matlab仿真报告 本文关键词：仿真，报告，matlab
matlab仿真报告 本文简介：MATLAB电路仿真实验报告电气工程学院班级：2011级1班姓名：商思远学号：2011302540022实验一直流电路一、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MATLAB的矩阵运算方法。二、实验示例1、节点分析示例一电路如图所示，求节点电压V1、V2和V3。MATLA
matlab仿真报告 本文内容：
MATLAB电路仿真
实验报告
电气工程学院
班级：2011级1班
姓名：商思远
学号：2011302540022
实验一
直流电路
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MATLAB的矩阵运算方法。
二、实验示例
1、节点分析
示例一
电路如图所示，求节点电压V1、V2和V3。
MATLAB求解：
Y
=
[
0.15
-0.1
-0.05;
-0.1
0.145
-0.025;
-0.05
-0.025
0.075
];
I
=
[
5;
0;
2
];
fprintf(
?úμ?V1,V2oíV3:
/n
)
v
=
inv(Y)*I
仿真结果：
节点V1,V2和V3:
v
=
404.2857
350.0000
412.8571
2、回路分析
示例二
使用解析分析得到通过电阻RB的电流。另外，求10V电压源提供的功率。
MATLAB求解：
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
bupplied
by
10V
source
is
%8.4f
watts
/n,PS)
仿真结果：
the
current
through
R
is
0.037
Amps
the
power
bupplied
by
10V
source
is
4.7531
watts
三、实验内容：
1、（1）%该程序确定电流
%R4的电压u4和R7的电压u7
%R是阻抗矩阵
%V是电压向量
%初始化矩阵R和向量V
R=[20
-12
0;
-12
32
-12;
0
-12
18];
V=[10
0
0]
%解答回路电流
I=inv(R)*V;
%通过R3的电流计算
i3=I(1)-I(2);
fprintf(
the
current
through
R3
is
%9.4f
Amps/n,i3)
%通过R4的电压的计算
u4=I(2)*8
fprintf(
the
power
through
R4
is
%9.4f
Watts/n,u4)
%通过R7的电压计算
u7=I(3)*2
fprintf(
the
power
through
R7
is
%9.4f
Watts/n,u7)
V
=
10
0
0
the
current
through
R3
is
0.3571
Amps
u4
=
2.8571
the
power
through
R4
is
2.8571
Watts
u7
=
0.4762
the
power
through
R7
is
0.4762
Watts
（2）%此程序确定电源电压
%通过R3的电流i3和通过R7的电流i7
%R是关于电流与电压的系数矩阵
%V是另一系数矩阵
%初始化矩阵R和向量V
R=[
20
0
-1;
12
12
0;
0
18
0];
V=[
6
16
6]
;
%解答回路电流
i=inv(R)*V;
%通过R3的电流计算
i3=i(1)-0.5;
fprintf(
the
current
through
R3
is
%9.4f
Amps/n,i3)
%通过R7的电流计算
i7=i(2);
fprintf(
the
current
through
R7
is
%9.4f
Amps/n,i7)
%电源电压计算
Us=i(3);
fprintf(
the
power
of
battery
is
%9.4f
Watts/n,Us)
the
current
through
R3
is
0.5000
Amps
the
current
through
R7
is
0.3333
Amps
the
power
of
battery
is
14.0000
Watts
（2）Y
=
[1
-1
2
-2
0;
0
5
-13
8
0;
2
0
4
-11
0;
176
-5
5
-196
0;
0
0
0
0
1];
I
=
[0
-200
-120
0
24]
;
V
=
inv(Y)*I;
fprintf(
V1=%fV/nV2=%fV/nV3=%fV/nV4=%fV/nV5=%fV/n,V(1),V(2),V(3),V(4),V(5))
V1=117.479167V
V2=299.770833V
V3=193.937500V
V4=102.791667V
V5=24.000000V
（3）%该实验确定电路里的电压
%支路电流i1和i2
%V为节点电压矩阵
%R为系数矩阵
%初始化矩阵V和R
V=[1
-1;
1
-3];
R=[4
0]
;
%解答节点电压
U=inv(V)*R;
%通过R2的电流计算
i1=[U(1)-U(2)]/4;
fprintf(
the
current
through
R2
is
%9.4f
Amps/n,i1);
%通过R4的电流计算
i2=U(2)/2;
fprintf(
the
current
through
R4
is
%9.4f
Amps/n,i2);
the
current
through
R2
is
1.0000
Amps
the
current
through
R4
is
1.0000
Amps
四、实验总结
1、仿真前需进行准确的计算，列出节点或回路表达式方可列出矩阵进行计算。
2、对于矩阵运算公式，即：V=inv（Y）*I要熟练掌握。
实验二
直流电路（2）
一、实验目的：
1、加深对戴维南定律，等效变换等的了解。
2、进一步了解MATLAB在直流电路的应用。
二、实验示例
1、戴维南定理
如图所示电路，已知R1=4Ω，R2=2Ω，R3=4Ω，R4=8Ω;is1=2A,is2=0.5A。
（1）负载RL为何只是能获得最大功率？（2）研究RL在0~10Ω范围内变化时，
其吸收功率的情况。
MATLAB仿真：
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/R4;a22=1/R1+1/R2+1/R3;a23=-1/R4;
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);
仿真结果：
uoc
=
2.3333
Req
=
3.6667
P
=
0.3712
RL
=
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
p
=
Columns
1
through
7
0
0.2500
0.3391
0.3675
0.3705
0.3624
0.3496
Columns
8
through
11
0.3350
0.3200
0.3054
0.2915
三、实验内容
1.%求负载功率损耗
%RL为负载电阻，PL为负载功率损耗
%U为电源电压，R为内电阻
%设RL为一数组、求出的负载功率为另一数组，画出曲线找极大值
uoc=10;R=10000;RL=R;PL=uoc^2*RL/(R+RL)^2
%求最大负载功率
%设RL序列，求其功率
RL=0:50000;PL=(RL*uoc./(R+RL)).*uoc./(R+RL);
figure(1),plot(RL,PL),grid
PL
=
0.0025
PL
=
Columns
1
through
7
0
0.0008
0.0014
0.0018
0.0020
0.0022
0.0023
Columns
8
through
14
0.0024
0.0025
0.0025
0.0025
0.0025
0.0025
0.0025
Columns
15
through
21
0.0024
0.0024
0.0024
0.0023
0.0023
0.0023
0.0022
Columns
22
through
28
0.0022
0.0021
0.0021
0.0021
0.0020
0.0020
0.0020
Columns
29
through
35
0.0019
0.0019
0.0019
0.0018
0.0018
0.0018
0.0018
Columns
36
through
42
0.0017
0.0017
0.0017
0.0016
0.0016
0.0016
0.0016
Columns
43
through
49
0.0016
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
0.0014
0.0014
Columns
50
through
51
0.0014
0.0014
2、在如图所示电路中，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。
A=[3/4
-1/2
0;
1/2
-33/24
5/6;
0
1
-1];
I=[15
0
0]
;
U=inv(A)*I;
us=U(3);
R=6;
Z=[0
2
4
6
10
18
24
42
90
186];
RL=Z(1,:),i=us./(R+RL)
u=us.*RL./(R+RL)
p=(RL.*us./(R+RL)).*us./(R+RL)
figure(1),plot(RL,i),grid
figure(2),plot(RL,u),grid
figure(3),plot(RL,p),grid
仿真结果：
RL
=
0
2
4
6
10
18
24
42
90
186
i
=
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
u
=
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
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
四、实验总结
1、经过这次实验基本了解了MATLAB变量生成的应用。
2、经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．
学习正弦稳态电路的分析方法。
2．
学习MATLAB复数的运算方法。
二、实验示例
1、如图所示电路，已知R=5Ω，wL=3Ω，1/wC=2Ω，uc=10∠30°V，求Ir，Ic，I和UL,Us。并画出其向量图。
Matlab程序：
Z1=3j;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(
·ù?μ
),disp(abs([Uc,Ir,Ic,I,U1,Us]))
disp(
?à??
),disp(angle([Uc,Ir,Ic,I,U1,Us])*180/pi)
ha=compass([Uc,Ir,Ic,I,Us,Uc]);
set(ha,linewidth,3)
仿真结果：
Ic
=
-2.5000
+
4.3301i
Ir
=
1.7321
+
1.0000i
I
=
-0.7679
+
5.3301i
U1
=
-15.9904
-
2.3038i
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
98.1986
-171.8014
159.8056
2、如图所示电路，已知C1=0.5F,R2=R3=2Ω，L4=1H;Us(t)=10+10cost,Is(t)=5+5cos2t,求b，d两点时间的电压U（t）。
MATLAB仿真：
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;
Zeq=Z3.*Z4./(Z3+Z4)+Z1.*Z2./(Z1+Z2);
U=Is.*Zeq+Uoc;
disp(
w
Um
phi
)
disp([w,abs(U
),angle(U
)*180/pi])
仿真结果：
w
Um
phi
0.0000
10.0000
0
1.0000
3.1623
-18.4349
2.0000
7.0711
-8.1301
3、含受控源的电路：戴维南定理
如图所示电路，设Z1=-j250Ω，Z2=250Ω，Is=2∠0°A，球负载ZL获得最大功率时的阻抗值及其吸收功率。
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;
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];Zeq=X1(2),PLmax=(abs(Uoc))^2/4/real(Zeq)
仿真结果：
Uoc
=
5.0000e+002
-1.0000e+003i
Zeq
=
5.0000e+002
-5.0000e+002i
PLmax
=
625
三、实验内容
1、如图所示电路，设R1=2,R2=3,R3=4,jxl=j2,-jXC1=-j3,-jXC2=-j5,Us1=8∠0°V,Us2=6∠0°,Us3=∠0°,Us4=15∠0°,求各电路的电流相量和电压向量。
clear,format
compact
R1=2;R2=3;R3=4;ZL=2*j;ZC1=-3*j;ZC2=-5*j;US1=8;US2=6;US3=8;US4=15;
Y1=1/R1+1/ZL;Y2=1/ZC1+1/R2;Y3=1/R3+1/ZC2;
a11=1/Y1;a12=1/Y2;a13=1/Y3;
a21=0;a22=-1;a23=1;
a31=-1;a32=1;a33=0;
b1=0;b2=US2/R2-US3/R3-US4/ZC2;b3=-US1/ZL-US2/R2;
A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33];
B=[b1;b2;b3];
I=inv(A)*B;
I1=I(1),I2=I(2),I3=I(3),ua=I1/Y1,ub=I3./(-Y3),I1R=ua/R1,I1L=(US1-ua)./ZL,I2R=(US2-ua+ub)/R2,I2C=(ua-ub)./ZC1,I3R=(US3-ub)/R3,I3C=(US4-ub)./ZC2
程序运行结果：
I1
=
1.2250
-
2.4982i
I2
=
-0.7750
+
1.5018i
I3
=
-0.7750
-
1.4982i
ua
=
3.7232
-
1.2732i
ub
=
4.8135
+
2.1420i
I1R
=
1.8616
-
0.6366i
I1L
=
0.6366
-
2.1384i
I2R
=
2.3634
+
1.1384i
I2C
=
1.1384
-
0.3634i
I3R
=
0.7966
-
0.5355i
I3C
=
0.4284
+
2.0373i
2、含电感的电路：复功率
如图，已知R1=4,R2=R3=2,XL1=10,XL2=8,XM=4,Xc=8,Us=10∠0°V,Is=10∠0°A.求电压源，电压源发出的复功率。
clear,format
compact
R1=4;R2=2;R3=2;XL1=10;XL2=8;XM=4;XC=8;US=10;IS=10;
Y1=1/R1+1/(-j*XC);Y2=1/(j*(XL1-XM));Y3=1/(j*XM);Y4=1/(j*(XL2-XM)+R2);Y5=1/R3;
a11=1;a12=-1;a13=0;a14=0;a15=0;
a21=0;a22=0;a23=0;a24=1;a25=-1;
a31=0;a32=1;a33=-1;a34=-1;a35=0;
a41=1/Y1;a42=1/Y2;a43=1/Y3;a44=0;a45=0;
a51=0;a52=0;a53=-1/Y3;a54=1/Y4;a55=1/Y5;
A=[a11,a12,a13,a14,a15;a21,a22,a23,a24,a25;a31,a32,a33,a34,a35;a41,a42,a43,a44,a45;a51,a52,a53,a54,a55];
B=[-US/R1;-IS;0;0;0];
I=inv(A)*B;
I1=I(1);I2=I(2);I3=I(3);I4=I(4);I5=I(5);
ua=-I1/Y1;ub=I3/Y3;uc=I5/Y5;Ii=US/R1+ua/R1;
Pus=US*Ii
Pis=uc*IS
程序运行结果：
Pus
=
54.0488
-
9.3830i
Pis
=
1.7506e+002
+3.2391e+001i
4、正弦稳态电路，利用模值求解
如图所示电路，已知IR=10A，Xc=10Ω，并且U1=U2=200V，求XL。
clear
U2=200;IR=10;R=U2/IR;XC=10;
U=[200*exp(-150j*pi/180);200*exp(-30j*pi/180)];
I=(U-200)./(-j*XC);
X=200./(I-10);
XL=imag(X)
仿真结果：
XL
=
5.3590
74.6410
四、实验总结
初步了解MATLAB向量图的绘制，有了基本的了解。
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
1、如图，如果R1=20Ω，R2=100Ω，R3=50Ω，并且L1=4H，L2=8H以及C1=250Uf，求v3（t），其中w=10rad/s。
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)
仿真结果：
voltage
v3,magnitude:
1.850409
voltage
v3,angle
in
degree:-72.453299
三、实验内容
1、电路显示如图所示，求电流i1(t)和电压uc(t)
Y=[1
1
-1;6-5*j
0
4-2.5*j;6-5*j
-10-8*j
0];
c2=5;c3=2*exp(pi*75*j/180);
v=[0;c2;c3];
i=inv(Y)*v;
it_abs=abs(i(3));
it_ang=angle(i(3))*180/pi;
Vc_abs=abs(i(1)*-10*j);
Vc_ang=angle(i(1)*-10*j)*180/pi;
fprintf(
voltage
it,magnitude:
%f
/n
voltage
it,angle
in
degree:
%f,it_abs,it_ang)
voltage
it,magnitude:
0.387710
voltage
it,angle
in
degree:
15.019255
>>
fprintf(
voltage
Vc,magnitude:
%f
/n
voltage
Vc,angle
in
degree:
%f,Vc_abs,Vc_ang)
voltage
Vc,magnitude:
4.218263
voltage
Vc,angle
in
degree:
-40.861691
2、如图，显示一个不平衡wye-wye系统，求相电压VAN，VBN和VCN。
Y=[6+13*j
0
0;0
4+6*j
0;0
0
6-12.5*j];
c1=110;c2=110*exp(pi*(-120)*j/180);c3=110*exp(pi*120*j/180);
v=[c1;c2;c3];
i=inv(Y)*v;
Van_abs=abs(i(1)*(5+12*j));
Van_ang=angle(i(1)*(5+12*j))*180/pi;
Vbn_abs=abs(i(2)*(3+4*j));
Vbn_ang=angle(i(2)*(3+4*j))*180/pi;
Vcn_abs=abs(i(3)*(5-12*j));
Vcn_ang=angle(i(3)*(5-12*j))*180/pi;
Y=[6+13*j
0
0;0
4+2*j
0;0
0
6-12.5*j];
c1=110;c2=110*exp(pi*(-120)*j/180);c3=110*exp(pi*120*j/180);
i=inv(Y)*v;
Van_abs=abs(i(1)*(5+12*j));
Van_ang=angle(i(1)*(5+12*j))*180/pi;
Vbn_abs=abs(i(2)*(3+4*j));
Vbn_ang=angle(i(2)*(3+4*j))*180/pi;
Vcn_abs=abs(i(3)*(5-12*j));
Vcn_ang=angle(i(3)*(5-12*j))*180/pi;
fprintf(
voltage
Van,magnitude:
%f
/n
voltage
Van,angle
in
degree:
%f,Van_abs,Van_ang);
voltage
Van,magnitude:
99.875532
voltage
Van,angle
in
degree:
2.155276
>>
fprintf(
voltage
Vbn,magnitude:
%f
/n
voltage
Vbn,angle
in
degree:
%f,Vbn_abs,Vbn_ang);
voltage
Vbn,magnitude:
122.983739
voltage
Vbn,angle
in
degree:
-93.434949
>>
fprintf(
voltage
Vcn,magnitude:
%f
/n
voltage
Vcn,angle
in
degree:
%f,Vcn_abs,Vcn_ang);
voltage
Vcn,magnitude:
103.134238
voltage
Vcn,angle
in
degree:
116.978859
>>
四、实验总结
熟悉并了解了MATLAB中对于交流电路特别是正弦电路的分析方法。
实验五
动态电路
一、实验目的
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、实验示例
1、一阶动态电路，三要素公式
电路如图所示，已知R1=3Ω，R2=12Ω，R3=6Ω，C=1F；Us=18V，is=3A，在t50000))/2/pi;
fhmin=min(fh),fhmax=max(fh)
仿真结果：
Rse
=
5.0133e+004
f0
=
1.5915e+005
Q0
=
200
Re
=
4.0085e+004
Q
=
40.0853
B
=
3.9704e+003
fhmin
=
1.5770e+005
fhmax
=
1.6063e+005
三、实验总结
通过该实验深入了解频率响应的实质。
实验七
simulink仿真交流电路
一、实验目的
1、
了解simulink模块的使用
2、
学习simpowersystem模块的使用
二、实验内容
1、正弦交流电路如图所示，（w=1000rad/s），试求电流I1和I2
2、分析正弦稳态电路
电压有效值30
相位30