第五章--MATLAB在电路中的应用优秀PPT.ppt

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1、现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用第第5 5章章 MATLAB MATLAB在在电路中的路中的应用用本章内容本章内容电阻阻电路路5.1动态电路路5.2正弦正弦稳态电路路5.3频率响率响应5.4二端口二端口电路路5.5现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用学学习重点重点1 1、驾驭电阻阻电路的路的MATLABMATLAB求解；求解；2 2、熟悉三要素、熟悉三要素计算公式，算公式，驾驭动态电路的路的MATLABMATLAB求

2、求解解；3 3、熟悉正弦、熟悉正弦稳态电路的路的计算方法，算方法，驾驭相量相量图的的绘制；制；4 4、驾驭频率响率响应的的绘制。制。现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用5.15.1电阻阻电路路+-+-例例1 1：如如图所示的所示的电路，已知：路，已知：R R1 1=2=2，R R2 2=4=4，R R3 3=12=12，R R4 4=4=4，R R5 5=12=12，R R6 6=4=4，R R7 7=2=2。（1 1）如）如，求，求（2 2）如已知）如已知，求，求现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代

3、通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用解：网孔法，列网孔方程解：网孔法，列网孔方程为：（R R1 1+R+R2 2+R+R3 3）i ia a-R-R3 3i ib b=u=us s-R-R3 3i ia a+（R R3 3+R+R4 4+R+R5 5）i ib b-R-R5 5i ic c=0=0-R-R5 5i ib b+（R R5 5+R+R6 6+R+R7 7）i ic c=0=0写成矩形形式写成矩形形式现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用令令u us s

4、=10V=10V，由由i i3 3=i ia a i ib b,u,u4 4=R=R4 4i ib b,u,u7 7=R=R7 7i ic c即可得即可得问题（1 1）的解。的解。由由电路的路的线性性性性质，可令，可令i3=k1us,u4=k2us,u7=k3usi3=k1us,u4=k2us,u7=k3us依据依据问题（1 1）的）的结果列出下式。果列出下式。通通过下列式子求得下列式子求得问题（2 2）的解）的解现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用clear,close all,format compac

5、tR1=2;R2=4;R3=12;R4=4;R5=12;R6=4;R7=2;%为给定元件定元件赋值display(解解问题（1 1）)%解解问题（1 1）a11=R1+R2+R3;a12=-R3;a13=0;%将系数矩将系数矩阵各元素各元素赋值a21=-R3;a22=R3+R4+R5;a23=-R5;a31=0;a32=-R5;a33=R5+R6+R7;b1=1;b2=0;b3=0;us=input(us=);%输入解入解(1)(1)的已知条件的已知条件A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33%列出系数矩列出系数矩阵A AB=b1;0;0;I=AB*us;%I

6、=ia;ib;icia=I(1);ib=I(2);ic=I(3);i3=ia-ib,u4=R4*ib,u7=R7*ic%解出所需解出所需变量量现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用display(解解问题（2 2）)%利用利用电路的路的线性性性性质及及问题（1 1）的解求解）的解求解问题（2 2）u42=input(给定定u42=u42=);k1=i3/us;k2=u4/us;k3=u7/us;%由由问题（1 1）得出待求量与）得出待求量与usus的比例系数的比例系数us2=u42/k2,i32=k1/k2*

7、u42,u72=k3/k2*u42%按比例方法求出所需按比例方法求出所需变量量i3=0.3704u4=2.2222u7=0.7407解决解决问题（1 1）给定定us=10us=10解决解决问题（2 2）给定定u42=6u42=6us2=27.0000i32=1.0000u72=2现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用5.25.2动态电路路 例例2 2：如如图所示的所示的电路，已知：路，已知：R1=3R1=3，R2=12R2=12，R3=6R3=6，C=1FC=1F，u uS S=18V=18V，i iS S=

8、3A=3A，在，在t0t0时，开关，开关S S位于位于“1”“1”，电路已路已处于于稳定状定状态。（1 1）t=0t=0时，开关，开关S S闭合到合到“2”“2”，求，求u uC C(t),i(t),iR R2 2(t),(t),并画出波形；并画出波形；（2 2）若）若经1010秒，开关秒，开关S S又复位到又复位到“1”“1”，求，求u uC C(t),(t),i iR2R2(t),(t),并画出波形；并画出波形；-+-1 S2现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用（1 1）该电路路为一一阶动态电路，可用三

9、要素公式求解。路，可用三要素公式求解。首先首先求初始求初始值u uc c(0+),i(0+),iR2R2(0+)(0+)uuc c(0+)=u(0+)=uc c(0-)=-12V(0-)=-12ViiR2R2(0+)=u(0+)=uc c(0+)/R(0+)/R2 2=-1A=-1A其次其次求求稳定定值时间常数常数用三要素法公式得用三要素法公式得现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用（2 2）经1010秒后，开关秒后，开关S S又复位到又复位到“1”“1”，将，将t=10st=10s代代入得入得电容容电压的初

10、始的初始值为。而。而，并保持不，并保持不变。达到。达到稳定定时，用三要素法公式得用三要素法公式得现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用r1=3;us=18;is=3;r2=12;r3=6;C=1;%给出原始数据uc0=-12;ir20=uc0/r2;ir30=uc0/r3;%算出初值ir20及uc0ic0=is-ir20-ir30;ir2f=is*r3/(r2+r3);%算出终值ir2f及ucfir3f=is*r2/(r2+r3);ucf=ir2f*r2;icf=0;%留意时间数组的设置，在t=0及10旁边设

11、两个点t=-2,-1,0-eps,0+eps,1:9,10-eps,10+eps,11:20;%设定时间数组，eps为一个微小的正值，数组有25个元素figure(1),plot(t),grid;%找出时间与数组下标的关系，t=10+eps对应下标15title(时间与其数组下标之间的关系);%添加标题现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用uc(1:3)=-12;ir2(1:3)=3;%t0%t0时的的值T=r2*r3/(r2+r3)*C;%求充求充电时常数常数uc(4:14)=ucf+(uc0-ucf)*e

12、xp(-t(4:14)/T);%0t10%0t10时的的值ir2(4:14)=ir2f+(ir20-ir2f)*exp(-t(4:14)/T);%三要素法求三要素法求输出出uc(15)=uc(14);ir2(15)=is;%求求t=10+epst=10+eps时的各初的各初值ucf2=-12;ir2f=is;%求求ucuc和和ir2ir2在新区在新区间终值ucf2ucf2和和ir2fir2fT2=r1*r3/(r1+r3)*C;%t=10+eps%t=10+eps到到t=20t=20区区间的的时常数常数uc(15:25)=ucf2+(uc(15)-ucf2)*exp(-(t(15:25)-t(

13、15)/T2);ir2(15:25)=is;figure(2),subplot(2,1,1);h1=plot(t,uc);%绘ucuc图grid,set(h1,linewidth,3),ylabel(uc);%加大加大线宽subplot(2,1,2),h2=plot(t,ir2);%绘ir2ir2图grid,set(h2,linewidth,3),ylabel(ir2);现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用5.35.3正弦正弦稳态电路路 例例3 3：如如图所示的所示的电路，已知：路，已知：R=5R=5，=3

14、=3，=2=2，求，求。并画出其相量并画出其相量图。+-现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用 解：解：设由由图知知 现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用z1=3*j;z2=5;z3=-2j;uc=10*exp(30j*pi/180);%输入参数z23=z2*z3/(z2+z3);z=z1+z23;%沟通电路方程Ir=uc/z2,Ic=uc/z3,I=Ic+Ir,uL=I*z1,us=I*zdisp(uc Ir Ic I

15、uL us )disp(幅值),disp(abs(uc,Ir,Ic,I,uL,us)disp(相角),disp(angle(uc,Ir,Ic,I,uL,us)*180/pi)%compass是MATLAB中绘制复数相量图的吩咐。ha=compass(uc,Ir,Ic,I,uL,us);set(ha,linewidth,3)现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用5.45.4频率响率响应 例例4 4：一一阶RCRC低通低通电路的路的频率响率响应如如图所示，若所示，若以以为响响应，求，求频率响率响应函数，画出其幅函

16、数，画出其幅频响响应和相和相频响响应。+-+-解：用分解：用分压公式求公式求频率率响响应函数函数为截止截止频率率现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用clear,format compactww=0:0.2:4;%设定定频率数率数组ww=w/wcww=w/wcH=1./(1+j*ww);%求复求复频率响率响应figure(1)subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H),%绘制幅制幅频特性特性grid,xlabel(ww),ylabel(abs(H)subplot(2,1,2),plot(ww,

17、angle(H)%绘制相制相频特性特性grid,xlabel(ww),ylabel(angle(H)figure(2)%绘制制对数数频率特性率特性subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H)%纵坐坐标为分分贝grid,xlabel(ww),ylabel(分贝)subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)%绘制相制相频特性特性grid,xlabel(ww),ylabel(angle(H)现现代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技代通信仿真技术术第五章第五章 MATLAB MATLAB在电路中的应用在电路中的应用小小结1 1、电阻阻电路的分析方法：网孔法和路的分析方法：网孔法和节点法；利用点法；利用MATLABMATLAB求解；求解；2 2、三要素、三要素计算公式，算公式，动态电路的路的MATLABMATLAB求解求解；3 3、正弦正弦稳态电路的路的计算方法，相量算方法，相量图的的绘制；制；4 4、频率响率响应的的绘制。制。