2023年电路Matlab仿真实验报告.pdf
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1、武汉大学电气工程学院MATLAB电路仿真实验报告姓名:班 级:学 号:目录实验一 直流电路(1)。错误!未定义书签。一、实验目的,错误!未定义书签。二、预习要求.三、实验例题。错误!未定义书签。四、实验内容。错误!未定义书签。五、实验总结.实验二 直流电路(2).一、实验目的.二、预习要求。错误!未定义书签。三、实验示例。错误!未定义书签。四、实验内容.五、实验总结。错误!未定义书签。实验三、正弦稳态。错误!未定义书签。二、预习要求。错误!未定义书签。三、实验示例.四、实验内容。错误!未定义书签。实验四、交流分析和网络函数.一、实验目的.二、预习要求。错误!未定义书签。三、实验示例.实验五、动
2、态电路.一、实验目的。错误!未定义书签。二、预习要求.三、实验示例。错误!未定义书签。四、实验内容。错误!未定义书签。五、实验总结.实验六、频率响应。错误!未定义书签。一、实验目的.二、预习要求58。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。.34错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。三.实验示例。错误!未定义书签。实验七 s i mu l i n k仿真交流电路。错误!未定义书签。一、实验目的。错误!未定义书签。二、实验内容.错误!未定义书签。实 验 一 直
3、 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MA T L A B的矩阵运算的方法。二、预习规定1.复习基尔霍夫KC L和KV L方程及直流电路的相关内容。2 .熟悉前面有关矩阵预算的内容。三、实验例题1 .节点分析 示 例1.1电路如下图所示,求节点电压V I,V 2,V 3 o“1_ AAA-w.20C5AdcW v10V2_AAAV3VW4050c52Adc0MATLAB 求解:Y =0.1 5 -0 .1 -0.0 5;-0.1 0.1 4 5 -0.0 2 5 ;-0.0 5 -0.0 2 5 0.0 7 5 ;I=5;0;2 ;f
4、p r i n t f (节点V I,V 2 和V 3:n )v =i n v(Y)*I仿真结果:节点V I,V 2 和V 3:4 0 4.2 8 5 7 3 5 0 .0 0 0 0 4 1 2.8 5 7 12、回路分析 示例1.2使用解析分析得到通过电阻R B 的电流。此外,求 10V 电压源提供的功率。RB5T&-0解: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,MATLAB 求解:Z=4 0,-1 0,-3 0;-1 0,3 0,-5 ;-3 0,-5 ,6 5;V=1 0,0,0 F ;I=i n v(Z)*v V;IR B=I(3)-1(2 );f p r i
5、n t f (t h e c u r r e n t t h r o u g h R i s%8.3 f A mp s n,IR B)P S =1 (1)*1 0;f p r i n t f (t h e p o w e r s u p p 1 i e d b y 1 0 V s o u r c e i s%8.4f w a t tsn,P S)仿真结果为:t h e c u r r e n t t h r o u g h R i s 0.0 3 7 A mp st h e p o w e r s u p p l i e d b y 1 0 V s o u r c e is 4.7 5 3 1
6、 w a t t s四、实验内容编写以下程序,并记录程序和结果,写出简朴注释。1.电阻电路的计算如图,已知:R1=2,R2=6,R3=12,R4=8,R5=12,R6=4,R7=2,单位均为欧姆。4862(1)如 Us=10V 求 i3,u4,u7;(2)如 U4=4V 求 Us,i3,i7;解:(1 )解:MA T L A B 求解:Z =2 0 -1 2 0;-1 2 3 2 -1 2 ;0 -1 2 1 8;v =1 1 o o o r ;I=i n v (Z)*V;i 3 =I(1 )-I(2);u 4 =8*1(2);u 7 =2 *I(3);f p r i n t f (i 3 =
7、%f n ,i 3)f p r i n t f (u 4=%f n,u 4)f p r i n t f (u 7 =%f n,u 7)仿真结果:i 3 =0.3 5 7 1 4 3 u 4=2.8 5 7 1 4 3 u 7=0 .4 7 6 1 9 0(2 )解:Ma t la b 求解:Z =L o 8 o;-1 2 3 2 -1 2;0 -1 2 1 8;V =4 0 0;I=i n v (Z)*V;U s =2 0*1(1)-1 2*I (2);i 3 =I(l)-I(2);i 7 =I(3 );f p r i n t f(,U s=%f n,U s )f p r i n t f (i
8、 3 =%f n ,i 3)f p r i n t f(z i 7=%f n ,i 7)仿真结果:U s=1 4.0 0 0 0 0 01 3=0.5 0 0 0 0 0i 7 =0.3 3 3 3 3 32.求解电路里的电压,例如V1,V2V50 5 -1 3 8 0;204 -1 101 7 65 -1 9 60;0 0 0 0 1 1;I=0 -2 0 0 -1 2 0 0 2 4;V =i n v(Y)*I;f p r i n t f(,V l=%f V n V 2=%f V n V 3=%f V n V 4=%f V n V 5=%f V n z,V (1),V(2),V (3),V
9、(4),V(5)仿真结果:V l=1 1 7.4 7 9 1 6 7 VV 2 =2 9 9 .7 7 0 8 3 3 VV 3=1 9 3.9 3 7 5 0 0 VV 4=1 0 2.7 9 1 6 6 7 VV 5 =2 4.0 0 0 0 0 0 V3.如图所示,已知R 1 =R2=R3=4 Ohms,R4=4 O h ms,控制系数K1=0.5,K2=4,is=2A,求i 1 和 i2。解:M atlab求解:Z =1 0 0 0;-4 1 6 -8 -4;0 0 1 0.5;0 -8 4 6;V =2 0 0 0 ;I=i n v(Z)*V;i l=1(2)-1(3);i 2 =1
10、(4);f p r i n t f C i l=%f V n i 2=%f V n ,i 1,i 2)仿真结果:i 1 =1.0 0 0 0 0 0 Vi 2 =l.0 0 0 0 0 0 V五、实验总结1、仿真前需进行准确的计算,列出节点或回路方程进而进行矩阵计算。2、纯熟矩阵运算公式,即:V=inv(Y)*1实 验 二 直 流 电 路(2)一、实验目的1.加深对戴维南定理、等效变换的了解。2.进一步了解MATLAB在直流电路中的应用。二、预习规定1.复习戴维南定理等直流电路的相关原理。2.了解MATLAB变量生成的应用。3.了解数组的运算。三、实验示例1.戴维南定理如图所示电路,已知 R
11、1=4 Ohm s,R2=2 Ohms,R 3=4 Ohms;R 4=8Ohms;is1=2A,i s 2=0.5A.(1).负载R L为什么值时能获得最大功率?(2).研究R L在010 Ohms范围内变化时,其吸取功率的变化情况。40.5A2A80M a t 1 a b 求解:c 1 e a r,f o r m a t c o m p a c tR 1=4;R 2=2;R 3=4;R 4=8;i s l=2;i s 2=0.5;a ll=1 /R l+1/R 4;a l2=-1 /R I;a 1 3=-1 /R 4;a 2 1 =-l/R 4;a 2 2=l/R l+l/R 2+1 /R
12、3;a 2 3 =-l/R 4;a 3 1=-l/R 4 ;a 3 2 =-l /R 3;a 3 3=l/R 3+1/R 4;A=a 1 1,a l 2 ,a l3;a 2 1,a 2 2,a 2 3;a 3 1 ,a 3 2,a 3 3 ;B=El,l,0;0,0,0;0,-l,1;X 1 =A B*i s l;i s 2;0;u o c=X 1 (3)X 2=A B*0;0;l;R e q=X2(3)RL=R e q;P=u o c 2*R L/(Re q+R L)*2R L=O:1 0,p=(R L *u o c ./(R e q+R L).*u o c./(R e q+R L),f i
13、 g u r e d),p lo t (R L ,p),g r i df o r k=1 :2 1i a (k)=(k 1)*0.1;X=A B*i s l;i s 2;i a (k);u (k)=X(3);e n df i g u r e (2),p lo t (i a,u,x),g r i dc=p o 1 y f i t(i a,u,1);仿真结果:U 0 c=2.3 3 3 3R e q =3.6 6 6 7P =0.3 7 1 2R L =0 1 2 3 4 5 6 7 89 1 0P =C o lu m n s 1 t h r o u g h 700.2 5 0 00.3 3 91
14、0.36750.3 7 0 50.362 4 0.349 6Col u m n s 8 t hr o u gh 1 10.33 5 0 0.3200 0.3054 0.2 9 1 5(a)功率随负载的变化曲线(b)电路对负载的输出特性四、实验内容1.在下图中,当RL从0改变到5 0千 欧,绘制负载功率损耗。校验当RL=10千欧时的最大功率损耗。解:M a tlab 求解:R=1 O;U=1 0 ;R L=1 0 ;P=U -2*(R L*1 0 0 0)/(R+R L)*1 0 0 0 )-2R L=0:5 0;p=(R L*l 0 0 0 *U./(R+R L)*1 0 0 0).*U./(
15、R+RL)*1 0 0 0)f i g u r e (1),p lo t (R L,p),g r i d仿真结果:P =0.0 0 2 5PC o l u mn s 1 t h r o u g h 700.0 0 080.0 0 140.001 80.00200.00 2 2 0.00 2 3Columns 8 thr o u g h 1 40.0 0 24 0.0 0 2 5 0.0 025 0.0 0 25 0.00250.0025 0.0025C o 1 um n s 15 t h roug h 210.0024 0.0024 0.002 4 0.00 2 3 0.0 0 230.0 0
16、23 0.0022Colum n s 2 2 t hro u gh 280.0 0 2 2 0.0 021 0.0021 0.00 2 1 0.0 0200.0020 0.002 0Co 1 umns 2 9 through 350.00 1 9 0.0 019 0.0019 0.0018 0.00 1 80.0 0 18 0.00 1 8Column s 3 6 thr o u gh 4 20.00 1 7 0.001 7 0.0017 0.0 0 16 0.00160.0016 0.0 0 16C o 1 u mns 4 3 thro ugh 490.0 0 16 0.0015 0.001
17、5 0.0 015 0.0 01 50.00 1 4 0.001 4C o 1 u mn s 5 0 t h rough 5 10.00140.00142.在图示电路中,当R 1取0,2,4,6,1 0,18,24,42,9 0和186欧时,求RL的电压UL,电流IL和RL消耗的功率。o V/V-o251.25u-Wv-cr2024LRdSr-0解:Matlab 求解:A=3/4-I /2 0;1/2 -3 3/2 4 5/6;0 1 -1 1;I=1 5 0 0 ;U=i n v(A)*I;u s=U(3);Z=0 2 4 6 1 0 1 8 2 4 4 2 9 0 1 8 6;R L=Z
18、(1,:),i =u s./(R+R L)u =u s .*R L./(R+R L)p=(R L.*u s./(R+R L).*u s./(R +R L)f i g u r e (1),p lo t (R L,i),g r i df i g u r e (2),p lo t(R L,u),g r i df i g u r e (3),p lo t (R L,p),g r i d仿真结果:R L =0 2 4 6 1 0 1 8 2 4 42i =C o lu mn s 1 t h r o u g h 78.0 0 0 0 6.0 0 0 0 4.8 0 0 0 4.0 0 0 0 3.0 0
19、0 01.6 0 0 0C o l u mn s 8 t h r o u g h 1 0R=6;9 0 1 8 62.0 0 0 01.0 0 0 00.5 0 0 00.2 5 0 0uCo 1 u mns 1 throug h 70 12.0 0 0019.2 0 2 324.0 0 0030.0 0 0 036.0000 38.400 0Columns8t hroug h104 2.000045.000046.5000PCo 1umns 1 th r ough 707 2.000092.1 6 00 96.00 0 090.000072.0000 6 1.4 4 00Co 1um n s
20、8 through 104 2.0 0 002 2.5 0 001 1.6 250功率P、电压u、电流I 随电阻R的变化曲线分别如下图所示五、实验总结1、通过这次实验基本了解了 MATLAB变量生成的应用。2、通过这次实验更加深刻了戴维南等效电路的原理。3、了解了 MATLAB中图像的生成。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、预习规定3.复习有关正弦交流电路的有关概念4.了解M ATLAB有关相量图的绘制三、实验示例1.如图所示电路,已知R=5欧姆,w L=3欧 姆,1/wC=2欧 姆,uc=1 Oz3 0 V,求I r,I c,I
21、,U I,Us,并画出其相量图。解:Ma t lab求解:Z l=3 j ;Z 2=5;Z 3=-2 j ;U c=1 0*e x p(3 0 j*p i/1 8 0);Z 2 3=Z 2 *Z 3 /(Z 2 +Z 3 );Z=Z 1+Z 2 3;Ic=U c /Z 3,I r=U c /Z 2,I=Ic +I r ,U l=I*Z 1,U s=I*Z;d i s p C U c Ir Ic I u l U s)d i s p C ,u O M.*),d i s p (a b s (U c,Ir,I c ,I,U 1 ,U s)d i s p (IQQ),d i s p (a n g 1 e
22、(U c,Ir,I c ,I,U l,U s )*1 80/p i)h a=c o m p a s s (U c ,Ir,Ic,I,U s,Uc);s e t (h a,li n e w i d t hz,3)仿真结果:I c =-2.5 0 0 0 +4.3 3 0 1 iI r =1.7 3 2 1 +1 .0 0 0 0 iI=-0.7 6 7 9 +5 .3 3 0 1 iU l=-1 5.9 9 0 4 -2.3 0 3 8 iU c Ir Ic I u l U s幅值10.0 0 00 2.0 0 00 5.0 0 00 5.3 8 52 1 6.1555 7.8 1 02相角30
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