用MATLAB对RC、RL电路进行分析VIP专享VIP免费

题目：用MATLAB对RC、RL电路进行分析摘要：MATLAB是美国Mathworks公司开发的大型软件包，是MATrixLABoratory的缩略语。目前，MATLAB广泛应用于线性代数、高等数学、物理、电路分析、信号与系统、数字信号处理、自动控制等众多领域，是当前国际上最流行的科学与工程计算的工具软件。MATLAB功能强大并且同其它高级语言相比具有语法规则简单、容易掌握、调试方便等特点。Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包。MATLAB具有强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能。其中系统的仿真（Simulink）工具箱是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面。在这个环境中，用户可以完成面向框图系统仿真的全部过程，并且更加直观和准确地达到仿真的目标。本次主要介绍基于MATLAB的一阶动态电路特性分析。关键字：MATLAB；仿真；图形处理；一阶动态电路。一.RC串联电路1.1RC串联电路的零输入响应动态电路中无外施激励电源，仅由动态元件初始储能所产生的响应，称为动态电路的零输入响应。在图1所示的RC电路中，开关S打向2前，电容C充电，UuuCR。当开关S打向2后，电压CRuu，电容储存的能量将通过电阻以热能的形式释放出来【2】。图1RC电路的零输入响应电路分析：由图可知tRCoeRUi1，tRCoCReUuu1tRCoReRURIp222，tRCoCCeRUiup22在MATALAB的M文件编写以下程序:U0=40;R=10;C=0.5;%输入给定参数U1=10;R1=5;C1=0.5;%输入给定参数t=[0:0.1:10];%确定时间范围Uc1=U0*exp(-t/(R*C));Uc2=U1*exp(-t/(R*C));%电容电压值Ur1=U0*exp(-t/(R*C));Ur2=U1*exp(-t/(R*C));%电阻电压值I1=U0/R*exp(-t/(R*C));I2=U1/R*exp(-t/(R*C));%计算电流值Pc1=U0^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pc2=U1^2/R*exp(-2*t/(R*C));%电容功率值Pr1=U0^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pr2=U1^2/R*exp(-2*t/(R*C));%电阻功率值figuresubplot(5,1,1);plot(t,Uc1,t,Uc2);title('Uc(t)的波形图')subplot(5,1,2);plot(t,Ur1,t,Ur2);title('Ur(t)的波形图')subplot(5,1,3);plot(t,I1,t,I2);title('I(t)的波形图')subplot(5,1,4);plot(t,Pc1,t,Pc2);title('Pc(t)的波形图')subplot(5,1,5);plot(t,Pr1,t,Pr2);title('Pr(t)的波形图')波形仿真图：图2RC串联电路零输入响应特性曲线蓝线表示U0=40;R=10;C=0.5情况下的特性曲线绿线表示U1=10;R1=5;C1=0.5情况下的特性曲线1.2RC串联电路的直流激励的零状态响应零状态响应就是电路在零初始状态下（动态元件初始储能为零）由外施激励引起的响应。在图3所示的RC串联电路中，开关S闭合前电路处于零初始状态，即0)0(Cu。在t=0时刻，开关S闭合，电路接入直流电压源sU。根据KVL，有sCRUuu。图3RC电路零状态响应电路分析：由图可知tRCseRUi1；tRCsReUu1，)1(1tRCsCeUutRCsReRUp22，)1(112tRCtRCsCCeeRUiup在MATALAB的M文件编写以下程序:Us=80;R=8;C=2;%输入给定参数Us1=150;R1=20;C1=2;t=[0:0.05:50];Uc1=Us*(1-exp(-t/(R*C)));Uc2=Us1*(1-exp(-t/(R*C)));Ur1=Us*exp(-t/(R*C));Ur2=Us1*exp(-t/(R*C));I1=Us/R*exp(-t/(R*C));I2=Us1/R*exp(-t/(R*C));Pc1=Us^2/R*(exp(-t/(R*C))-exp(-2*t/(R*C)));Pc2=Us1^2/R*(exp(-t/(R*C))-exp(-2*t/(R*C)));Pr1=Us^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pr2=Us1^2/R*exp(-2*t/(R*C));figuresubplot(5,1,1);plot(t,Uc1,t,Uc2);title('Uc(t)的波形图')subplot(5,1,2);plot(t,Ur1,t,Ur2);title('Ur(t)的波形图')subplot(5,1,3);plot(t,I1,t,I2);title('I(t)的波形图')subplot(5,1,4);plot(t,Pc1,t,Pc2);title('Pc(t)的波形图')subplot(5,1,5);plot(t,Pr1,t,Pr2);title('Pr(t)的波形图')波形仿真图：图4RC串联电路直流激励的零状态响应特性曲线蓝线表示Us=80;R=8;C=2情况下的特性曲线绿线表示Us1=150;R1=20;C1=2情况下的特性曲线1.3RC串联电路的直流激励的全响应在图5所示的RC串联电路为已充电的电容经过电阻接到直流电压源sU。设电容原有电压0UuC，开关S闭合后，根据KVL有sccUudtduRC，初始条件为0)0()0(Uuucc。图5RC串联电路的全响应电路分析：由图可知tRCseRUUi10tRCsReUUu10)()1(110tRCstRCCeUeUu在MATALAB的M文件编写以下程序:U0=20;Us=40;R=10;C=0.5;%输入给定参数U1=2;...