matlab-支路電流法回路分析法求解電壓和電流

1、實驗報告課程名稱電路分析基礎(chǔ)實驗名稱matlab支路電流法、回路分析法求解電壓和電流系別電子信息工程專業(yè)班級電工2班指導(dǎo)教師嚴(yán)瓊學(xué)號姓名黃超實驗日期實驗成績一. 實驗?zāi)康?.加深理解電阻電路的分析方法，并求解出電壓和電流。2.驗證支路電流法、回路分析法，加深對支路電流法、回路分析法的理解。3.掌握Matlab中矩陣和數(shù)組的運算。4.學(xué)習(xí)分析Matlab中簡單的數(shù)值計算。二. 實驗原理電阻電路：由電阻、受控源和獨立源組成的電路稱為電阻電路。利用MATLAB可以手工建立電路方程，表示為 Ax=B（A是系數(shù)矩陣，取決于電 路元件的值；x是由電路中一些電壓和電流構(gòu)成的列向量； B是右端列向量，與電壓

2、源電壓和電流源電流有關(guān)）再用 MATLAB解線性代數(shù)方程，指令為x=AB。分析電路的基本依據(jù)是KVL和KCL列方程的基本原則是利用節(jié)點（包括廣義節(jié)點）和回路（包括假設(shè)回路）的互相約束關(guān)系 ，建立含未知數(shù)最少、求解最容易的 方程組。三. 實驗環(huán)境1.硬件環(huán)境：微機2.軟件環(huán)境： Win dows XP,Matlab四. 實驗內(nèi)容例 1：如圖：Is 3A ， R1，R2, U s 5V o 求 U 03+ml*J012解：設(shè)三個回路電流分別為1 m1I m2、 I m3 貝S：I m1 3I m3 10 I1Im1 JT (2丨m2 丨m33310(lm11)Im2I m2)I m3i53Uo由此

3、可以解出Im1 3A. I m2 5.4A、丨m3 -24A、U。6.2V （當(dāng)然如果把并聯(lián)的受控電流源等效后會簡單些）。般的回路方程，左邊是 回路電路與無源元件 表示，右邊用電源表示，在此處經(jīng)過分析，真正的未知數(shù)其實是回路2的回路電流和所要求的電壓，于是原方程組整理后寫成矩陣形式再利用MATLA把矩陣5 10330(!斗心譏一普J(rèn)3然后用MATLA計算如下:CDinmaiidWindowTo getst ar t e d, select MATLAB H&lp or Demos fror the Help menu.>> a=B/6-10/3 0.1/3-10/3 1 .

4、b=V2-5-3Q/3：-30/3 .K=ab5,40006.2000例2:如圖，已知R 1Us 14V,求支路電流i和支路電壓U解：設(shè)三個回路電流分別為1 m1、1 m2、1 m3，則:(1(11 m314 UoUo1) 1 m11 m31)I m21 m30.5u補充方程為:1 m11 m21 m21 m31 m11 m3i0.5i由此可以解出Im1 1A、I m2 3A 、I m3 3A、 i 4A、 u 6A。例3：如圖所示，Ri1，R22，R33，R44 ，is1A，電壓控制電流源將方程整理為:(11)1 m10 1 m21 m30i 0uU01401 ml(11)Im2I m30i

5、 0uU0001 m101 m21 m30i0.5u10U001 m101 m2I m3i 0u0U001 m11 m201 m30.5i0u0U0001 m11 m21 m30i u0U00然后用MATLAB算如下:CDflrilLhd» a=Li+ (1 - D L ,a 1*1 - D 0 -I a L D a. B a, d -i -i u a；-i t a -a. 5 fl o.u i -i o -i oj： b=id.D,o,QjD,D .“abL OODQi unua -m. uouaJ.uoua 氏 OODQ a nnnn在以上例題中，采用的思想是找準(zhǔn)未知量，采用分離

6、變量的方法讓未知量在方程組的一側(cè)，然后把方程組寫成矩陣形式Ax=B未知量構(gòu)成的矩陣（后者列向量） x=AB。所以在MATLAB建立好矩陣就可以求解了，節(jié)約了運算時間，以上例子都 是手工帶入數(shù)據(jù)整理方程組 的，但注意的是：數(shù)據(jù)的值其實是取代的對應(yīng)的元件, 因此也可以用符號表示方法化簡方程組后，編制 M文件，由MATLAB入數(shù)據(jù)進行運由用節(jié)點電壓表示電流i3和電流源發(fā)出的功率:的控制系數(shù)g=2s.寫出節(jié)點方程，并求出節(jié)點電壓、電流i3和獨立電流源發(fā)出的功率。解：設(shè)電導(dǎo)Gk1 (k 123,4)，節(jié)點電壓用Vk(k 1,2,3)表示，列寫節(jié)點電壓方程:RkViV V1 ,節(jié)點1電壓為電流源的電壓(G1 G3)V1 G1V2 G3V3 i s ，節(jié)點1的節(jié)點電壓方程(G1G2)V2 G1V1gv1 ，節(jié)點2的節(jié)點電壓方程(G3G4)V3 G3V1gv ，節(jié)點3的節(jié)點電壓方程由、 可得：V3 4v1,V22匚v1，2代入代入可得：vi i.5，v2ri,v3 6將節(jié)點電壓方程整理后得到:q + Q -q -q g-G G + G 0-0 g q U