MATLAB电路仿真实例

图(a)所示电路，已知

uS15cos(2t)V

二端口网络阻抗参数矩阵

10Z

j6

j64

求ab端戴维南等效电路并计算电压uo。

auS5N(a)2H

uo

b图题14.14

(一)手动求解：

将网络N用T型电路等效，如图(b)所示

5(10j6)(4j6)j4Uj6o

US (b)等效阻抗

j6(15j6)

6.4

j615j6

ZiZi4j6

开路电压

UOCj615

0j32V510j6j62Uoj4j4j323.18148 VUOCZij46.4j42所以

uo3.18cos(2t148)

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('Themagnitudeofziis');disp(abs(zi))

disp('Thephaseofziis');disp(angle(zi)*180/pi)%在屏幕上显示“Themagnitudeofziis”%显示等效阻抗zi的模

%在屏幕上显示“Thephaseofziis”%显示等效阻抗zi的辐角

disp('Themagnitudeofuocis');is”

disp(abs(uoc))

%在屏幕上显示“Themagnitudeofuoc%显示开路电压uoc的模

disp('Thephaseofuocis');is”

disp(angle(uoc)*180/pi)

disp('Themagnitudeofu0is');disp(abs(u0))

disp('Thephaseofu0is');disp(angle(u0)*180/pi)t=0:pi/100:2*pi;

Yu0=abs(u0)*cos(2*t+angle(u0));Yuoc=abs(uoc)*cos(2*t+angle(uoc));plot(t,Yu0,t,Yuoc)以下是源程序的截图：

%在屏幕上显示“Themagnitudeofuoc%显示开路电压uoc的辐角

%在屏幕上显示“Themagnitudeofu0is”%显示电感两端电压u0的模%在屏幕上显示“Themagnitudeofu0is”%显示电感两端电压u0的辐角

%生成时间变量t%生成变量Yu0%生成变量Yuoc%绘制u0，uoc随时间t变化的波形曲线

⒊程序运行结果如下：Themagnitudeofziis

6.4000Thephaseofziis

0Themagnitudeofuocis

6Thephaseofuocis

90Themagnitudeofu0is

3.1800

（zi的幅值）

（zi的辐角）

（Uoc的幅值）

（Uoc的辐角）（U0的幅值）

Thephaseofu0is147.9946

以下是输出结果的截图：

（U0的辐角）

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。