MATLAB 在直流稳态电路分析中的应用之二
一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法
一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法一、本文概述无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）以其高效率、低噪音、长寿命等优点，在航空航天、电动汽车、家用电器等领域得到广泛应用。
为了对无刷直流电机控制系统进行性能分析和优化，需要建立精确的数学模型并进行仿真研究。
Matlab作为一种强大的数学计算和仿真软件，为无刷直流电机控制系统的建模仿真提供了有力支持。
二、无刷直流电机控制系统原理1、无刷直流电机基本结构和工作原理无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM）是一种基于电子换向技术的直流电机，其特点在于去除了传统直流电机中的机械换向器和电刷，从而提高了电机的运行效率和可靠性。
无刷直流电机主要由电机本体、电子换向器和功率驱动器三部分组成。
电机本体通常采用三相星形或三角形接法，其定子上分布有多个电磁铁（也称为线圈），而转子上则安装有永磁体。
当电机通电时，定子上的电磁铁会产生磁场，与转子上的永磁体产生相互作用力，从而驱动转子旋转。
电子换向器是无刷直流电机的核心部分，通常由霍尔传感器和控制器组成。
霍尔传感器安装在电机本体的定子附近，用于检测转子位置，并将位置信息传递给控制器。
控制器则根据霍尔传感器提供的位置信息，控制功率驱动器对定子上的电磁铁进行通电，从而实现电机的电子换向。
功率驱动器负责将控制器的控制信号转换为实际的电流，驱动定子上的电磁铁工作。
功率驱动器通常采用三相全桥驱动电路，具有输出电流大、驱动能力强等特点。
无刷直流电机的工作原理可以简单概括为：控制器根据霍尔传感器检测到的转子位置信息，控制功率驱动器对定子上的电磁铁进行通电，产生磁场并驱动转子旋转；随着转子的旋转，霍尔传感器不断检测新的转子位置信息，控制器根据这些信息实时调整电磁铁的通电状态，从而保持电机的连续稳定运行。
由于无刷直流电机采用电子换向技术，避免了传统直流电机中机械换向器和电刷的磨损和故障，因此具有更高的运行效率和更长的使用寿命。
MATLAB电路仿真
公式； 电压测量模块的选中； Scope模块的选中及其参数设置； RLC Branch的正确选择； 仿真参数的调整0-20s的仿真时间。
例4-4利用Simulink直接搭建模型
仿真结果如下
2.含有受控源的正弦稳态电路
受控电流源或者受控电压源有现成的模 块；
控制信号的正确引入是关键和难点；
Z2=[2,2]; %电阻2在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗
Z3=[2,2]; %电阻3在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗
Uoc=(Z2./(Z1+Z2)-Z4./(Z3+Z4)).*Us; %电压源在bd点产生的等 效电压
Zeq=Z3.*Z4./(Z3+Z4)+Z1.*Z2./(Z1+Z2); %计算等效电阻
方法二：直接在Simulink内构建仿真模型 用四种模块：
Serial RLC Branch 模块
Current Measurement 模块
Display 模块，输出测量的结果。
位于Simulink节点下的Sinks模块库中。
按照参数调制表设置参数, 将各个模块用信号现连接起来。
U=Is.*Zeq+Uoc
%bd两点间电压值
disp(' w
Um
phi') %显示结果
disp([w',abs(U'),angle(U')*180/pi])
w Um phi
1.0000 3.1623 -18.4349
w Um phi
1.0000 3.1623 -18.4349
写出U（t）的2.0表000达7式.07为11：-8.1301 Ut=3.1623cos(t-18.4349)+7.0711cos(2t-
开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》
开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》基于Matlab/Simulink的BOOST电路仿真姓名:学号:班级:时间:2010年12月7日1 引言BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
图1 BOO ST 电路的结构2 电路的工作状态BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。
其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。
(a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断)(c) 开关状态3 (电感电流为零)图2 BOO ST 电路的工作状态3 matlab仿真分析matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示, 其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。
matlab在各个学科中的应用
MATLAB在各学科中的运用MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
[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。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。
学习matlab后，研究电路及自动控制系统都非常直观方便。
下面就matlab在几个学科中的应用举例：应用一 Matlab在电路中的应用应用二Matlab在自动控制理论中的运用应用三基于Matlab的通信系统仿真应用四 Matlab在金融工程中的运用总结应用一 MATLAB在电路中的应用在大二上学期，我们电气工程及其自动化专业学习了电路这门课，下面引用matlab在电路里面的应用MATLAB在直流稳态电路中的分析及应用设计分析1.运用MATLAB解决数值线性代数问题及MATLAB的实现；MATLAB在“电路工作原理”中的应用；MATLAB工具箱的运用。
用MATLAB对RC、RL电路进行分析.
题目：用MATLAB 对RC 、RL 电路进行分析摘要： MATLAB 是美国Mathworks 公司开发的大型软件包，是MATrix LABoratory 的缩略语。
目前，MATLAB 广泛应用于线性代数、高等数学、物理、电路分析、信号与系统、数字信号处理、自动控制等众多领域，是当前国际上最流行的科学与工程计算的工具软件。
MATLAB 功能强大并且同其它高级语言相比具有语法规则简单、容易掌握、调试方便等特点。
Simulink 是MATLAB 软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包。
MATLAB 具有强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能。
其中系统的仿真（Simulink ）工具箱是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面。
在这个环境中，用户可以完成面向框图系统仿真的全部过程，并且更加直观和准确地达到仿真的目标。
本次主要介绍基于MATLAB 的一阶动态电路特性分析。
关键字：MATLAB ；仿真；图形处理；一阶动态电路。
一. RC 串联电路1.1 RC 串联电路的零输入响应动态电路中无外施激励电源，仅由动态元件初始储能所产生的响应，称为动态电路的零输入响应。
在图1所示的RC 电路中，开关S 打向2前，电容C 充电，U u u C R =+。
当开关S 打向2后，电压C R u u =，电容储存的能量将通过电阻以热能的形式释放出来【2】。
图1 RC 电路的零输入响应电路分析：由图可知 t RC o e R U i 1-=， t RC o C R e U u u 1-== t RC o R e R U R I p 222-==，t RC o C C e R U iu p 22-== 在MATALAB 的M 文件编写以下程序:U0=40;R=10;C=0.5; %输入给定参数U1=10;R1=5;C1=0.5; %输入给定参数t=[0:0.1:10]; %确定时间范围Uc1=U0*exp(-t/(R*C));Uc2=U1*exp(-t/(R*C)); %电容电压值Ur1=U0*exp(-t/(R*C));Ur2=U1*exp(-t/(R*C)); %电阻电压值I1=U0/R*exp(-t/(R*C));I2=U1/R*exp(-t/(R*C)); %计算电流值Pc1=U0^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pc2=U1^2/R*exp(-2*t/(R*C)); %电容功率值 Pr1=U0^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pr2=U1^2/R*exp(-2*t/(R*C)); %电阻功率值 figuresubplot(5,1,1);plot(t,Uc1,t,Uc2); title('Uc(t)的波形图')subplot(5,1,2);plot(t,Ur1,t,Ur2); title('Ur(t)的波形图')subplot(5,1,3);plot(t,I1,t,I2); title('I(t)的波形图')subplot(5,1,4);plot(t,Pc1,t,Pc2); title('Pc(t)的波形图')subplot(5,1,5);plot(t,Pr1,t,Pr2); title('Pr(t)的波形图')波形仿真图：图2 RC 串联电路零输入响应特性曲线蓝线表示U0=40;R=10;C=0.5情况下的特性曲线绿线表示U1=10;R1=5;C1=0.5情况下的特性曲线1.2 RC 串联电路的直流激励的零状态响应零状态响应就是电路在零初始状态下（动态元件初始储能为零）由外施激励引起的响应。
MATLAB在电路分析教学中应用初探
＼ｌ ｌ Ｉ １ ！ ＋ 一３
２ 、ＭＡＴＬ ） ＡＢ程序 ％用 戴维 南 定 理求 解
ｃｅ ｒ ｌａ Ｒ１ ＝６； ＝４； －３； ＝２； Ｒ２ Ｒ３ Ｒ４ ＵＳ＝２ Ｉ ４｝Ｓ＝４Ｉ
流程 ： 『 ： 方 为｛ ｌ Ｊ
２、ＭＡＴＬ ） ＡＢ程 序
： ’：
Ｉ ， ＝Ｕ ２ Ｂ』＋Ｒ Ｓ
ａ１ ｌ ＝１； ２ ， １ ＝－Ｉ ａ１ ＝１ ａ ３ Ｉ ｌ ａ１ ２ ＝Ｒ１； ２ ＝０‘ａ ３ ａ２ ２ ＝Ｒ３；
ａ １ ０ ３ ＝ ；ａ ３ Ｒ３％给 出系 数行 列 式元 素 的值 。 ３ ＝ ｌａ ２ Ｒ２ ３ ＝ Ｉ Ａ＝［ｌ ，１ ， １ Ｉ２ ，２ ，２ ｌ ３ ，３ ，３ 】％按 照Ａ＊ Ｂ列 写 电 ａ ｌａ ２ ａ ３ａ １ａ ２ ａ ３ａ １ａ２ ａ ３； Ｘ＝ 路 的矩 阵方程 ， 【１１， ］ Ｉ Ｉ； １ ； ＝ ２ ３
Ｉ Ａ， ＝４ 求Ｒ 上的电流Ｉ 。
ｔ ｝ ： ！ ：
解 ： ）建 模 ： 阶 动态 电路 ， 三 要 素法 求 解 １、 一 用
去 一 ＝ｓｓ ＋ １ －Ｕ １ ＋
（）先求 初始 值及 开 关 闭合后 电容 上 电压 的 稳态 值 １
”（＋ ＝ 一 ＝２ “ （ ） 。０ 。ｘ２ ） “ （ ） 。 ， 。 ＝４ ６ ６ 。 。 ｏ ０＝１ ２Ｖ
１ １ －， ＝， １ ，效 阻 。 ０ ， Ｏ Ｓ０ ｌＪ 等 内 Ｒ ＝ ＝ Ｉ Ｕ Ｃ ＼ Ｓ 时 ‘ ／
最后 得 出 ： Ｕ ｏ ｃ
．
厂、 Ｏ
Ｒ ＝６ 求各支路电流Ｉ，，Ｉ。 ｎ。 ，Ｉ， 解 ：）建模 ： １、 用支路电流法求解 。 各支路 电流如 图１ 所示。 出支路 电 列
直流调速系统Matlab仿真应用
直流调速系统Matlab仿真应用作者：朱贤勇万晓慧来源：《价值工程》2018年第27期摘要：搭建Matlab仿真模型，揭示开环直流调速系统存在的问题和有静差的直流闭环调速系统中比例控制器放大系数确定原则，由此提出了一种理论问题引出与仿真实验验证相结合的教学方法，该方法能有效弥补电力拖动自动控制系统课程在传统教学中的不足之处，提高学生学习兴趣，便于推广。
Abstract： Through building Matlab simulation model， to reveale the problems of open loop DC speed regulating system， and parameters determination of the proportional controller in the static DC closed-loop speed control system， a teaching method that theoretical problems combined with simulation experimental verification is proposed， which can effectively make up the deficiency of automatic control system course in traditional teaching，and improve students' interest in learning，easily to be spreaded.关键词：直流调速系统；Matlab仿真；理论问题引出；仿真实验验证Key words： DC speed control system；Matlab simulation；theoretical problem extraction；simulation experimental verification中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0254-030 引言《电力拖动自动控制系统》（运动控制系统）是电气工程与自动化专业的一门专业技术课，主要涉及直流电机调速系统和交流电机调速系统的数学建模与控制系统的工程设计。
基于MATLAB／Simulink的高压直流输电系统仿真研究
西 安 变遥 大 学 电 气工程 学 院 ． 西 西 安 燕 ７ Ｏ ４ ； 西 安高 压 电器 究所 ， 西 百 安 ＩＯ ． ２ ９ 陕 ７ ０７ ） １０ ７
摘 要 ：讨论 ＭＡ Ｌ ／ ｉ ｌ ｋ环 境下 电力 系 统 元件 模 型 建立 原 理 和 电 网 网络 方 程 求 解 方 法 ，介 绍 其 内 集 Ｔ ＡＢ Ｓｍｕｎ ｉ 成 电 力 系统 工 具 的 特 点 和 功能 。 用 这种 方 法 对 一 十 典 型 １ ２脉 冲桥 高 压 直 流 （ ￣Ｉ ）输 电 系统 交 直流 侧 １ ） ４ Ｃ 发 生故 障及 清除 过 程 的 仿 真 计算 结 果表 明 ，该 方 法能 较 准确 地 考 察 暂 态 过 程 中 高压 直 流 输 电 系 统 的 动 态
一
】 状 空 模 Ｌ ‘ 态 间 型
＿ Ｊ ： Ｌ 圃
：黜 ＿ － ｊ
个 典 型 ｌ 脉 冲 桥 ＨＶＤＣ 输 电 系 统 进 行 了 暂 稳 态 ２
故 障 情 况 下 系 统 的性 能 。
１ 仿 真原 理
电 力 系 统 暂 稳 态 仿 真 主 要 研 究 电 力 系统 网络 元
件 模 型 的 建 立 及 数 值 方 程 的 求 解 ， 目前 已 开 发 出 的
主 要 仿 真 方 法 有 状 态 变 量 法 、 节 点 分 析 法 及 修 正 节 点 分 析 法 等 。 些 方 法 已用 于 开 发 不 同 的 仿 真 软 件 ， 这 如 适 用 于 电 磁 暂 态 仿 真 的 ＥＭＴ 程 序 Ｐ （ 于 固定 时 基
Ｅ ＭＴ Ｐ很 适 台 没 有 换 流 器 的 大 型 电 力 网 络 ； Ｓ Ｉ Ｅ 而 ＰＣ
基于MATLAB的直流电机调速系统
绪论直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，以满足工作机械的要求。
从机械特性上看，就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。
直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK 用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。
同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。
它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
本文采用工程设计方法对转速、电流双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择适当的调节器结构，进行参数计算和近似校验，并建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析转速和仿真波形，并进行调试，使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。
2MATLAB简介MATLAB是一门计算机编程语言，取名来源于Matrix Laboratory，本意是专门以矩阵的方式来处理计算机数据，它把数值计算和可视化环境集成到一起，非常直观，而且提供了大量的函数，使其越来越受到人们的喜爱，工具箱越来越多，应用范围也越来越广泛。
matlab在电气工程及其自动化专业中的仿真应用
matlab在电气工程及其自动化专业中的仿真应用MATLAB在电气工程及其自动化专业中是最常用的仿真工具之一。
以下是MATLAB在电气工程及其自动化专业中的常见应用：
1. 电路仿真：MATLAB是一个强大的电路仿真工具，在电路分析和设计方面有广泛应用，包括传输线、滤波器、放大器、功率电子器件等。
2. 电机控制仿真：电机控制仿真是电气工程的重点之一，MATLAB中可以利用Simulink工具箱实现电机控制仿真，包括交流电机、直流电机、步进电机等的控制。
3. 信号处理仿真：MATLAB在信号处理方面的优势是无可比拟的，可以进行数字信号处理、滤波器设计、图像处理等方面的仿真。
4. 智能电网仿真：随着智能电网的普及和推广，MATLAB上也推出了针对智能电网的仿真工具箱，可以进行智能电网的负载预测、电力系统仿真、稳定性分析等。
5. 电力系统仿真：MATLAB中的工具箱可以模拟电力系统的动态行为、稳态操作、电流干扰等，非常适合电力系统的建模和仿真。
总之，MATLAB在电气工程及其自动化专业中有着广泛的应用，其强大的数值
计算和仿真功能使其成为电气工程专业中必不可少的工具之一。
基于MATLAB的电力系统仿真讲解
基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
电路仿真实验报告
电路仿真MATLAB实验报告班级：学号：姓名：学院：实验一直流电路（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MATLAB的矩阵运算的方法二、实验示例1、节点分析电路如图所示（见书本12页），求节点电压V1,V2,V3.根据电路图得到矩阵方程，根据矩阵方程使用matlab命令为Y =0.1500 -0.1000 -0.0500-0.1000 0.1450 -0.0250-0.0500 -0.0250 0.0750节点v1，v2和v3：v =404.2857350.0000412.85712、回路分析电路如图所示（见书本13页），使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，根据节点方程得到矩阵方程，根据矩阵方程，使用matlab的命令为z=[40,-10,-30;-10,30,-5;-30,-5,65];v=[10,0,0]';I=inv(z)*v;IRB=I(3)-I(2);fprintf('the current through R is %8.3f Amps \n',IRB)ps=I(1)*10;fprintf('the power supplied by 10v source is %8.4f watts\n',ps)结果为：the current through R is 0.037 Ampsthe power supplied by 10V source is 4.7531 watts三、实验内容1 根据书本15页电路图，求解电阻电路，已知：R1=2Ω,R2=6Ω,R3=12Ω,R4=8Ω,R5=12Ω,R6=4Ω,R7=2Ω如果Us=10V,求i3,u4,u7如果U4=4V,求Us,i3,i7使用matlab命令为clear% 初始化阻抗矩阵Z=[20 -12 0;-12 32 -12;0 -12 18];% 初始化电压矩阵V=[10 0 0]';% 解答回路电流I=inv(Z)*V;% I3的计算I3=I(1)-I(2);fprintf('the current I3 is %8.2f Amps\n',I3) % U4的计算U4=8*I(2);fprintf('the voltage U4 is %8.2f Vmps\n',U4) % U7的计算U7=2*I(3);fprintf('the voltage U7 is %8.2f Vmps\n',U7)结果the current I3 is 0.36 Ampsthe voltage U4 is 2.86 Vmpsthe voltage U7 is 0.48 Vmpsclear% 初始化矩阵XX=[20 -1 0;-12 0 -12;0 0 18];% 初始化矩阵YY=[6 -16 6]';% 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 求解电路里的电压如图1-4（书本16页），求解V1,V2,V3,V4,V5使用matlab命令为clear% 初始化节点电压方程矩阵Z=[0.725 -0.125 -0.1 -5 -1.25;-0.1 -0.2 0.55 0 0;-0.125 0.325 -0.2 0 1.25;1 0 -1 -1 0;0 0.2 -0.2 0 1];I=[0 6 5 0 0]';% 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=R3=4Ω,R4=2Ω,控制常数k1=0.5，k2=4，is=2A，求i1和i2.使用matlab命令为clear% 初始化节点电压方程矩阵Z=[0.5 -0.25 0 -0.5;-0.25 1 -1 0.5;0 0.5 0 -1;1 -1 -4 0];I=[2 0 0 0]';% 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实验二直流电路（2）一、实验目的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、实验示例如图所示（图见书本17页2-1），分析并使用matlab命令求解为clear,format compactR1=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=uoc^2*RL/(Req+RL)^2;RL=0:10,p=(RL*uoc./(Req+RL)).*uoc./(Req+RL),figure(1),plot(RL,p),gridfor k=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 =0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 p =Columns 1 through 70 0.6944 1.0204 1.1719 1.2346 1.2500 1.2397Columns 8 through 111.2153 1.1834 1.1480 1.1111A 、功率随负载变化曲线 B.电路对负载的输出特性0123456789100.20.40.60.811.21.400.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82三、实验内容1、图见书本19页2-3，当RL从0改变到50kΩ，校验RL为10kΩ的时候的最大功率损耗使用matlab命令为clear% 定义电压源和电阻值Us=10;Rs=10000;RL=0:20000;p=(Us^2.*RL)./(RL+Rs).^2;plot(RL,p);输出结果为Maximum power occur at 10000.00hmsMaximum power dissipation is 0.0025Watts2、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186Ω时，求RL 的电压UL,电流IL 和RL 消耗的功率。
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。
基于MATLAB的电路分析仿真实验研究
基于MATLAB的电路分析仿真实验研究彭文竹;吴亚建;王钦;张禹【摘要】针对当前电路分析实验课程教学中存在的不足,将MATLAB/Simulink仿真技术引入实验教学,实现了硬件实验与仿真技术的有机融合.通过MATLAB在动态电路的时域分析、RLC串联谐振电路分析中的应用实例,详细介绍了MATLAB软件及其Simulink模块在实验中的应用方法.实践表明,在电路分析实验教学中引入MATLAB仿真分析,可以加深学生对电路知识的理解,提高电路实验综合分析设计能力及工程实践能力.【期刊名称】《曲靖师范学院学报》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】7页(P16-22)【关键词】MATLAB;Simulink;电路分析;建模与仿真【作者】彭文竹;吴亚建;王钦;张禹【作者单位】集羡大学诚毅学院,福建厦门361021;集羡大学诚毅学院,福建厦门361021;集羡大学诚毅学院,福建厦门361021;福建江夏学院电子信息科学学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TN710电路分析基础是电子和电气信息类专业的一门基础课程，实验教学是该理论课程的重要实践教学环节，重在实际操作，实现从理论向实践的过渡[1]．学生通过实验课程的学习，不仅可以巩固和加深理解所学的理论知识，更重要的是可以训练学生的实践技能，培养学生在理论知识指导下独立动手组织电路实验的能力．我校电路分析实验室中包含的实验项目主要有电路基本概念与直流电路、动态电路分析、正弦交流稳态电路分析及三相电路分析四大模块，共有23个实验项目，具体实验内容如图1所示．但是电路分析实验实际开课时受限于课时、时间及实验场所，有大部分的实验内容无法在课堂上完成．因此，结合仿真软件对电路分析实验进行仿真学习，可以弥补传统实验教学上的不足[2-6]．本文根据本校实验室实际开课情况，在原有实验教学方法的基础上，将MATLAB技术引入到电路分析实验教学过程中，结合硬件实验方法进行综合学习，使学生学会利用计算机仿真软件辅助分析电路的方法，开发创新与动手能力[7-10]．MATLAB是美国Math Works公司于20世纪80年代中期推出的当今世界上最优秀的高性能数值计算软件，具有强大的计算功能、丰富、方便的图形功能．在MATLAB的Simulink库里，提供了一个实体图形化仿真模型库，与数学模型库相对应，该模型库中的模块就是实际工程里实物的图形符号，可以连接成一个电路、一个装置或是一个系统，具有很高的实用价值[11]．电路分析课程内容丰富，计算正弦量的复数与各种矩阵、不同电压与电流、各种时域和频域分析、不同暂态与稳态、各种代数方程与矩阵方程等，繁杂而麻烦的各类计算工作量非常大，传统的原始手工计算极易产生差错．应用MATLAB程序进行计算，只要沿用原理正确，对任何问题的计算，无论计算工作量多少，都简便、高效而且结果精准．而通过Simulink建立的电路系统模型并进行仿真，更简单、方便和高效，其仿真结果能够验证MATLAB程序计算数据的正确性，两者相辅相成，结合电路分析硬件实验，完成整套实验设计流程，有效提高学生理论分析、程序编写、电路分析及数据处理能力．采用MATLAB进行电路分析实验仿真的具体流程如图2所示．在MATLAB仿真平台上，可以方便实现电路参数的计算、建模和仿真．以下将在本校实验内容中选择动态电路分析和正弦交流稳态分析两个模块中的相应实验内容为研究对象，介绍采用MATLAB数值计算功能和Simulink建模仿真功能来实现电路分析实验中的动态响应过程以及RLC谐振电路计算和仿真．2.1 动态电路时域中MATLAB子系统建模方法及仿真动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，由于充电时间很快，此过程在硬件实验中很难用普通示波器观察得到[12]．因此，若要观察动态电路单次变化过程，必须采用相应的计算机辅助手段．因此，这边我们借助于MATLAB仿真软件．MATLAB的数值计算过程首先需要列出电路的微分方程，再通过MALTAB建立M文件求解所需要参数并通过程序画出相应暂态过程波形；然后在Simulink平台上建立仿真模型，设置模型参数，通过相应参数测量模块和仪表模块，即可以观察到相应电压相应波形．2.1.1 实验要求RC一阶电路如图3所示，当开关S在‘1’位置时，UC=0，处于零状态，当开关S拨向‘2’时，US通过电阻R向电容C充电，设US=20V，C=1μF，R分别为500Ω，5.0kΩ，50kΩ，绘制UC在不同电阻下的充电变化曲线．并在此基础上，研究激励信号由直流改变为交流时，改变不同的电阻和电容时，一阶积分和微分电路实验的异同点．2.1.2 MATLAB实验仿真过程本实验为根据不同的电阻值，观察充电过程达到τ值的变化，从而分析电容在不同时间常数下的充电过程．由于该过程非常短暂，在硬件实验过程中，很难用示波器直接观察到直流信号下的充电过程，因此我们采用MATLAB建立模型的方式来进行仿真过程．首先通过MATLAB的M文件建模仿真，利用基尔霍夫定律我们可以推导出，在RC电路的零状态相应过程中，可以得到如下表达式，其中τ=RC：根据以上表达式，编写M文件，对在不同R值下电路充电暂态过程进行仿真，仿真图如图4所示．2.1.3 Simulink模型及Subsystem子系统建立电路单次暂态过程方法通过图3所示电路图，进行Simulink电路模型建立，根据不同的R值，建立不同的子系统．对于复杂或者有重复模块的Simulink仿真模型，可以把模型中完成特定功能的一部分模块组合起来，创建一个新的模块，该模块即为子系统．子系统减少了Simulink框图中模块数量，使模型的结构、层次及功能更加清晰，所形成的新的模块也可以被其他Simulink模型调用，具有可移植性．通过Subsystem子系统的仿真系统及其内部电路分别如图5所示，其中开关S和S1的状态参数通过Initial state属性进行设置．运行Simulink仿真模型，观察示波器，可以得到该电路的暂态变化过程，实验结果和MATLAB计算仿真一致，采用子系统的波形仿真图如图6所示．通过以上的实验例程可以看出MATLAB具有强大的计算和分析功能，而且计算范围广，结合Simulink对一阶电路暂态过程建模仿真可以方便对描述电路的微分方程进行求解，对在直流激励下的暂态响应波形硬件实验难以观察到的过程，可以方便快捷的通过MATLAB程序得到或者通过Simulink模型得到．硬件实验中，只能采用交流激励输入信号，使暂态过程重复出现，方能通过示波器观察得到，以下我们将在此基础上进行交流激励信号输入的一阶实验过程，并和硬件结果进行分析比较．2.1.4 交流激励下一阶积分和微分电路的过程研究RC一阶动态电路在满足一定条件下，可以近似构成微分电路和积分电路．当满足电路时间常数τ<<tp脉冲宽度时，图7(b)图所示为微分电路，输出电压UR与方波输入信号US近似呈微分关系；当满足τ>>tp时，图7(a)图所示为积分电路，输出电压UC和US近似呈积分关系[13]．在上述电路图中，输入信号为方波信号，幅值为2V、频率为1kHz．在积分电路中，观察R=10kΩ保持不变，C=0.01μF和C=0.1μF情况下，电容C的积分波形；在微分电路中，观察C=0.01μF保持不变，R=1kΩ和R=10kΩ情况下，电阻R的微分波形．根据以上硬件实验电路图，我们得到Simulink积分和微分系统模型及其内部子系统仿真图如图8，9所示．根据所建立模型，分别仿真在上述几种情况下所对应的和的积分和微分波形，具体如图10所示．通过仿真图进行比较(见表1)，可以发现，在积分情况下，当电阻R不变，电容越小，充放电速度越快，实现从方波到三角波的转变；在微分情况下，当电容C不变时，电阻越小，微分越明显，实现从方波到尖脉冲波形的转变，和硬件实验电路所观察到的波形图及结论完全一致．利用MATLAB仿真可以克服在硬件条件下难于用示波器观察电路直流激励下的暂态过程等其他难以完成的实验内容，本例程实验包含从直流激励下的仿真过渡到交流激励下的整个仿真过程，并和硬件实验结果进行对比分析，结果均和理论一致．2.2 MATLAB在RLC谐振电路中的应用在RLC电路中，电路两端的电压与其中的电流相位一般是不同的，如果改变电路的参数或电源的频率而使它们同相，这时电路中就会发生谐振现象．谐振是正弦稳态电路中的一种特定的工作状态，可以利用谐振现象实现一定有用的功能，但是也要防止谐振现象对电路造成的破坏．本小节主要研究MATLAB在RLC串联谐振电路中的应用，如何通过MATLAB建模仿真求出谐振频率点，画出阻抗模和电流模等曲线的方法．2.2.1 实验原理及要求本例程为本校电路分析实验中的第十七个实验，在图11(a)所示RLC串联电路中，电路复阻抗，当时，和同相，电路发生串联谐振，谐振角频率，谐振频率．串联谐振具有以下特征：(1)电路的阻抗模=R,其值最小，因此在不改变电源电压的情况下，电路中的电流将达到最大值，即．(2)由于电源电压与电流同相，因此电路对电源呈现电阻性．(3)由于谐振时，XL=XC，因此有UL=UC．而L与C在相位上相反，对整个电路不起作用．本实验具体内容为根据图11(b)组成监视、测量电路，用交流电压表测量电压，并保证信号源输出幅度为1V不变，找出电路的谐振频率fo．其方法是，改变信号源的频率，测量电阻两端电压有效值，当UO的读数为最大时，所对应的信号源频率值即为电路的谐振频率，并观察电感与电容两端电压的变化特征．2.2.2 实验仿真结果及分析根据图11(b)硬件原理图，我们可以通过原理图中的参数求出谐振频率=11.3164kHz，接下来我们通过仿真来测量谐振频率，并和理论值进行比较．在MATLAB中建立仿真模型，并进行测量，仿真电路图及测量结果如图12，表2所示．通过以上所测量数据可以得到谐振频率fO=11.316kHz，和理论完全一致．可见，通过仿真模型进行数据测量，并和硬件数据进行比较，基本一致．根据已知参数，在MATLAB中建立M文件，画出阻抗模曲线和电流模曲线如图13所示，从图中，我们可以看出在以上所求的谐振频率点中，对应的阻抗模为最小值，电流模为最大值，符合串联谐振电路的基本特征．本小节结合串联谐振电路的具体应用实例，用MATLAB编程方式详细阐述了谐振电路的图例仿真过程，以及采用Simulink进行电路模型的建立及仿真的全过程，并对电路的具体参数给出详细的计算方法，对研究谐振电路的应用有很大的帮助．本文以我校电路分析实验教学为例，阐述将MALTAB仿真软件结合硬件实验以弥补教学上的不足，并用具体实例进行分析，论述MATLAB在电路分析实验中的应用过程及方法．MATLAB运算功能强大，对于电路分析实验是方便而高效的计算工具，不仅可以利用程序设计对实验中直流电路参数、交流稳态电路分析及各种代数方程与矩阵方程等各类繁杂电路进行计算；还可以通过Simulink建立系统模型进行仿真分析对动态电路、变压器等系统的动态仿真，使学生有更多的机会参与电路实验的验证分析及电路综合设计过程，从而作为硬件电路分析实验教学上中的高效有用的辅助工具．【相关文献】[1]沈一骑,万凯.电路分析实验的改进与研究性拓展[J].实验技术与管理, 2013,30(4):24-26.[2]陈知红,王锦兰.Proteus仿真软件在电工学中的应用[J].实验技术与管理, 2014,31(2):93-95.[3]胡中玉,岳强,任杰,等.基于Proteus仿真的电工电子课程教学创新[J].实验技术与管理,2016,33(4):128-130.[4]强秀华,李林.基于Multisim13的高压三相短路仿真实验[J].实验室研究与探索,2015,34(10):108-110.[5]姜凤利,陈春玲,黄蕊.Multisim仿真在电工与电子技术实验中的应用[J].实验室科学, 2015,18(5): 88-92.[6]陈齐平,张文俊,王钢林,等.基于Multisim的简易自动售货机控制系统设计与仿真[J].华东交通大学学报, 2015,32(6): 88-92.[7]吴霞,施阁,李孝禄.“电路与电子技术实验”多样性教学模式探索与实践[J].实验室研究与探索, 2016,35(6): 194-197.[8]黄用勤, 陈珺,王书纯,等.电工电子实验教学示范中心持续性建设的探索[J].实验技术与管理, 2016,33(2):127-129.[9]成谢锋,郭宇锋,黄丽亚,等.大电子实验教学平台建设和教学方式的改革[J].实验室研究与探索, 2015,34(9):164-167.[10]杨志清,肖洪详,杨亮亮.独立学院《电路分析基础》实验教学改革[J].实验科学与技术,2013,11(5):111-112.[11]赵莉华,张亚超,金阳,等.基于LabVIEW和Matlab虚拟实验室的实现[J].实验室研究与探索,2014,33(4): 62-64.[12]秦曾煌.电工学(上册):第7版[M].北京:高等教育出版社, 2011:108-156.[13]邱关源.电路:第5版[M].北京:高等教育出版社, 2016:279-296.。
华电电气-高压直流输电-结课作业-基于MATLAB的HVDC仿真
基于MATLAB的HVDC仿真一、引言高压直流输电（HVDC）近年来在世界各地迅速发展，在我国也因“西电东送、南北互供、全国联网”而成为电力建设的热点。
目前除葛上、天广两个500 kV 直流工程已投运外，还有三峡—广东、贵州—广东、三峡—常州等多个直流工程已开工。
作为电力系统研究、规划、设计和运行分析的重要手段，本文利用MATLAB PSB（以Simuiink 为运行环境）对HVDC 系统的暂态过程进行建模和仿真。
PSB 涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型，它由以下6 个子模块库组成：①电源模块库：包括交、直流电压源，交流电流源，可控电压、电流源等。
②基本元件模块库：包括串（并）联RLC 负载/ 支路、线性变压器、饱和变压器/ 互感器、断路器、N 相分布参数线路、单相π形集中参数传输线路和浪涌放电器等。
③电力电子模块库：包括二极管、晶闸管、GTO、MOSFET 和理想开关等。
④电机模块库：包括励磁装置、水轮发电机及其调节器、异、同步电动机及其简化模型和永磁同步电动机等。
⑤连接模块库：包括地、中性点和母线（公共点）。
⑥测量模块库：包括电流与电压测量。
在6 个子库的基础上，可根据需要组合封装出更为复杂的常用模块比如附加模块库（Poweriib EXtras）中的三相电气系统。
附加库中还包括均方根测算、有功与无功功率测算、傅里叶分析、可编程定时器和同步触发脉冲发生器等。
二、HVDC模型介绍（一）HVDC系统的基本结构与工作原理HVDC 系统由换流站（亦可用作整流站、逆变站）和HVDC 线路组成，它有多种接线方式。
单极（双桥）大地回流换流站（见图1）的主要设备有：图 1单级（双桥）大地回流换流站（1）换流变压器，变交流电压为桥阀所需电压。
（2）换流器，由晶闸管组成，用作整流和逆变。
换流器一般采用三相桥式（ 有单、双桥两类）线路，每桥有6 个桥臂（即6 脉冲换流器），如天生桥—广州1 500 kV HVDC 系统晶闸管块的额定电压为8kV ，用78 个块串联组成阀体。
双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真
双闭环直流电动机调速系统设计及M A T L A B仿真(共21页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-目录1、引言..................................................错误!未定义书签。
二、初始条件：...........................................错误!未定义书签。
三、设计要求：...........................................错误!未定义书签。
四、设计基本思路.........................................错误!未定义书签。
五、系统原理框图.........................................错误!未定义书签。
六、双闭环调速系统的动态结构图...........................错误!未定义书签。
七、参数计算.............................................错误!未定义书签。
1. 有关参数的计算 ...................................错误!未定义书签。
2. 电流环的设计 .....................................错误!未定义书签。
3. 转速环的设计 .....................................错误!未定义书签。
七、双闭环直流不可逆调速系统线路图.......................错误!未定义书签。
1.系统主电路图 ......................................错误!未定义书签。
2.触发电路 ..........................................错误!未定义书签。
3.控制电路 ..........................................错误!未定义书签。
MATLAB在电路分析中的应用
１１１ 雌＝ 『 一 ０
５ 带 有 ｓ ｌｋ动 态 模拟 工具 及 ｔｏｂ ｘ等 其 ） ｉ ｉ ｍｕ ｎ ｏ ｌｏ
他功 能 ，可 方便 地 生 成模拟 模 型 ；
６ ）便 于 系 统 扩 充 ，共 享 Ｃ、Ｆ Ｒ ＲＡ 等 语 Ｏ Ｔ Ｎ
言 的资 源 ；
收稿日期：２ １—１ — ９ ０ ０ １ ２ 作 者简介：胡红林 （９ ５ １６ 一） ，男 ，河北人 ，副教授 ，本科 ，主要从事电工学 、电子技术的 教学 与研 究工作 。 【５ 】 第３ 卷 １ ４ ３ 第５ 期 ２１— （ ） ０１５下
它 也 可 以 激 发 学 生 做 实 验 的兴 趣 ，让 他 们 摆 脱 传
统 的 枯 燥 无 味 的重 复 计 算 的苦 恼 ，也 锻 炼 了他 们
使用 计 算机 的能 力 ，提高 了他们 的计 算机 水 平 。
参考文献：
图４ Ｒ Ｃ串 联 电 路 图 Ｌ 【】 李 梅 ． １ 电工 基 础 【 ． 械 工 业 出 版社 ，０ ６ Ｍ１机 ２０ ．
软 件 包 ， 目前 ，ＭＡ Ｌ Ｂ 广 泛 应 用 于 线 性 代 数 、 ＴＡ 高 等 数 学 、物 理 、 电路 分 析 、 信 号 与 系统 、数 字 信 号 处 理 、 自动 控 制 等 众 多 领 域 ，是 当 前 国 际上
最 流 行 的科 学 与 工 程 计 算 的 工 具 软 件 。一 般 院 校 都 将其 列 为 一 门单独 的课程 ， 担 负着 学 生的 基本 它
运 行 Ｍ 文 件 ，运 行 结 果 如 图 ５所 示 ，从 图 ５ 可 以 直 观 的看 到 Ｒ Ｃ串联 电路 ，开 关 闭合 的 瞬 间 Ｌ
［】孙祥． Ｔ Ａ ７０ ２ ＭＡ Ｌ Ｂ ． 基础教程［ ． Ｍ】清华大学 出版社 ，０ ５ ２０ ．
直流电机转速闭环控制系统设计matlab
直流电机转速闭环控制系统设计概述直流电机是一种常见的电动机类型，具有体积小、转速范围广、转矩特性好等优点，被广泛应用于工业控制系统中。
而转速闭环控制系统是一种常见的控制策略，可以实现对直流电机转速的精确控制。
本文将介绍如何使用MATLAB进行直流电机转速闭环控制系统的设计。
系统建模在进行控制系统设计之前，首先需要对直流电机进行建模。
直流电机可以简化为一个旋转质量和一个电动势，通过施加不同的电压来调节转速。
根据电路定律和力矩平衡原理，可以得到直流电机的数学模型。
1. 旋转质量建模假设直流电机的旋转质量为J，角速度为ω，则其动力学方程可以表示为：J * dω/dt = Tm - Tl其中Tm是由施加在电机上的扭矩，Tl是由负载引起的扭矩。
通常情况下，Tm与输入电压U之间存在线性关系：Tm = k * U其中k是一个常数。
2. 电动势建模假设直流电机的电动势为Ke，电流为I，则其电路方程可以表示为：V = Ke * ω + R * I其中V是电机的输入电压，R是电机的内阻。
将上述两个方程联立，可以得到直流电机的数学模型：J * dω/dt = k * U - Tl - B * ωV = Ke * ω + R * I其中B是摩擦系数。
控制器设计在得到直流电机的数学模型之后，可以开始设计转速闭环控制系统。
控制器的目标是根据给定的转速信号来调节输入电压，使得实际转速与给定转速保持一致。
1. PI控制器常用的控制器类型之一是PI（比例-积分）控制器。
PI控制器通过比例和积分两个部分来调节输出信号。
比例部分根据误差信号进行调节，积分部分则用于消除稳态误差。
2. 闭环传递函数通过将直流电机的数学模型进行转换和简化，可以得到闭环传递函数。
闭环传递函数描述了输入和输出之间的关系，用于设计控制器。
3. 调节参数选择在设计PI控制器时，需要选择合适的调节参数。
常用的方法是根据系统的频率特性和稳态误差要求来选择参数。
4. 控制器实现使用MATLAB可以方便地实现控制器。
基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真
尹晓钢
（山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018）
摘要：高压直流输电（HVDC）是具有传输过程中电能损耗量相对较少、电力线路造价成本低、传输稳定性好等优势的利用长距离线路进行大容量输电的一种输电技术。这种输电技术一般被应用在海底电缆输电以及长距离的大容量输电等领域。本篇论文对HVDC（高压直流输电）系统的概况以及基本结构做了比较系统的论述，并且利用MATLAB仿真软件中的Simulink模块库对HVDC系统进行了建模和系统仿真分析。利用仿真所得到的实验结果我们能够比较准确地观察HVDC系统的动态变化特性。
Keywords:HVDC system; MATLAB simulation; Simulink module library
1
1.1
电能是我们在日常生产生活之中必不可少的能源之一。在最开始的阶段我们使用的输电方式是直流输电，但随着时间的推移直流输电已经不能够满足人们对供电的需求，因此出现了交流输电。但是到了如今的世界，交流输电又暴露出了许多缺陷，于是直流输电又重新进入了人们的视野。
当前，电力电子技术正处于快速发展阶段，大功率可控硅材料的价格降低、稳定性提高，直流输电技术不断改善，电力系统之中肯定会更多的用到直流输电技术。直流输电技术的进步与众多科学技术的发展是紧密相关的，目前出现了一些新式的发电技术---太阳能电池发电、燃料电池发电、磁流体发电等，这些发电方式产生的电能都是直流电，因此要通过直流输电的方式进行传输，然后通过逆变器逆变后进入交流系统。在今后的输电过程中一定是直流、交流混合的方式。
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学号：课程设计题目MATLAB 在直流稳态电路分析中的应用之二学院自动化学院专业自动化班级姓名指导教师李浩2013 年7 月16 日基础强化训练任务书学生姓名：专业班级：自动化1102班指导教师：李浩工作单位：自动化学院模式识别教研室题目: MATLAB 在直流稳态电路分析中的应用之二初始条件：如图1所示，已知R1=R2=R3=4Ω，R4=2Ω，IS =2A，α=0.5，β=4，求I1 和I2。
要求完成的主要任务:（1）分析题意，根据所给电路，采用合适的电路分析方法进行分析，并建立该电路的数学模型；（2）根据解题步骤，绘制程序流程图，并编写出完整的MATLAB语言程序及Simulink建模仿真；（3）调试、修改该程序，显示并分析运行结果；（4）按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”，撰写总结报告一份，内容包括：包括封面、任务书（指导老师提供）、目录、摘要（中、英文对照）、正文、参考文献（5篇以上）、附录（程序清单，要求有注释）、成绩评定表（指导老师提供）。
正文部分包括：训练题目、电路分析、软件设计说明（流程图设计及说明等）、仿真波形、结果分析和基础强化训练的收获及心得体会（不少于500字）。
时间安排：序号设计内容所用时间1 指导老师就课程设计内容、设计要求、设计进度安排和评分标准等作具体介绍。
强调课程设计期间纪律要求。
学生确定选题，明确设计要求，开始查阅资料，对选定的设计题目进行原理分析。
1天2 根据设计要求，设计程序框图，学习并编写MATLAB程序代码2天3 按设计要求，上机调试程序，修改并完善设计，完成程序调试后，记录结果。
1天4 学生撰写课程设计说明书，进行答辩。
1天合计1周指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.基础强化训练的目的和要求.................................................... 错误!未定义书签。
1.1训练目的.......................................................................... 错误!未定义书签。
1.2训练要求.......................................................................... 错误!未定义书签。
1.3基础强化训练的内容...................................................... 错误!未定义书签。
1.4 电路分析......................................................................... 错误!未定义书签。
2.解答分析.................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 解法一：M文件编程仿真.............................................. 错误!未定义书签。
2.1.1建模 (2)2.1.2 用MATLAB编程 (3)2.1.3 程序运行结果 (3)2.2 解法二：Simulink建模仿真 (4)2.2.1 Simulink电路模型 (4)2.2.2 仿真波形 (5)3.结果分析 (7)结束语 (8)参考文献 (9)附录 (10)摘要MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分，是用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多。
MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在 MATLAB 的主要应用方向—科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户，广泛的分布在航空航天，金融财务，机械化工，电信，教育等各个行业。
关键字：矩阵开发仿真可视化AbstractMATLAB is Matrix lab (Matrix of Laboratory), is the MathWorks company business mathematics software is used to develop, data visualization algorithm, data analysis and numerical calculation of senior technical calculation language and interactive environment, mainly includes two parts, and Simulink MATLAB is used in conceptual design, development, modeling algorithm simulation, real-time achieve ideal integration environment. The basic unit of data is MATLAB, its instruction matrix expression and mathematics, engineering is very similar in form, so use MATLAB ® to decoding problem than using C language, FORTRAN, etc of the same things much more simple.MATLAB due to its complete professional system and advanced design idea, makes the MATLAB in various fields have broad application of space, especially in the main application direction -- MATLAB simulation calculation, and the scientific information engineering system design development has become the first in design tools, more than half of global existing enterprise users and millions of personal user, widely distributed in aerospace, financial, machinery, chemical, telecom, education, etc.Key word：Matrix DevelopSimulationVisualizationMATLAB的简单应用和分析1.基础强化训练的目的和要求1.1训练目的(1)本环节通过MATLAB语言的学习与强化训练，使学生能掌握MATLAB软件，从分析和解决《线性代数》、《电路原理》等课程中的基本理论问题入手，力图做到在后续专业课程学习中，能熟练应用MATLAB工具来分析和设计；(2)通过本环节巩固和深化已学课程的知识，培养学生综合运用这些知识，分析和解决实际问题，逐步树立正确的设计思想，培养严谨认真的科学态度和严谨务实的工作作风。
1.2训练要求通过训练，使学生掌握相关的理论知识及实际处理方法，熟练使用MATLAB语言编写所需应用程序，上机调试，输出实验结果，并对实验结果进行分析。
1.3基础强化训练的内容如图1所示，已知R1=R2=R3=4Ω，R4=2Ω，IS =2A，α=0.5，β=4，求I1 和I2。
1.1电路图2 系统分析与计算2.1 题目如图所示电路，己知R1=R2=R3=4Ω，R4＝2Ω，控制常数K1=0.5，K2=4，is=2A , 求i1和i2。
图1电路图2.2 解题与分析图中所示电路图中含有一个直流源is和两个受控源（一个是流控电流源K1，其受i2控制；一个是流控电压源K2，其受i1控制），还有四个电阻。
上题要求求出i1和i2，已知四个电阻的阻值和直流源的is=2A，可以用多种方式求出。
我们可以用网孔电流法和节点电压法，由于使用网孔电流法（如图2所示）时会有四个网孔电流，所列出的方程超出四个了，而使用节点电压法，则只需要四个方程即可，所以在这里用节点电压法要相对简单一些。
如图1-1所示，设接地点电势为零，取V1和V2这两个节点，则可建立两个节点方程，再利用电势差，由V1和V2与i1和i2的关系得出两个方程，可构成了一共四个方程的方程组。
图2 电路分析图3 建模与仿真3.1 建模如图1-1所示的电路图，以接地点为零电势，取图中的两个圈点为节点，设节点的电势分别为V1和V2，这样流入节点V1的有源电流就只有i2和is ，而流入节点V2的有源电流有321R K i ⋅和 12K i ⋅ ，然后利用节点电压法建立方程两个方程（1）和（2）。
在根据V1与V2的电势差和V2与接地点的电势差可得出其与未知量i1、i2之间的公式关系，建立另外两个方程（3）、（4）。
即： (1)12s 22121K i i R V V R 1R 1⋅+=-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+Im2Im1Im4Im3 (2) (3) (4)我们可以把这四个方程转换成矩阵，设A 矩阵为未知量i1、i2、V1、V2的序数，B 矩阵方程为右边的常量，设i1、i2、V1、V2就为要求的未知量X ，由此我们可以写出一个矩阵方程AX=B ；两边同时左乘A 的逆，就可以得到X=A 的逆乘以B 。
即我们可以得出如下的矩阵方程：通过计算我们就可以求出两支路的电流i1、i2及两节点的电势值V1、V2。
12312212432K i R i K R V V R 1R 1R 1+=-⎪⎭⎫ ⎝⎛++242i R V =1221i R V V =-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---++----+-000i V V i i R 1R 101R 1010R 1R 1R 1R 1K R K R 1R 1R 1K 0s2111214432213222113.2 用Matlab进行仿真3.2.1 用MATLAB进行编程clear;clc;R1=4;R2=4;R3=4;R4=2;Is=2;K1=0.5;K2=4; %为给定元件赋值A=[0 -K1 1/R1+1/R2 -1/R2;-K2/R3 K1 -1/R2 1/R2+1/R3+1/R4;0 -1 0 1/R4;-1 0 1/R1 -1/R2];B=[Is;0;0;0]; %对A和B矩阵各元素赋值I=A\B; %方程求解V1=I(3); %解出节点V1的电势V2=I(4); %解出节点V2的电势i1=I(1) %解出i1的电流i2=I(2) %解出i2的电流运行程序后得到的结果如图3所示：图3：运行程序后的结果3.2.2 用MATLAB进行仿真通过编程我们就可以求出i1、i2，但是该电路当负载一定时流经负载的电流i1、i2与直流源Is有什么关系呢？而此时受控电流源K1和电压源K2与直流源Is的关系又是如何？为此我们可以运用MATLAB强大的绘图功能，通过设置直流源Is的变化来得到各组不同的流经负载的电流值和受控电流源K1和电压源K2的变化。