理论教育 MATLAB辅助分析线性网络矩阵方程

MATLAB辅助分析线性网络矩阵方程

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:它以矩阵和向量为基本数据单元,具有丰富的矩阵操作和矩阵运算,电路网络的矩阵分析为计算机分析复杂网络提供了理论基础,而MATLAB的计算功能也使得分析复杂电路网络变得简单。电路网络如图10-22 所示,应用MATLAB 辅助分析求解各支路电压、电流和功率。解:此题应用结点电压矩阵方程分析,程序如下:输出结果:RLC 串联电路如图10-23 所示,设R=10 Ω,C=100 μF,L=10 mH,应用MATLAB 仿真分析电容电压和电流的响应。

MATLAB辅助分析线性网络矩阵方程

MATLAB 是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写,具有强大的矩阵处理功能。它以矩阵和向量为基本数据单元,具有丰富的矩阵操作和矩阵运算,电路网络的矩阵分析为计算机分析复杂网络提供了理论基础,而MATLAB的计算功能也使得分析复杂电路网络变得简单。

【例10-9】 电路网络如图10-22 所示,应用MATLAB 辅助分析求解各支路电压、电流功率

解:此题应用结点电压矩阵方程分析,程序如下:

输出结果:

【例10-10】 RLC 串联电路如图10-23 所示,设R=10 Ω,C=100 μF,L=10 mH,应用MATLAB 仿真分析电容电压和电流的响应。

解:方法一:状态空间法。

RLC 串联电路的状态空间方程为

式中

输出方程为

(www.daowen.com)

程序如下:

运行结果:

RLC 二阶电路的单位阶跃响应曲线如图10-24 所示。

以上仿真程序通过状态空间法得到了系统的传递函数,所以可以应用传递函数建模法求得响应结果。

方法二:传递函数建模法。

仿真程序运行结果中,传递函数分子s 一次项系数很小,可以忽略,于是得到传递函数为

打开Simulink 软件,新建一个Model 文件,建立如图10-25 所示的传递函数仿真模型,双击Transfer Fcn 图标,设置参数如图10-26 所示,运行后示波器的显示结果如图10-27 所示。

方法三:Sim Power Systems 建模法。

在MATLAB 7.0 以上版本中,可以利用Simulink\ Simscape \ Sim Power Systems 中的模块进行电路、电力电子电机、电力传输等控制系统的物理级仿真,只需要把相应的电力电子元器件或控制模块连接起来,设置好仿真参数,就可以得到类似真实电路中的有关实验数据,比采用Simulink 模块进行的传递函数等仿真更接近真实实验。

对图10-23 进行Sim Power Systems 物理级建模如图10-28 所示,此时电源设为“DC100 V”,电源使用控制电压源,控制端应用阶跃函数控制其开通,实现开关作用,电路中的电流应用电流测试模块送入示波器中,电容电压应用电压测试模块送入示波器中,仿真显示基本与图10-27 相似。

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