第23卷第6期V o.l 23N o .6荆门职业技术学院学报Journal o f Ji ng m en T echn i ca l Co lleg e 2008年6月Jun .2008
[收稿日期]2008-03-11
[作者简介]李继林(1969-),男,湖北武汉人,武汉工程大学讲师。研究方向:过程控制及系统仿真。E -m a i:l jil
i n licn @yahoo .com 。
MATLAB 在电路分析中的应用
李继林
(武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉 430073)
[摘 要] 探讨了基于MATLAB 的电路分析方法,通过仿真实现了对电阻电路、复频域电路、动态电路
等电路的分析。使用MAT LAB 可使电路的仿真分析变得非常快捷、方便,该软件是电路分析和电路教学中的一个有效的辅助工具。
[关键词] 电路分析;MAT LAB ;教学改革;仿真;数学模型
[中图分类号] TM 133 [文献标识码] A [文章编号] 1008-4657(2008)06-0019-04
电路分析[1-3]是一门研究网络分析和网络设计的基础工程学科,为电气信息类专业的学习建立必要的理论基础。在电路分析中,电路规模的加大,使微分方程阶数以及联立方程的个数增多,给解算带来困难。传统的计算机编程语言,如FORTRAN 、C 语言等在处理高阶微分方程和大规模联立方程组问题时,大量的时间和精力都花在矩阵处理(如矩阵输入、求逆、稀疏矩阵处理等)和图形的生成分析等繁琐易错的细节上。许多学生在学习电路分析时,往往很难与后继课程建立一定的联系,使得电路分析的学习不受重视;另外,电路分析的手段较单一,也使许多学生感觉枯燥、难学。为了使学生能学好电路分析,笔者认为在电路分析的教学过程中,可适当引入MATLAB 进行辅助电路分析。MATLAB 环境(或语言)由美国的C leve M o ler 博士及其同事在美国国家科学基金资助下于1980年研制成功,作为一个通用的数学工具,MATLAB 以其学习简单、使用方便以及其它高级语言所无可比拟的强大的矩阵处理功能越来越受到世人的关注,同时MATLAB 提供的S i m uli n k
工具可直接建立电路模拟模型,随意改变模拟参数,并且立即可得到修改后的模拟结果(Scope 显示),进一步省去了编程的步骤。它已成为国际控制界最流行、使用最广泛的系统仿真与计算工具。本文结合电路分析中的一些问题,探索MATLAB 软件在电路分析中的应用。
1 MATLAB 应用在电路稳态分析
1.1 直流电路的分析
如图1所示的电路,这里用两种方法进行分析。
图1 直流电路 图2 电路的数学模型
方法1:用网孔电流法[4]分析求解电流I 1和I 2。在图1中,首先建立网孔电流方程: