Matlab的电路应用基础
MATLAB在电路中的应用
例1 求系统 y"(t)+2y'(t)+100y(t)=10f(t) 的零状态 响应，已知f(t)=sin(2pt) u(t)。
%program3_1微分方程求解 ts=0;te=5;dt=0.01; 0.2 sys=tf([1],[1 2 100]); 0.1 t=ts:dt:te; 0 f=10*sin(2*pi*t); y=lsim(sys,f,t); -0.1 plot(t,y); -0.2 xlabel('Time(sec)') 0 ylabel('y(t)')
-1000 -2000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
例5 计算x[k]* y[k]并画出卷积结果，已知 x[k]={1,2,3,4; k=0,1,2,3}， y[k]={1,1,1,1,1; k=0,1,2,3,4} 。 % program 3_5 x=[1,2,3,4]; y=[1,1,1,1,1]; z=conv(x,y); N=length(z); stem(0:N-1,z);
y=filter(b,a,f) b , a 分别是差分方程左、右端的系数向量 f 表示输入序列, y 表示输出序列
i 0
n
ai y[k - i] b j f [k - j ]
j 0
m
可用MATLAB表示为
b=[b0,b1,b2,,bM]; a=[a0,a1,a2, ,aN];
四、离散时间系统单位脉冲响应的求解
周期信号的频谱Fn 为离散信号，可以用stem
例1 试用MATLAB画出图示周期三角波信号的频谱。
1
2
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8
MATLAB在电路中的简单应用
MATLAB在电路中的简单应用
20
例4 频率响应
--二阶低通电路
• 二阶低通函数的典型形式为
.
H(jω)=
U2 . =H0 U1
ωn2 s2+ωn s+ωn2
Q
• 式中s=j ω 。
• 令H0=1，画出Q=1/3，1/2，1/21/2， 1，2，5的幅频相频响应。当Q= 1/21/2时，称为最平幅度特性。
MATLAB在电路中的简单应用
28
附录(3)
• clear,close all,format compact
• R1=2;R2=4;R3=12;R4=4;R5=12;R6=4;R7=2;%为给定元件赋值
• display('解问题（1）')%解问题（1）
• Rcd1=1/(1/R3+(1/(R4+1/(1/R5+1/(R6+R7)))));
MATLAB在电路中的简单应用
3
(1) 基本功能[1]
• MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软 件，它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈 一指。
• MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现 算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等， 主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、 图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
应用软件开发（包括用户界面）
MATLAB在电路中的简单应用
6
MATLAB与电路分析
• MATLAB中的变量与常量都是矩阵（标量可看做1*1 阶的矩阵，向量可看做n*1或1*n阶的矩阵），其元素 可以是复数和任意形式的表达式，它具有元素群运算 能力。
第八讲 MATLAB在电路中的应用精品名师资料
• 在美国和欧洲大学中，九十年代将MATLAB正式列入了电 子工程专业研究生和本科生的教学计划， MATLAB是必须 掌握的基本工具。 • 在设计研究单位和工业界，MATLAB也成为工程师们应 该掌握的一种工具，是被认作进行高效研究、开发的首选 软件工具。的计算
用基尔霍夫定理列方程组
（2）如果u4=6V,求us,i3,i7
由电路的线性性质，可令i3=k1us,u4=k2us,u7=k3us
.然后求出k1,k2,k3,即可求出解
us=u4/k2,i3=k1us=k1*u4/k2,u7=k3us=k3u4/k2
5
9.2动态电路 例2 正弦激励的一阶电路
电路微分方程
du c 1 1 uc us dt RC RC
2
9．1．1 通信电路与系统仿真（续）
通信电路与系统仿真在教学实践中应用越来越普遍。 • 对于改进教学效果、给学生提供形象化的信息、激发学生 的学习兴趣、提高学生的自学能力、加强学生对授课内容的 理解等无疑是十分有益的。有利于对学生分析问题的能力和 解决问题的能力的培养。 • 学生掌握了系统仿真的方法以后，不但使他加强了对所学课 程的理解，同时还便于钻研一些他本人感兴趣的问题，有利 于部分学有余力的学生进一步自学的要求。
ucp(0+)=ucmcosφ，电容电压的全响应为uc(t)=[uc(0+)ucp(0-)]e-t/τ+ucmcos(ωt+ φ) 暂态响应(固有响应)uctr(t)=[uc(0+)-ucp(0-)] e-t/τ t≥0
稳态响应(强迫响应)ucst(t)=ucmcos((ωt+ φ)
7
第十讲 MATLAB中信 号与系统中的应用
x
matlab在电路中的应用
实验3 MATLAB在电路中的应用【实验目的】掌握MATLAB对电路系统的描述方法，会求解并表达结果。
1、加深对直流电路的节点电压法和网孔电流法的分析理解，学习Matlab的矩阵运算方法。
2、加深多戴维南定律，等效变换等的了解，进一步了解matlab在直流电路中的作用。
3、学习正弦交流电路的分析方法，学习matlab复数的运算方法。
4、学习动态电路的分析方法，学习动态电路的matlab计算方法。
5、学习有关频率响应的相关概念，学习matlab的频率计算。
【实验内容】1、练习书上部分例题，每一小节选一道例题进行验证2、课后5.3，5.9,5.12,5.13,5.15的编程求解3、总结MATLAB对直流电路，正弦稳态电路，动态电路分析的步骤，注明其中涉及到的关键函数和通用语句，并写出求解电路频率响应的关键语句。
1、练习书上部分例题5.1电阻电路例5.1 电阻电路的计算①⑴以压缩空格显示；给定元件赋值相当于是罗列题目的已知条件。
这是做题的第一步，包括了解题的初始化。
⑵以上模块是根据建模所列的方程而写出来的，是求解整个问题的方法和核心所在。
方程是根据电路的知识列出的，而编程是根据matlab的知识编出的。
从网孔方程中抽离出来的矩阵可以描述为A和B两个矩阵，而us是要求用户输入的。
数字方程列完后，用I=A\B*us求出电流，注意用到左除还是右除。
求出的三个电流分别放在ia、ib、ic中。
⑶上面这块是根据具体的题目要求所罗列的，往往题目要求不是只要矩阵的解，而是要用矩阵的解作为中间变量去求其他的解。
这时要根据电路中的定理如欧姆定律等去求。
当然，这也可以看做是结果的显示（末尾不加分号）。
运行结果：例5.3 戴维宁定理⑴程序初始化以及已知条件输入⑵根据方程列出数字矩阵。
方法是节点电压法。
⑶根据题目求出最终解，把需要显示的结果不加分号；并用plot 画出图像。
运行结果5.2动态电路例5.4 一阶动态电路，三要素公式⑴解题的初始化以及已知条件输入⑵对时间的设置。
(完整word版)Matlab解决电路问题
如下图所示的电桥电路, 其中I1是16V 的电压源, I2是1A 的电流源,R1为8 , 电桥的四个臂分别为R2, R3, R4, R5电阻值如图所示, 求流过R4的电流I 的大小？解法一: 利用戴维南定理进行求解:解题思路：将A.B 两点断开, 求A.B 两点之间的等效电阻与等效电压, 等效之后的图形 如下图所示:I=? ABAB其中R6是等效电阻, I3是等效电压。
①求解等效电阻:求解等效电阻时把所有的电流源开路, 电压源短路, 得到如下所示的电路：AB则AB两端的电阻值即等效电阻R6=(R2+R3)//R1+R5②求解等效电压可以利用叠加法求解AB 两端的电压值, 先不看电压源（即电压源相当于短路）, 计算电流源对AB 两端的电压值, 再不看电流源（即电流源相当于断路）, 再计算AB 两端的电压值, 然后将俩种情况下的电压值叠加即得到AB 两端的等效电压。
不看电压源的电路图如下:则UCB+I2*R5+I2*（R1+R2）//R3=0 可以得到:UCB =-[I2*R5+I2*（R1+R2）//R3]U AB1 =-I2*R5-I2*3213)21(R R R R R R ++•++I2*R2*3213R R R R ++不看电流源的电路图如下:ABC很容易的知道AB 两端的电压值为:U AB2=321)32(*1R R R R R I +++所以UAB=UAB1+UAB2则经过戴维南等效之后的电路图如下:可以很简单的求解出II=64R R U AB+ABMatlab求解程序如下:(程序代码如下)R1=8;R2=4;R3=20;R4=3;R5=3;I1=16;I2=1;R6=R5+(R2+R3)*R1/(R1+R2+R3);UAB1=-I2*R5-I2*(R1+R2)*R3/(R1+R2+R3)+I2*R2*R3/(R1+R2+R3); UAB2=I1*(R2+R3)/(R1+R2+R3);UAB=UAB1+UAB2;I=UAB/(R4+R6);解法二: 运用叠加定理直接求解①先考虑电压源对AB两点的电流影响, 此时不看电流源, 电流源相当于断路, 电路图如下：根据电路图, 容易知道: AB 之间的电流I1 为I 1=543232)54//()32(11R R R R R R R R R R R I ++++•+++②再考虑电流源对AB 端电流源的影响, 此时不看电压源, 即将电压源短路, 电路图如下所示:根据电路图, 分析容易知道: 可以根据三角形与Y 形电路之间的转换, 将三角形电阻ACD 转换为Y 形电阻, 公式为：ABI 1BCD形电阻之和相邻电阻的乘积形电阻∆∆Y转换之后的电路图如下:可以得到:R12=32121R R R R R ++•R13=32131R R R R R ++•由于是电流源, 电流一定, 可以忽略与电流源串联的电阻R23 所以I 2=-I2*541312513R R R R R R ++++综上知道:I=I 1+I 2Matlab 求解程序如下: (程序代码如下) R1=8 R2=4;I 2R3=20; R4=3; R5=3; I1=16; I2=1;i1=[(R2+R3)/(R2+R3+R4+R5)]*I1/[R1+(R2+R3)*(R4+R5)/(R2+R3+R4+R5)];R12=R1*R2/(R1+R2+R3); R13=R1*R3/(R1+R2+R3);i2=-I2*(R13+R5)/(R12+R13+R4+R5); I=i1+i2解法三: 利用回路电流法进行求解 实验电路图如下:将无伴电流源的支路作为一个回路电流, 可以有电路图结合回路电i1i2流法列出如下方程:i1=I2I*（R2+R3+R4+R5）+i1*(R3+R5)-i2*（R2+R3）=0 -I*(R2+R3)-i1*R3+i2*(R1+R2+R3)=I1解方程可以很容易解的I 的值。
Matlab的电路应用基础
若不希望公差为1，则可将所需公差直接至
A(i,j)
矩阵A的(i,j)元
A(:)
矩阵A以一维数组的形式输出
于4与13之间，例如： A(i,:) A(:,j)
矩阵A的第i行 矩阵A的第j列
A(i:j,:)
矩阵A的第i行到第j行元素组成的子矩阵
>> w = 7:3:1. 6 %公差为3的等差数列
常用命令——运算
WAY!], ') matrix = [a b c] [Jack Help Me! NO WAY!] 2．用命令syms定义矩阵 先定义矩阵中的每一个元素为一个符号变
量, 而后像普通矩阵一样输入矩阵数据。 >> syms a b. c d %输出符号矩阵A
常用命令——访问矩阵和向量
>> clear >> x=[3 7 4 5] %输出4维行向量x x= 3745 >>x(3) X=4 >> x(3) = 2 %更改第三个元素 x= 3725 注：x(i)表.示向量x的第i个分量。
王先锋 2009-10-09
Matlab的电路应用
.
Outline
简介 安装和使用 常用命令 lab简介
MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词 的前三个字母组合而成。那是20世纪七十 年代后期的事：时任美国新墨西哥大学计 算机科学系主任的Cleve Moler教授出于减 轻学生编程负担的动机，为学生设计了一 组调用库程序的接口，此即萌芽状态的 MATLAB
常用命令——访问矩阵和向量
A=sym([1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12]) >> A(1,2)=2
12章MATLAB在电路中的应用
MATLAB 7.5桌面集成环境
（2）命令窗口
命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命 令并显示除图形以外的所有执行结果； 在默认设置下，命令窗口自动显示于MATLAB界面 中，如果用户只想调出命令窗口，也可以选择 Desktop →Desktop Layout →Command Window Only 命令并显示除图形以外的所有执行结果； MATLAB命令窗口中的“>>”为命令提示符，表示 MATLAB正处于准备状态。在命令提示符后输入命令 并按下回车键后就会执行所输入的命令，并在命令 后面给出计算结果。
图12-13 ao左端电路的戴维南等效电路图
图12-14 戴维南等效电路
最后根据图12-13可以写出该电路的节点方程组如下 所示：
1 1 1 1 ( )u1 u 2 ua is1 is 2 R1 R 4 R1 R4 1 1 1 1 1 )u 2 ua 0 u1 ( R1 R1 R 2 R 3 R3 1 1 1 1 R 4 u1 R 3 u 2 ( R 3 R 4 ua ) is 2 ia
利用命令窗口和M文件进行编程。
例1.
建立函数文件将输入的参数加权相加 。
解：编写M函数如下： function f=wadd(x,y) global ALPHA BETA %ALPHA, BETA在命令窗口 和函数中都被声称为全局变量 f=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中调用函数，输入如下语句： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(5,6) 程序运行结果如下： s= 17
利用多分支if语句进行编程。
例3.
输入一个字符，若为大写字母，则输出其对应的 小写字母；若为小写字母，则输出其对应的大写 字母；若为数字字符，则输出其对应的数值；若 为其他字符，则原样输出。 解：编写程序如下： c=input('请输入一个字符','s'); if c>='A' & c<='Z' disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A'))); elseif c>='a'& c<='z' disp(setstr(abs(c)- abs('a')+abs('A'))); elseif c>='0'& c<='9' disp(abs(c)-abs('0')); else disp(c); end
第五章 MATLAB在电路中的应用
us
-
+
R2
第五章
MATLAB在电路中的应用 MATLAB在电路中的应用
现代通信仿真技术
该电路为一阶动态电路，可用三要素公式求解。 （1）该电路为一阶动态电路，可用三要素公式求解。 首先求初始值 求初始值u 首先求初始值uc(0+), iR2(0+) (0-)=uc(0+)=uc(0-)=-12V iR2(0+)=uc(0+)/R2=-1A
现代通信仿真技术
uc(1:3)=-12;ir2(1:3)=3; % t<0时的值 t<0时的值 T = r2*r3/(r2+r3)*C; % 求充电时常数 uc(4:14)=ucf+(uc0-ucf)*exp(-t(4:14)/T); %0<t<10时的值 %0<t<10时的值 ir2(4:14)=ir2f+(ir20-ir2f)*exp(-t(4:14)/T); % 三要素法求输出 uc(15)=uc(14);ir2(15)=is; % 求t=10+eps时的各初值 t=10+eps时的各初值 ucf2=-12;ir2f=is; % 求uc和ir2在新区间终值ucf2和ir2f uc和ir2在新区间终值ucf2和 在新区间终值ucf2 T2=r1*r3/(r1+r3)*C; % t=10+eps到t=20区间的时常数 t=10+eps到t=20区间的时常数 uc(15:25)=ucf2+(uc(15)-ucf2)*exp(-(t(15:25)-t(15))/T2); ir2(15:25)=is; uc图 figure(2),subplot(2,1,1);h1=plot(t,uc); % 绘uc图 grid,set(h1,'linewidth',3),ylabel('uc'); % 加大线宽 subplot(2,1,2),h2=plot(t,ir2); % 绘ir2图 ir2图 grid,set(h2,'linewidth',3),ylabel('ir2'); MATLAB在电路中的应用 第五章 MATLAB在电路中的应用
MATLAB在电路中的应用
MATLAB在电路中的应用0 引言MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，它是以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足科学、工程计算和绘图的需求。
与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。
它用解释方式工作，键入持续后立即得出结果，人机交互性能好，易于调试并被科技人员所乐于接受。
特别是它可适应多种平台，并且随着计算机硬软件的更新及时升级，因此MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是频繁进行数值计算的电子信息类学科中，已经成为每个学生都掌握的工具了。
它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
MATLAB特点：一、 起点高1、 每个变量代表一个矩阵，它可以有n×m个元素。
2、 每个元素都看作复数，比其它语言优越。
3、 所有的运算都对矩阵和复数有效。
二、 人机界面适合科技人员1、语言规则与笔算式相似：MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此易写易读，易于在科技人员之间交流。
2、矩阵行数、列数无需定义：若要输入一个矩阵，在其它语言编程时必须先定义相应的阶数，而用MATLAB语言则不必有阶数的定义语句，输入数据的行列数就决定了它的阶数。
3、键入算式立即得结果，无需编译：MATLAB是以解释方式工作的，即它对每条语句解释后立即执行。
若有错误也立即作出反应，便于编程者马上改正。
这都大大减轻了编程和调试的工作量。
三、 强大而简易的作图功能1、能根据输入数据自动确定坐标绘图。
2、能在多种坐标系下绘图。
3、能绘制三维坐标系中的曲线和曲面。
4、可以设置不同颜色、线形、观看视角等。
matlab在电气工程中得应用第1、2章MATLAB概述
参与Matlab相关的论坛和社区，如 CSDN论坛、知乎等，与其他使用者 交流心得，遇到问题可以寻求帮助， 同时也可以学习到最新的应用技巧。
Matlab的未来发展与展望
云端化与在线化
人工智能与机器学习集成
开源与社区发展
与其他软件的集成
随着云计算技术的发展，未来 Matlab可能会推出云端版本， 用户无需安装本地软件即可在 线进行Matlab编程和计算。
数据分析
Matlab在数据分析领域用于数据挖 掘、机器学习、统计分析等方面。
图像处理
Matlab在图像处理领域用于图像滤 波、特征提取、图像识别等方面。
科学计算
Matlab在科学计算领域用于数值求 解各种数学问题，如线性代数、微积 分等。
02
Matlab基础知识
Matlab的数据类型
字符型
用于存储文本和字 符串数据。
图形可视化
Matlab具有强大的图形可视化 功能，可以绘制各种二维、三 维图形。
编程语言
Matlab是一种高级编程语言， 具有简洁明了的语法和丰富的 函数库。
交互式环境
Matlab提供了交互式编程环境 ，方便用户进行数据分析和算
法开发。
Matlab的应用领域
电气工程
Matlab在电气工程领域广泛应用于 控制系统设计、信号处理、电力电子 等方向。
逻辑型
用于表示布尔值 （真/假）。
MATLAB在电路中的应用
12
[例2] 对如图2所示的电路，已知R1=R2=R3=4Ω, R4=2Ω,
控制常数 K1=0.5, k2=4, is=2A, 求 i1和i2。
图2 例2的电路
13
解：
ua
A) 建模
对图示电路，用节点电压法列写方程得：
1 R2
1 R1
ua
1 R2
% 输入解 (1) 的已知条件
A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33]; % 列出系数矩阵A
B=[b1;0;0]; I=A\B*us;
% I=[ia;ib;ic]
ia=I(1); ib=I(2); ic=I(3);
i3=ia - ib, u4=R4*ib, u7=R7*ic
A=[a11,a12,a13,a14; a21,a22,a23,a24; a31,a32,a33,a34; a41,a42,a43,a44];
B=[1; 0; 0; 0];
% 设置系数B
X=A\B*is;
i1=X(3), i2=X(4)
% 显示要求的分量
16
C) 程序运行结果(电路的解)
i1 = 1 ，i2 = 1
,
i3
k1us
k1 k2
u4 ,
u7
k3us
k3 k2
u4
9
B) Matlab程序( Ex01.m )
2 4 12
12
0
12 12 4 12
12
0 ia 1
12
ib
0us
12 4 2ic 0
clear, close all, format compact
matlab基础及其应用教程教学大纲
MATLAB基础及其应用教程教学大纲本教程旨在为初学者提供MATLAB基础及应用的全面教程，包括MATLAB的基本操作、数据类型、矩阵运算、常用函数以及其应用场景等。
一、MATLAB基本操作1.MATLAB环境介绍–MATLAB主窗口介绍–工具箱介绍–MATLAB文件、MATLAB函数、脚本文件介绍2.MATLAB数据类型–数值型•整型•浮点型–字符串型–逻辑型3.MATLAB变量–变量命名规则、变量定义–MATLAB常量、变量类型转换4.MATLAB操作符–算术运算符–比较运算符–逻辑运算符–位运算符5.MATLAB控制语句–条件语句–循环语句–跳转语句二、MATLAB矩阵运算1.定义矩阵–矩阵的创建、赋值–矩阵的大小、维度、元素访问2.MATLAB矩阵运算–矩阵加法、减法、乘法–矩阵的转置、共轭、伴随–矩阵的求逆、行列式–特殊矩阵的创建和应用3.MATLAB线性方程组求解–一元线性方程组求解–多元线性方程组求解4.MATLAB矩阵分解–LU分解–QR分解–Cholesky分解三、MATLAB常用函数1.绘图函数–线性图–离散图–柱状图–散点图2.数学函数–常用数学函数–统计函数3.文件操作函数–文件读写–目录操作–数据导入导出四、MATLAB应用场景1.数字信号处理–信号的采集、滤波、变换–图像处理2.控制工程–系统建模、仿真–控制策略设计、优化3.机器学习–数据预处理、特征提取–分类算法、聚类算法五、教学方法和评估1.教学方法–讲解+练习–互动式教学2.基础篇考核–知识填空题、选择题–简单的编程题3.应用篇考核–合成题–项目实训4.总评估–基础篇50%–应用篇50%。
MATLAB在电路分析实验教学中的应用
电路主要是先计算三要素 ， 然后合成解析结果 ； 二阶 电路采用 自编函数用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ求解微分方程 的方法 ； 正弦 稳态电路 的向量图用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ携带 函数 。 Ｍ Ｔ Ａ 用 Ａ Ｌ Ｂ包含 的 Ｓｍ ｌ ｋ ｉｕｉ 工具箱搭建仿真模型 ， ｎ 可通过任意改变 电 路参数 ， 得到不同的响应 曲线 ， 从而能够简单直观地理解 电路 的理论 内容 。通过实例分析显示 了 ＭＡ Ｌ Ｂ在 电 ＴＡ
杜 海 莲 王 占 锋 ２刘 波 粒 ， 超 ， ７ 付
（． １ 河北师范大学职业技术学院 电子系， 河北 石家庄 ０ ０ １ ； ５０ ６
２石家庄 经济 学院 信息工程学院， ． 河北 石家庄 ０ ０ ３ ） ５０ １
摘
要 ： ＭＡ Ｌ Ｂ计算一 阶、 用 ＴＡ 二阶动态 电路和正弦稳 态电路 ， 不仅可 以得到解析解 ， 还可以得到波形图。一 阶
路分析计算机辅助实验教学方面 的优越性 。
关键 词 ： 电路分析 ； 实验教学 ； Ｔ Ａ ＭＡ Ｌ Ｂ
中图分类号： Ｐ ９ ．７ Ｔ３１ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ６４ ８２ （０ １１ — ０ ９ ０ １７ — ５ ２ ２ １ ）０ ０ ８ — ６
Ｏ 引 言
验设备等客观条件的限制， 电路实验多以验证型实验为主， 提高型、 设计型 、 综合型为辅 ， 但这样并不利于 培养学生的创新能力和动手能力 。 而在电路实验教学过程 中引入电路仿真就能很好地解决实际电路实验 中存在的不足， 使电路实验与电路仿真有机地结合在一起 ， 优势互补 ， 共同促进学生对电路分析课程的
１ 一 阶 电路 分 析
在一阶动态电路中， 电路 的过渡过程 、 换路定律等都是学生必须掌握的知识 。 为了让学生能深刻理解
第一节 电力电子应用技术的MATLAB仿真基础PPT课件
for循环
• for x=初始值:步进值:终值
语句体 end
help for
17
while循环
• while 表达式 • 语句体 • end 图1-10拷贝过来
help while
18
if else end结构
• if 表达式 语句体 end
• if 表达式 语句体1 else 语句体2 end
• 语言描述与科学计算的思路和 表达方式一致。
• 在数值计算、算法设计及验证、 统计、图像处理、自动化控制 理论、数字信号处理、系统识 别和神经网络。
• 电力电子应用技术
4
MATLAB环境
5
命令窗口的控制键功能
6
重要的MATLAB系统命令
7
文件管理命令
8
Matlab数据结构
• 赋值语句：
– 变量名=运算表达式 – [返回变量列表]=函数名(输入变量列表)
Va22s0in502t V
Vb22s0in502t120V Vc22s0in502t240V
• 文件重命令要注意:不要 直接改动文件名，建议 用MATLAB打开后，用 Save as功能。
35
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
• 当模型规模很大且很复杂时，合成一个子系统(FPGA子节 点，LabVIEW子VI，MATLAB的function函数)，其优点：
– 减少窗口模块数，使窗口调理清晰、层次分明。 – 相关模块整合，用于建立自己的模型库。 – 层次化模型图表(类比:软件的驱动层次设计,硬件的芯片、板卡级
matlab解电路方程
在 MATLAB 中解电路方程通常涉及使用微分方程求解器，尤其是对于包含电感、
电容、电阻等元件的时域电路。
以下是一些在MATLAB 中解电路方程的基本步骤：
1. 定义电路方程：
首先，你需要使用电路的基本电路定律（如基尔霍夫定律、欧姆定律等）建立电路方程。
这通常会涉及到微分方程，特别是对于时域电路。
2. 将电路方程转换为状态空间形式：
如果你的电路方程是一个高阶微分方程，可以将它转换为状态空间形式。
这一步骤有助于使用 MATLAB 的ss函数来表示系统的状态空间方程。
3. 使用ode45函数求解微分方程：
MATLAB 提供了ode45函数，它是一个常用的常微分方程（ODE）求解器。
它可
以用于求解一阶和高阶的 ODE。
例如：
这是一个简单的电感电路的例子。
在这个例子中，我们使用ode45函数解决了一个
包含电感和电阻的电路的微分方程。
这只是一个基本的示例，实际的电路方程可能更为复杂，具体的步骤和函数的使用可能会有所不同。
要根据具体的电路方程进行求解，你需要根据电路的特性和方程的形式进行调整。
Matlab的电路应用基础最终版.ppt
plot(x,sin(x).*cos(x),‘r’) %红色线条 plot(x,sin(x).*cos(x),‘--r*’)% *符号画的红色虚线条
Hold on;%保持当前图形不变 Grid;%画出网格
画子图：subplot(2,1,1); … subplot(2,1,2)…;
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>> A=[1 2 3 4;5,6,7,8;9 10 11 12] %输出3行4列的矩阵A A= 1234 5678 9 10 11 12 >> B = [1 2 3; 2 3 4; 3 4 5]
B=1 2 3 234 345
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1．用命令sym定义矩阵(定义矩阵为字符串)： >>matrix = sym('[a b c; Jack, Help Me!, NO WAY!], ') matrix = [a b c] [Jack Help Me! NO WAY!] 2．用命令syms定义矩阵 先定义矩阵中的每一个元素为一个符号变量, 而后
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t=0:pi/50:4*pi;
%定义自变量取值数组
王先锋 2009-10-09
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简介 安装和使用 常用命令 电路上常用的方法 例题
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MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那 是20世纪七十年代后期的事：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主 任的Cleve Moler教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一 组调用库程序的接口，此即萌芽状态的MATLAB
像普通矩阵一样输入矩阵数据。 >> syms a b c d %输出符号矩阵A >> A=[a b;c d] A= [ a, b] [ c, d]
MATLAB在电路和磁路中的应用PPT课件
5.2 典型电路设计示例
L0 10mH
D2
1
C0
R
4700uF D4
Electrical Sources 中选择：电源
Elements 中选择：变压器
Power Electronics 中选择：二极管
Elements 中选择：RLC
基本元件放置
Diode
AC Voltage Source
1
2
Linear Transformer
Diode1
Diode2
Series RLC Branch
Diode3
Parallel RLC Branch Parallel RLC Branch1
Measurements 中选择：测量探头
完整模型
运行
Continuous powergui
Diode
AC Voltage Source 1 Nhomakorabea2
Linear Transformer Diode1
i +
-
Current Measurement
Diode2
Series RLC Branch
Diode3
V2 Parallel RLC BrancPharallel RLC Branch1
Scope
+ v
Voltage Measurement
问题？
Generate electric signals
Linear and nonlinear circuit elements
Additional useful blocks, such as specialized measurement and control blocks
Matlab技术在电路设计中的应用方法
Matlab技术在电路设计中的应用方法引言：电路设计是电子工程领域的关键环节，它涉及到电路的功能实现、性能优化和系统稳定性等方面。
而Matlab作为一款强大的数学建模软件，具备丰富的工具箱和强大的计算能力，被广泛应用于电路设计中。
本文将介绍Matlab在电路设计中的应用方法及其优势，并结合实例进行说明。
一、Matlab在电路特性分析中的应用电路特性分析是电路设计的重要环节，在此阶段，设计者需要对电路的电压、电流、功率等参数进行准确的计算和分析。
而Matlab提供了丰富的求解器和函数，能够高效地完成电路特性分析任务。
其中，最为常用的是Matlab中的电路方程求解器和等效电路模型。
1.1 电路方程求解器Matlab中的电路方程求解器可以通过建立电路的节点电流方程或者回路电压方程来求解电路的各个参数。
通过使用矩阵运算和数值计算等功能，可以高效地求解复杂电路的各种电压和电流。
例如，假设我们需要计算一个由两个电阻和一个电压源串联而成的简单电路的电流和电压。
我们可以使用Matlab中的矩阵运算和线性方程求解函数来计算。
首先，我们可以将电路中的电流和电压以矩阵形式表示，然后通过建立方程组来求解。
1.2 等效电路模型在一些复杂的电路分析中，由于电路元件众多，使用电路方程求解器往往非常繁琐。
此时，我们可以通过建立等效电路模型，将复杂的电路简化为一个等效的电路。
在Matlab中，我们可以使用符号运算工具箱来建立电路的等效模型。
例如，对于一个由多个电阻和电容组成的电路，我们可以通过符号运算工具箱来求取等效电路的电压和电流。
使用Matlab的符号运算工具箱，我们可以建立电路的传输函数，然后通过传输函数来计算电路的响应。
二、Matlab在电路性能优化中的应用除了电路特性分析，电路设计中的另一个任务是性能优化。
在设计过程中，我们通常需要在满足一定约束条件的基础上，使电路的性能指标达到最优。
Matlab的优化工具箱提供了丰富的优化算法和函数，可以帮助设计者实现电路性能的优化。
数学建模案例分析--MATLAB在电气工程中的应用
Current directory
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M-File
Figure
Model
GUI 2019/5/8
16
标题栏 发射台
菜单栏
常用工具栏
工作区间
命令 窗口
历史命令 当前目录
2019/5/8
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2019/5/8
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MATLAB命令窗口
MATLAB语句形式 >>变量＝表达式；
当A是标量时： x b A
当A是非奇异矩阵时： x A1b
当A是行数大于列数的满秩阵时，
称超定方程组或矛盾方程组： x ( AT A)1 AT b
当A的列数大于行数时，有无数解。
MATLAB只用一条指令: x=A\b。
2019/5/8
3
MATLAB简介
例：绘制二元函数曲面：
z
y
பைடு நூலகம்
1 x2 y2
2019/5/8
26
1.4 MATLAB常用命令
1.5 MATLAB两种工作方式
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求解上面的方程 A=[2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 1 -1 -2;1 4 -7 6]; x=[x1;x2;x3;x4] b=[8;9;-5;0] X=A\b 如果A是一个方阵，那么X = A \ B是矩阵方程A X=B 的解——参考矩阵除法
[ t,x ] = ode23 (xprime, [tstart, tfinal] xo, tol,trace) 或者 [ t,x ] = ode45 (xprime, [tstart, tfinal] xo, tol, trace) 参数依次为：表达式，边界，初始条件
2. 【第二章 2-4 例2.4.2】代码： clear; R1=2; R2=5; R3=4; R4=4; rm=4; gm=2; vs=60;
for n=1:1:100 R4=n; A=[1/R1 -1/R1 0 0 -1 0 0; -1/R1 1/R1+1/R2+1/R3 -1/R3 -1/R2 0 0 0; gm -1/R3-gm 1/R3+1/R4 0 0 0 0; 0 -1/R2 0 1/R2 0 1 0; 1 0 0 0 0 0 0; 0 1/R3 -1/R3 0 0 0 -1; 0 0 0 1 0 0 -rm]; X=A\[0; 0; 0; 0; vs; 0; 0]; P(n)=X(3)*X(3)/R4; R(n)=R4; Gain(n)=X(3)/vs; end subplot(2, 1, 1); plot(R, P,'-b'); title('Power and Rload'); xlabel('R, Ohm'), ylabel('Power, watt'); subplot(2, 1, 2); plot(R, Gain,'-r'); AXIS([0 100 -5 5]); title('Gain of the circuit'); xlabel('R, Ohm'), ylabel('Gain, 1');
t=0:pi/50:4*pi; %定义自变量取值数组 y0=exp(-t/3); %计算与自变量相应的y0数组 y=exp(-t/3).*sin(3*t); %计算与自变量相应的y数组 plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b') %用不同颜色、线型绘制曲线 grid %在“坐标纸”画小方格
Power and Rload 2500
Power, watt
2000 1500 1000 500 0 20 60 R, Ohm Gain of the circuit 40 80 100
5
Gain, 1
0
-5
0
20
40 R, Ohm
60
80
100
%运算符构成的直角坐标表示 %运算符构成的极坐标表示法
复数矩阵Z的实部、虚部、模和相角 Z_real=real(Z) Z_imag=imag(Z) Z_magnitude=abs(Z) Z_phase=angle(Z)*180/pi
主要函数plot(x,y) x=-pi:0.05:pi; plot(x,sin(x).*cos(x)) plot(x,sin(x).*cos(x),‘r’) %红色线条 plot(x,sin(x).*cos(x),‘--r*’)% *符号画的红色虚线条 Hold on;%保持当前图形不变 Grid;%画出网格 画子图：subplot(2,1,1); … subplot(2,1,2)…;
王先锋 2009-10-09
简介 安装和使用 常用命令 电路上常用的方法 例题
MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那 是20世纪七十年代后期的事：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主 任的Cleve Moler教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一 组调用库程序的接口，此即萌芽状态的MATLAB 。。。 在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、 模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把 MATLAB作为内容。这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍的区别性 标志。在那里，MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须 掌握的基本工具。 在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软 件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以 看到MATLAB的应用
也可以直接用solve（y）来求解； >> syms x; >> y=x^4+32*x^3-208*x^2-1436*x+12286; >> p=sym2poly(y) p = 1 32 -208 -1436 12286 >> roots(p) >> root=solve(y)
ans=vpa(abs(solve(y)),3)% 求绝对值同时保留三位小数
6
7
10 0 -10
0
1
2
3 4 Time, ms
5
6
7
1. 【第二章 2-4例2.4.1】代码： clear; R1=100; R2=1310; R3=2000; u=4e-5; Is=0.00005; alpha=80; A=[1/R1+1/R2 -1/R2 0 0 0; -1/R2 1/R2 0 1 0; 0 0 1/R3 0 alpha; 0 1 -u 0 0; 1/R2 -1/R2 0 0 -1; ]; X=A\[Is; 0; 0; 0; 0]
指令格式 指令功能 指令格式 指令功能
x(i)
A(i,j) A(i,:) A(:,j)
向量x的第i各分量
矩阵A的(i,j)元 矩阵A的第i行 矩阵A的第j列
A(i)
A(:) A(i:j,:)
矩阵A作为一维数组的第i各元素
矩阵A以一维数组的形式输出 矩阵A的第i行到第j行元素组成的子矩阵
矩阵的转置：A’ 矩阵的行列式： det(A) 注意：在方阵的前提下，才可以作行列式 运算。
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1．用命令sym定义矩阵(定义矩阵为字符串)： >>matrix = sym('[a b c; Jack, Help Me!, NO WAY!], ') matrix = [a b c] [Jack Help Me! NO WAY!] 2．用命令syms定义矩阵 先定义矩阵中的每一个元素为一个符号变量, 而后 像普通矩阵一样输入矩阵数据。 >> syms a b c d %输出符号矩阵A >> A=[a b;c d] A= [ a, b] [ c, d]
2
（2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】 键，该就指令被执行。 （3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显 示以下结果。 ans = 2
[12 2 (7 4)] 32
输入矩阵方法：用键盘上方括号“ [ ] ”代替矩阵括号。 矩阵数据在方括号内按行输入，同一行相邻元素用空格 （或逗号）隔开，相邻两行用分号“；”隔开。 例如： >> A=[1 2 3 4;5,6,7,8;9 10 11 12] %输出3行4列的矩阵A A= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 >> B = [1 2 3; 2 3 4; 3 4 5] B=1 2 3 23 4 34 5
x = 0:0.1:4; y = sin(x.^2).*exp(-x); stem(x,y)
x = -2:.2:2; y = -1:.2:1; [xx,yy] = meshgrid(x,y); zz = xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); [px,py] = gradient(zz,.2,.2); quiver(x,y,px,py,2);
>> clear >> x=[3 7 4 5] %输出4维行向量x x= 3 7 4 5 >>x(3) X=4 >> x(3) = 2 %更改第三个元素 x= 3 7 2 5 注：x(i)表示向量x的第i个分量。
A=sym([1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12]) >> A(1,2)=2 等差变量 >> z = 7:16 z= 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 若不希望公差为1，则可将所需公差直接至于4与13之间，例如： >> w = 7:3:16 %公差为3的等差数列 w= 7 10 13 16
z1= 3 + 4i z1 = 3.0000 + 4.0000i z2 = 1 + 2 * i 法 z3=2*exp(i*pi/6) z=z1*z2/z3 z2 = 1.0000 + 2.0000i z3 = 1.7321 + 1.0000i z= 0.3349等代数的帮手 数值解——世界一流水平的数值计算函数库 复杂方程，超越方程… 模型库——电路，控制系统… 图形的表现力——更多应用见help
surfl(z); shading interp; colormap(pink);
z=peaks(25); contour(z,16); colormap(hsv)