MATLAB电路仿真实例
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题14.14
图(a)所示电路,已知
二端口网络阻抗参数矩阵
求ab 端戴维南等效电路并计算电压。
(一) 手动求解:
将网络N 用T 型电路等效,如图(b)所示
等效阻抗
开路电压
V )2cos(15S t u =Ω⎥⎦⎤⎢⎣⎡=46j 6j 10Z o
u u -+o u (a)图题14.14
S
U +-o U Ω=-+-⨯+-=4.6j615j6j6)15(6j 6j 4i Z V 2j30215j6j6105j6OC =︒∠⨯+-+=U V 148218.3j46.42j3j4j4Z j4OC o ︒∠=+⨯=⨯+=U U i
所以
V
(二) Matlab 仿真:
⒈分析:本次仿真需输入各阻抗Zl 、Z1、Z2、Z3、Z4以及激励源Us 的参数值,仿真结果需输出开路电压Uoc 、等效阻抗Zi 以及电感两端电压U0的幅值和相位信息,并绘制Uoc ,U0的值随时间变化的波形曲线。
其中各元件与原图的对应关系如下图所示:
⒉编辑M 文件的源程序如下:
clear %清空自定义变量
z1=4-6j;z2=6j;z3=10-6j;z4=5;us=15*exp(j*0);zl=4j; %输入各元件参数
zi=z1+(z2*(z3+z4)/(z2+z3+z4)); %等效阻抗zi 的计算表达式 uoc=us*z2/(z2+z3+z4); %开路电压uoc 的计算表达式 u0=zl/(zi+zl)*uoc; %电感两端电压uo 的计算表达式
disp('The magnitude of zi is'); %在屏幕上显示“The magnitude of zi is ” disp(abs(zi)) %显示等效阻抗zi 的模
disp('The phase of zi is'); %在屏幕上显示“The phase of zi is ” disp(angle(zi)*180/pi) %显示等效阻抗zi 的辐角
disp('The magnitude of uoc is'); %在屏幕上显示“The magnitude of uoc is ” disp(abs(uoc)) %显示开路电压uoc 的模
disp('The phase of uoc is'); %在屏幕上显示“The magnitude of uoc is ” )
1482cos(18.3o ︒+=t
u
disp(angle(uoc)*180/pi) %显示开路电压uoc的辐角
disp('The magnitude of u0 is'); %在屏幕上显示“The magnitude of u0 is”disp(abs(u0)) %显示电感两端电压u0的模
disp('The phase of u0 is'); %在屏幕上显示“The magnitude of u0 is”disp(angle(u0)*180/pi) %显示电感两端电压u0的辐角
t=0:pi/100:2*pi; %生成时间变量t
Yu0=abs(u0)*cos(2*t+angle(u0)); %生成变量Yu0
Yuoc=abs(uoc)*cos(2*t+angle(uoc)); %生成变量Yuoc
plot(t,Yu0,t,Yuoc) %绘制u0,uoc随时间t变化的波形曲线以下是源程序的截图:
⒊程序运行结果如下:
The magnitude of zi is
6.4000 (zi的幅值)The phase of zi is
0 (zi的辐角)The magnitude of uoc is
6 (Uoc的幅值)The phase of uoc is
90 (Uoc的辐角)The magnitude of u0 is (U0的幅值)
3.1800
The phase of u0 is
147.9946 (U0的辐角)以下是输出结果的截图:
以下是U0、Uoc随时间t变化的波形:
注:以上Uoc与U0的幅值都是最大值
⒋根据仿真结果,将各待求量用相量表示如下:
此结果与手动运算结果完全一致,仿真结束
(三)心得体会:
⒈本次仿真原计划用Orcad/Pspice进行。仿真过程中发现虽然它能准确输出电感L两端波形随时间变化的图像,但却难以求出波形的具体函数表达式。尝试了
多种方法无果后,我决定使用Matlab进行仿真。因为Matlab有强大的计算功能,可直接输出每个量的幅值和初相角。
⒉仿真过程中发现EDA教材上的知识并不够用,而网络上的信息又比较杂乱,于是去图书馆查阅了相关书籍并顺利解决了问题。可见通过正确渠道主动查找资料是十分重要的,这对后续课程的学习有很重要的意义。
⒊仿真结束后,我对电路课程的相关理论知识有了更深的理解,也对软件的使用有了更好地掌握。可见理论与实践是相互促进的,这个道理对其他任何学科的学习都是通用的。因此对任何一门学科理论学习与实践操作都要重视。