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

10j6Zj64

求ab端戴维南等效电路并计算电压uo。

a5uSN(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)Zi

等效阻抗

Zi4j6

j6(15j6)6.4j615j6

开路电压

UOC

j6150j32V510j6j62

Uoj4j4j323.18148 VUOCZij46.4j42

所以

V

uo3.18cos(2t148)

(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”

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。