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Matlab语言与应用课程作业MATLAB Simulink在电路暂态分析中的应用学生姓名陈志豪所在专业轮机工程（陆上）所在班级陆上1102 指导教师徐国保（博士）

MATLAB Simulink在电路暂态分析中的应用（广东海洋大学轮机工程（陆上）1102 陈志豪）摘要本文通过引入举了实际的例子，简要介绍了Matlab语言在电工学电路暂态分析中的应用；并先使用普通方法分析暂态电路，然后再用Matlab Simulink来仿真暂态电路；通过Matlab Simulink 仿真技术，可以使得暂态分析可视化。关键词：MATLAB；Simulink仿真；电工学；暂态分析1，引言MATLAB是Matrix Laboratory的缩写,事实上MATLAB最初就是纯粹的矩阵计算软件。如今MATLAB既表示一种交互式的数值计算软件,又表示一门高级科学计算语言,是一套功能十分强大的工程计算及数据分析软件,其应用范围涵盖了数学、工业技术、电子科学、医疗卫生、建筑、金融、数字图像处理等各个领域。它把计算、图示

和编程集成到一个易用的交互式环境中,用大家熟悉的数学表达式来描述问题和求解方法,从而使许多用C 或FORTRAN实现起来十分复杂和费时的问题用MATLAB可以轻松地解决。许多工程师和研究人员发现,MATIAB能迅速测试其构思,综合评测系统性能,并能借此快速设计出更多的解决方案,达到更高的技术要求。[1]MATLAB因为提供了非常方便的绘图功能和强大的图形图像处理能力，以及强大的仿真技术,所以收到了广泛的欢迎。2，问题背景《电工学》是一门非电专业的技术基础课，通过本课程的学习，学生掌握电工技术的基本理论、基本定律、基本概念及基本分析方法和理论的实际应用。它的内容广泛，理

论性和系统性也很强。采用传统的教学模式，往往只能在理论上进行论述、推导、验证和证明，并借助

一些公式来阐述问题，很难给学生较直观的印象[2]，教学效果不理想。若把MATLAB应用到学习中，利用其强大的数值计算功能、绘图功能、可视化的仿真功能，可以很好的弥补传统教学的不足，使一些不

容易理解的抽象、复杂的变化过程，通过MATLAB仿真比较直观的的显示出来，便于学生理解和应用。

同时，可以随机修改电路和参数，即时观察输出结果，从而加深学生对电路本质的理解，全面掌握教学

内容[3]。下面通过实例探讨MATLAB SIMULINK在电工学暂态分析中的应用。图1所示电路是一个一阶电路。已知R=20Ω，U=6V，U=10V，C=O.02F。假s0

设在t=O时开关S从闭合在a端换路闭合到b端，求t>O时，电容电压u和电 c 容电流i。c图1，一阶电路的电路图 3，理论推导根据一阶电路暂态分析的三要素法有：（1）确定初始值由换路前的电路求得u(0)=U=10V C0再由换路后的电路求得

(??)??????????????????i(0)===−0.2A C??????(2)确定稳态值有电路图易知：i（∞）=0A Cu(∞)=6V C (3)确定时间常数τ=RC =20×0.02=0.4s (4),求出待求响应????????i= i（∞）+[ i(0)− i （∞）]e =−0.2 e ????.??CCCC????????u= u(∞)+[ u(0) −uC(∞)] e =6+4e ????.??CCC运用Matlab 编程画出ic和u波形图； C 其代码如下所示：subplot(1,2,1); fplot(‘6+4*exp(-x/0.4)’,[0,6]); subplot(1,2,2); fplot(‘-0.2*exp(-x/0.4)’,[0,6]); 其运行结果图2所示

图2，电容电压u和电容电流ic波形图C4，应用MATLAB进行仿真图1电路对应的仿

真电路如图3所示：图3，图1所对应的仿真电路1,）仿真电路构建过程：从SimpowerSystems／Elements库集中拖入两个模块Breaker(开关)，双击进入????breaker模块参数设置，把Breaker resistance Ron (开通电阻)设为1×10，Initial State(初始状态)设为0，Snubber resistance Rs(吸收电阻)设为inf，Snubber Cs(吸收电容)设为0，并选择External Control of Switching times(外部开关时间控制)，就能通过Simulink／Sources中的模块Step对Breaker进行控制，使其在t=O时闭合。对于breaker1的模块参数只需将Initial State(初始状态)设为0，其他的与breaker相同即可；双击Step模块，打开属性设置对话框，设置有关参数，Step time(阶跃时间)设置为6（先为电容充电）， Initial value(初始值)设置为O，Final value(终值)设为1，其它采用默认值。直流电压源u用SimPowerSystems／E1ectrical Sources中的模块DCVoltage SSource，分别电压设为10V和6V。为显示电感电流i。和电容电压u，还应从CCSinks库集中拖入Seope模块，双击Seope模块，打开示波器显示窗口。在显示窗口中单击鼠标右键，通过快捷菜单设置显示坐标范围等属性，这里设置为自动刻度。数据结果也可以送回MATLAB工作空间中作进一步数值分析，在示波器显示窗口单击“参数Parameters”工具图标，打开显示参数设置对话框。依次在有关模块库集中选中与图1电路中元件相对应的模块，并拖入zantaifenxi.mdl文件窗口中。如图4所示，进入菜单Simulation/Configuration Parameters(仿真／仿真参数)设置仿真参数和仿真时的算法，仿真起始时间为O，仿真结束时间为10秒，求解器采用“ode23t"算法，最大步长设置为O.Ol，其它参数采用默认值。运行仿真，仿真结果如图结果与理论分析相同。[3] 图4，设置仿真参数和仿真时的算法控制信号波形如图5所示图5，控制信号波形如仿真结果如下：图6，电容电流i的波形图 C 图7，电容电压u的波形图 C 5，结果分析仿真结果