UL=Columns1through7012.000019.200024.000030.000036.000038.4000Columns8through1042.000045.0000

13、46.5000IL=Columns1through78.00006.00004.80004.00003.00002.00001.6000Columns8through101.00000.50000.2500p=Columns1through7072.000092.160096.000090.000072.000061.4400Columns8through1042.000022.500011.6250UL=Columns1through7012.000019.200024.000030.000036.000038.4000Columns8through1042.000045.000046.50

14、00IL=Columns1through78.00006.00004.80004.00003.00002.00001.6000Columns8through101.00000.50000.2500p=Columns1through7072.000092.160096.000090.000072.000061.4400Columns8through1042.000022.500011.6250UL=Columns1through7012.000019.200024.000030.000036.000038.4000Columns8through1042.000045.000046.5000IL=

15、Columns1through78.00006.00004.80004.00003.00002.00001.6000Columns8through101.00000.50000.2500p=Columns1through7072.000092.160096.000090.000072.000061.4400Columns8through1042.000022.500011.6250UL=Columns1through7012.000019.200024.000030.000036.000038.4000Columns8through1042.000045.000046.5000IL=Colum

16、ns1through78.00006.00004.80004.00003.00002.00001.6000Columns8through101.00000.50000.2500p=Columns1through7072.000092.160096.000090.000072.000061.4400Columns8through1042.000022.500011.6250试验三正弦稳态一试验目的1学习正弦沟通电路的分析方法2学习matlab复数的运算方法二试验示例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。运用ma

17、tlab吩咐为: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*Zdisp(UcIrIcIU1Us)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.

18、7679+5.3301iU1=-15.9904-2.3038iUs=-7.3301+2.6962iUcIrIcIU1Us幅值10.00002.00005.00005.385216.15557.8102相角30.000030.0000120.0000-171.8014159.80562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)运用matlab吩咐为：clear,formatcompactw=eps,1,2;Us=10,10,0;Is=5,0,5;Z1

19、=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;disp(wUmphi)disp(w,abs(U),angle(U)*180/pi)wUmphi0.000010.000001.00003.1623-18.43492.00007.0711-8.1301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-

20、1（书本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汲取的功率，运用matlab吩咐为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=A/B*Is;0;Uoc=X0(2),X1=A/B*0;1;Zep=X1(2),Plmax=(abs(

21、Uoc)2/4/real(Zep)Uoc=5.0000e+002-1.0000e+003iZep=5.0000e+002-5.0000e+002iPlmax=625三试验内容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。运用matlab吩咐为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;Us1=8*exp(0);Us2=6*exp(0);Us3=8*exp(0);Us4=15*ex

22、p(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)/ZC1I3=-U(2)/(R3*ZC2/(R3+ZC2)I1R=U(1)/R1I1L=(U(1)-Us1)/ZLI2

23、R=(U(1)-U(2)-Us2)/R2I1C=(U(1)-U(2)/ZC1I3R=(U(2)-Us3)/R3I2C=(U(2)-Us4)/ZC2ha=compass(ua,ub,I1,I2,I3,I1R,I1L,I2R,I1C,I3R,I2C)结果如下：数据ua=3.7232-1.2732iub=4.8135+2.1420iI1=1.2250-2.4982iI2=-1.1384+0.3634iI3=-0.7750-1.4982iI1R=1.8616-0.6366iI1L=-0.6366+2.1384iI2R=-2.3634-1.1384iI1C=1.1384-0.3634iI3R=-0.79

24、66+0.5355iI2C=-0.4284-2.0373iha=196.0040197.0040198.0040199.0040200.0040201.0040202.0040203.0040204.0040205.0040206.00402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。运用matlab吩咐为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

25、=1/(ZL1-ZM);Y3=1/ZM;Y4=1/(R2+ZL2-ZM);Y5=1/R3;%定义节点电压矩阵Y=Y1+Y2-Y20;-Y2Y2+Y3+Y4-Y4;0-Y4Y4+Y5;I=Us/R10Is;U=inv(Y)*I;Pus=Us*(Us-U(1)/R1Pis=U(3)*Is结果如下：Pus=-4.0488+9.3830iPis=1.7506e+002+3.2391e+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电路汲取功率P=6W,XL1=1250,XC=750,电路呈感性，求R3及XL运用matlab吩咐为：ZL1=1250*

26、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+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运用matlab吩咐为：clearXL1=2000/(200-100*1.732)XL2=2000/(200+100*1.732)结果如下：XL1=74.6269XL2=5.3591试验四沟通分析和网络函数一、试验目的1学习沟通电路的分析方法2学习沟通电路的MATLAB分析方法二试验示例在图

27、4-1（书本28页）里，假如R1=20，R2=100,R3=50,并且L1=4H,L2=8H以及C1=250F,求V3(t),其中w=10rad/s.运用节点分析法后把元素值带入，得到矩阵方程【Y】【V】=【I】,运用MATLAB吩咐计算为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=c100;V=inv(Y)*I;v3_abs=abs(V(3);v3_ang=angle(V(3)*180/pi;f

28、printf(voltageV3,magnitude:%f/nvoltageV3,angleindegree:%f,v3_abs,v3_ang)voltageV3,magnitude:1.850409voltageV3,angleindegree:-72.453299从MATLAB的结果可以看出时域电压V3(t)=1.85COS(10t-72.45)三试验内容1电路图如图所示（书本30页），求电流i1(t)和电压v(t)运用MATLAB吩咐计算为clearZ=10-7.5i5i-6;5i-616+3i;U=5;-2*exp(pi*75*i/180);I=inv(Z)*U;i1=I(1);vc=

29、(I(1)-I(2)*(-10i);i1_abs=abs(i1)i1_ang=angle(i1)*180/pivc_abs=abs(vc)vc_ang=angle(vc)*180/pi结果如下：i1_abs=0.3877i1_ang=15.0193vc_abs=4.2183vc_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）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运用MATLAB吩咐为%定义阻抗Z1=1-1i;Z2=5-12i

30、;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+Z200;0Z3+Z40;00Z5+Z6;U=Us1;Us2;Us3;I=inv(Z)*U;Van=I(1)*Z2Vbn=I(2)*Z4Vcn=I(3)*Z6Van_abs=abs(Van)Van_ang=angle(Van)*180/piVbn_abs=abs(Vbn)Vbn_ang=angle(Vbn)*180/piVcn_abs=abs(Vcn)Vcn_ang=

31、angle(Vcn)*180/pi结果如下：Van=99.8049-3.7561iVbn=-34.4130-68.0665iVcn=-46.7881+91.9105iVan_abs=99.8755Van_ang=-2.1553Vbn_abs=76.2713Vbn_ang=-116.8202Vcn_abs=103.1342Vcn_ang=116.9789试验五动态电路一试验目的1学习动态电路的分析方法2学习动态电路的matlab计算方法二试验示例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=3,R2=12,R3=6,C=1F,Us=18V,is=3A,在t50000)/2

32、/pi;fhmin=min(fh),fhmax=max(fh),结果为：谐振频率处的幅频和相频特性Rse=5.0133e+004f0=1.5915e+005Q0=200Re=4.0085e+004Q=40.0853B=3.9704e+003fhmin=1.5770e+005fhmax=1.6063e+00553篇2：matlab自控仿真试验报告matlab自控仿真试验报告 本文关键词：自控，仿真，试验，报告，matlabmatlab自控仿真试验报告 本文简介：书目试验一MATLAB及仿真试验（限制系统的时域分析）1试验二MATLAB及仿真试验（限制系统的根轨迹分析）4试验三MATLAB及仿真试

33、验（限制系统的频域分析）7试验一MATLAB及仿真试验（限制系统的时域分析）学习利用MATLAB进行以下试验，要求娴熟驾驭试验内容中所用到的matlab自控仿真试验报告 本文内容：目录试验一MATLAB及仿真试验（限制系统的时域分析）1试验二MATLAB及仿真试验（限制系统的根轨迹分析）4试验三MATLAB及仿真试验（限制系统的频域分析）7试验一MATLAB及仿真试验（限制系统的时域分析）学习利用MATLAB进行以下试验，要求娴熟驾驭试验内容中所用到的指令，并按内容要求完成试验。一、试验目的学习利用MATLAB进行限制系统时域分析，包括典型响应、推断系统稳定性和分析系统的动态特性；二、预习要点

34、1、系统的典型响应有哪些？2、如何推断系统稳定性？3、系统的动态性能指标有哪些？三、试验方法（一）四种典型响应1、阶跃响应：阶跃响应常用格式：1、；其中可以为连续系统，也可为离散系统。2、；表示时间范围0-Tn。3、；表示时间范围向量T指定。4、；可具体了解某段时间的输入、输出状况。2、脉冲响应：脉冲函数在数学上的精确定义：其拉氏变换为：所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式：；（二）分析系统稳定性有以下三种方法：1、利用pzmap绘制连续系统的零极点图；2、利用tf2zp求出系统零极点；3、利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点（三）系统的动态特性分析Matlab供应

35、了求取连续系统的单位阶跃响应函数step、单位脉冲响应函数impulse、零输入响应函数initial以及随意输入下的仿真函数lsim.四、试验内容(一)稳定性1系统传函为，试推断其稳定性den=134272;p=roots(den)输出结果是：p=-1.7680+1.2673i-1.7680-1.2673i0.4176+1.1130i0.4176-1.1130i-0.2991有实部为正根，所以系统不稳定。2用Matlab求出的极点。den=17352;p=roots(den)输出结果：p=-6.65530.0327+0.8555i0.0327-0.8555i-0.4100（二）阶跃响应1.二

36、阶系统1）键入程序，视察并记录单位阶跃响应曲线num=10;den=1210;t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)2）计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录P1=-1.0000+3.0000i;P2=-1.0000-3.0000i;=10/10；w=103）记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间，并填表：实际值理论值峰值Cmax1.35峰值时间tp1.03过渡时间ts4）修改参数，分别实现和的响应曲线，并记录5）修改参数，分别写出程序实现和的响应曲线，并记录2.作出以下系统的阶跃响应，并与原系统响应曲线进行比较，作出相应的试验分析结果（1），有系统

37、零点的状况num=210;den=1210;t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)（2），分子、分母多项式阶数相等num=10.510;den=1210;t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)（3），分子多项式零次项为零num=10.50;den=1210;t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)（4），原响应的微分，微分系数为1/103.单位阶跃响应：求该系统单位阶跃响应曲线,并在所得图形上加网格线和标题（三）系统动态特性分析用Matlab求二阶系统和的峰值时间上升时间调整时间超调量。num1=120;den1=11

38、2120;sys1=tf(num1,den1);num2=0.01;den2=10.0020.01;sys2=tf(num2,den2);t=0:0.01:10;figure(1)step(sys1,t);gridfigure(2)step(sys2,t);grid由图知第一个的峰值时间=0.34，上升时间=0.159，调整时间=0.532，超调量=12.8由图知其次个的调整时间=10，超调量=0五试验报告要求：a)完成上述各题b)分析阻尼比、无阻尼振荡频率对系统阶跃响应和脉冲响应的影响c)分析零初值、非零初值与系统模型的关系d)分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系e)分析零极点对系统性能的影

39、响试验二MATLAB及仿真试验（限制系统的根轨迹分析）一试验目的1利用计算机完成限制系统的根轨迹作图2了解限制系统根轨迹图的一般规律3利用根轨迹图进行系统分析二预习要点1.预习什么是系统根轨迹？2.闭环系统根轨迹绘制规则。三试验方法（一）方法：当系统中的开环增益k从0到改变时，闭环特征方程的根在复平面上的一组曲线为根轨迹。设系统的开环传函为：，则系统的闭环特征方程为：根轨迹即是描述上面方程的根，随k改变在复平面的分布。（二）MATLAB画根轨迹的函数常用格式：利用Matlab绘制限制系统的根轨迹主要用pzmap，rlocus，rlocfind，sgrid函数。1、零极点图绘制qp,z=pzmap(a,b,c,d)：返回状态空间描述系统的极点矢量和零点矢量，而不在屏幕上绘制出零极点图。qp,z=pzmap(num,den)：返回传递函数描述系统的极点矢量和零点矢量，而不在屏幕上绘制出零极点图。qpzmap(a,b,c,d)或pzmap(num,den)：不带输出参数项，则干脆在s复平面上绘制出系统对应的零极点位置，极点用表示，零点用o表示。qpzmap(p,z)：依据系统已知的零极点列向量或行向量干脆在s复平面上绘制出对应的零极点位置，极