武大电气matlab电路仿真实验报告90分精品.docx
- 文档编号:12085484
- 上传时间:2023-06-04
- 格式:DOCX
- 页数:43
- 大小:154.39KB
武大电气matlab电路仿真实验报告90分精品.docx
《武大电气matlab电路仿真实验报告90分精品.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《武大电气matlab电路仿真实验报告90分精品.docx(43页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
武大电气matlab电路仿真实验报告90分精品
武汉大学
电气工程学院
MATLAB电路仿真实验报告
姓名:
XXX
学号:
2014302540XXX
班级:
X班
实验一直流电路
一、实验目的:
1、加深对直流电路的节点电压法和网孔电流法的理解。
2、学习MATLAB的矩阵运算方法。
二、实验示例
1、节点分析
示例一
电路如图所示,求节点电压V1、V2和V3。
MATLAB求解:
Y=[0.15-0.1-0.05;
-0.10.145-0.025;
-0.05-0.0250.075];
I=[5;
0;
2];
fprintf('½ÚµãV1,V2ºÍV3:
\n')
v=inv(Y)*I
仿真结果:
节点V1,V2和V3:
v=
404.2857
350.0000
412.8571
2、回路分析
示例二
使用解析分析得到通过电阻RB的电流。
另外,求10V电压源提供的功率。
MATLAB求解:
Z=[40-10-30;
-1030-5;
-30-565];
V=[1000]';
I=inv(Z)*V;
IRB=I(3)-I
(2);
fprintf('thecurrentthroughRis%8.3fAmps\n',IRB)
PS=I
(1)*10;
fprintf('thepowerbuppliedby10Vsourceis%8.4fwatts\n',PS)
仿真结果:
thecurrentthroughRis0.037Amps
thepowerbuppliedby10Vsourceis4.7531watts
三、实验内容:
1、电阻电路的计算
如图,已知:
R1=2,R2=6,R3=12,R4=8,R5=12,R6=4,R7=2.
(1)如Us=10V,求i3,u4,u7;
(2)如U4=4V,求Us,i3,i7.
(1)
Z=[20-120;
-1232-12;
0-1218];
V=[1000];
I=inv(Z)*V'
%通过R3的电流i3的计算
i3=I
(1)-I
(2);
fprintf('thei3is%8.4fA\n',i3)
%R4的电压u4的计算
u4=8*I
(2);
fprintf('theu4is%8.4fV\n',u4)
%R7的电压u7的计算
u7=2*I(3);
fprintf('theu7is%8.4fV\n',u7)
仿真结果:
thei3is0.3571A
theu4is2.8571V
theu7is0.4762V
(2)
Z=[200-1;
-12-120;
0180];
V=[6-166];
H=inv(Z)*V'
%电压源的电压Us的计算
Us=H(3);
fprintf('theUsis%8.4fV\n',Us)
%通过R3的电流i3的计算
i3=H
(1)-0.5;
fprintf('thei3is%8.4fA\n',i3)
%R7的电压i7的计算
i7=H
(2);
fprintf('thei7is%8.4fV\n',i7)
仿真结果:
theusis14.0000V
thei3is0.5000V
thei7is0.3333A
2、求解电路里的电压,例如V1,V2,……V5.
Y=[1-12-20;
05-1380;
204-110;
176-55-1960;
00001];
I=[0-200-120024]';
V=inv(Y)*I;
fprintf('V1=%fV\nV2=%fV\nV3=%fV\nV4=%fV\nV5=%fV\n',V
(1),V
(2),V(3),V(4),V(5))
仿真结果:
V1=117.479167V
V2=299.770833V
V3=193.937500V
V4=102.791667V
V5=24.000000V
3、如图,已知R1=R2=R3=4,R4=2,控制常数k1=0.5,k2=4,is=2,求i1和i2.
Z=[1000;
-416-8-4;
0010.5;
0-846];
V=[2000]';
I=inv(Z)*V;
i1=I
(2)-I(3);
i2=I(4);
fprintf('i1=%fV\ni2=%fV\n',i1,i2)
仿真结果:
i1=1.000000V
i2=1.000000V
实验二直流电路
(2)
一、实验目的:
1、加深对戴维南定律,等效变换等的了解。
2、进一步了解MATLAB在直流电路的应用。
二、实验示例
1、戴维南定理
如图所示电路,已知R1=4Ω,R2=2Ω,R3=4Ω,R4=8Ω;is1=2A,is2=0.5A。
(1)负载RL为何只是能获得最大功率?
(2)研究RL在0~10Ω范围内变化时,其吸收功率的情况。
MATLAB仿真:
clear,formatcompact
R1=4;R2=2;R3=4;R4=8;
is1=2;is2=0.5;
a11=1/R1+1/R4;a12=-1/R1;a13=-1/R4;
a21=-1/R4;a22=1/R1+1/R2+1/R3;a23=-1/R4;
a31=-1/R4;a32=-1/R3;a33=1/R3+1/R4;
A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33];
B=[1,1,0;0,0,0;0,-1,1];
X1=A\B*[is1;is2;0];uoc=X1(3)
X2=A\B*[0;0;1];Req=X2(3)
RL=Req;P=uoc^2*RL/(Req+RL)^2
RL=0:
10,p=(RL*uoc./(Req+RL)).*uoc./(Req+RL),
figure
(1),plot(RL,p),grid
fork=1:
21
ia(k)=(k-1)*0.1;
X=A\B*[is1;is2;ia(k)];
u(k)=X(3);end
figure
(2),plot(ia,u,'x'),grid
c=polyfit(ia,u,1);
仿真结果:
uoc=
2.3333
Req=
3.6667
P=
0.3712
RL=
012345678910
p=
Columns1through7
00.25000.33910.36750.37050.36240.3496
Columns8through11
0.33500.32000.30540.29
三、实验内容
1、在图2-3,当RL从0改变到50KΩ,绘制负载功率损耗。
检验当RL=10KΩ的最大功率损耗。
US=10;
RS=10000;
RL=0:
100:
50000;
p=(RL*US./(RS+RL).*US./(RS+RL));
figure
(1),plot(RL,p),grid
Maximunpoweroccursat10000.00Ohms
Maximunpowerdissipationis0.0025Watts
2、在如图所示电路中,当R1取0,2,4,6,10,18,24,42,90和186Ω时,求RL的电压UL,电流IL和RL消耗的功率。
R1=5;R2=20;R3=2;R4=24;R5=1.2;
is=15;k=0;
a11=1/R1+1/R2+1/R3;a12=-1/R3;
a21=-1/R3;a22=1/R3+1/R4+k/R5;
A=[a11,a12;a21,a22];
B=[1,0;0,1];
X1=A\B*[is;0];
uoc=X1
(2);
k=1;a22=1/R3+1/R4+k/R5;
A=[a11,a12;a21,a22];
X2=A\B*[is;0];
Req=R5*uoc/X2
(2);
Z=[02461018244290186];
RL=Z(1,:
),
i=uoc./(Req+RL)
u=uoc.*RL./(Req+RL)
p=(RL.*uoc./(Req+RL)).*uoc./(Req+RL)
figure
(1),plot(RL,i),grid
figure
(2),plot(RL,u),grid
figure(3),plot(RL,p),grid
仿真结果:
RL=
02461018244290186
i=
1至7列
8.00006.00004.80004.00003.00002.00001.6000
8至10列
1.00000.50000.2500
u=
1至7列
012.000019.200024.000030.000036.000038.4000
8至10列
42.000045.000046.5000
p=
1至7列
072.000092.160096.000090.000072.000061.4400
8至10列
42.000022.500011.6250
实验三正弦稳态
一、实验目的:
1.学习正弦稳态电路的分析方法。
2.学习MATLAB复数的运算方法。
二、实验示例
1、如图所示电路,已知R=5Ω,wL=3Ω,1/wC=2Ω,uc=10∠30°V,求Ir,Ic,I和UL,Us。
并画出其向量图。
Matlab程序:
Z1=3j;Z2=5;Z3=-2j;Uc=10*exp(30j*pi/180);
Z23=Z2*Z3/(Z2+Z3);Z=Z1+Z23;
Ic=Uc/Z3,Ir=Uc/Z2,I=Ic+Ir,U1=I*Z1,Us=I*Z;
disp('UcIrIcIu1Us')
disp('·ùÖµ'),disp(abs([Uc,Ir,Ic,I,U1,Us]))
disp('Ïà½Ç'),disp(angle([Uc,Ir,Ic,I,U1,Us])*180/pi)
ha=compass([Uc,Ir,Ic,I,Us,Uc]);
set(ha,'linewidth',3)
仿真结果:
Ic=
-2.5000+4.3301i
Ir=
1.7321+1.0000i
I=
-0.7679+5.3301i
U1=
-15.9904-2.3038i
UcIrIcIu1Us
幅值
10.00002.00005.00005.385216.15557.8102
相角
30.000030.0000120.000098.1986-171.8014159.8056
2、如图所示电路,已知C1=0.5F,R2=R3=2Ω,L4=1H;Us(t)=10+10cost,Is(t)=5+5cos2t,求b,d两点时间的电压U(t)。
MATLAB仿真:
clear,formatcompact
w=[eps,1,2];Us=[10,10,0];Is=[5,0,5];
Z1=1./(0.5*w*j);Z4=1*w*j;
Z2=[2,2,2];Z3=[2,2,2];
Uoc=(Z2./(Z1+Z2)-Z4./(Z3+Z4)).*Us;
Zeq=Z3.*Z4./(Z3+Z4)+Z1.*Z2./(Z1+Z2);
U=Is.*Zeq+Uoc;
disp('wUmphi')
disp([w',abs(U'),angle(U')*180/pi])
仿真结果:
wUmphi
0.000010.00000
1.00003.1623-18.4349
2.00007.0711-8.1301
3、含受控源的电路:
戴维南定理
如图所示电路,设Z1=-j250Ω,Z2=250Ω,Is=2∠0°A,球负载ZL获得最大功率时的阻抗值及其吸收功率。
clear,formatcompact
Z1=-j*250;Z2=250;ki=0.5;Is=2;
a11=1/Z1+1/Z2;a12=-1/Z2;a13=0;
a21=-1/Z2;a22=1/Z2;a23=-ki;
a31=1/Z1;a32=0;a33=-1;
A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33];
B=[1,0;0,1;0,0];
X0=A\B*[Is;0];
Uoc=X0
(2),
X1=A\B*[0;1];Zeq=X1
(2),
PLmax=(abs(Uoc))^2/4/real(Zeq)
仿真结果:
Uoc=
5.0000e+002-1.0000e+003i
Zeq=
5.0000e+002-5.0000e+002i
PLmax=
625
三、实验内容
1、如图所示电路,设R1=2,R2=3,R3=4,jxl=j2,-jXC1=-j3,-jXC2=-j5,Us1=8∠0°V,Us2=6∠0°,Us3=∠0°,Us4=15∠0°,求各电路的电流相量和电压向量。
R1=2;R2=3;R3=4;ZL=2*j;ZC1=-3*j;ZC2=-5*j;
Us1=8;Us2=6;Us3=8;Us4=15;
Y1=1/R1+1/ZL;Y2=1/R2+1/ZC1;Y3=1/R3+1/ZC2;
a11=1/Y1;a12=1/Y2;a13=1/Y3;
a21=0;a22=-1;a23=1;
a31=-1;a32=1;a33=0;
b1=0;b2=Us2/R2-Us3/R3-Us4/ZC2;b3=-Us1/ZL-Us2/R2;
A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33];
B=[b1;b2;b3];
I=inv(A)*B;
I1=I
(1)
I2=I
(2)
I3=I(3)
ua=I1/Y1
ub=I3/(-Y3)
I1R=ua/R1
I1L=ua./ZL
I2R=(Us2+ub-ua)/R2
I2C=(ua-ub)./ZC1
I3R=(Us3-ub)/R3
I3C=(Us4-ub)./ZC2
ha=compass([ua,ub,I1R,I1L,I2R,I2C,I3R,I3C]);
set(ha,'linewidth',3)
程序运行结果:
I1=
1.2250-2.4982i
I2=
-0.7750+1.5018i
I3=
-0.7750-1.4982i
ua=
3.7232-1.2732i
ub=
4.8135+2.1420i
I1R=
1.8616-0.6366i
I1L=
-0.6366-1.8616i
I2R=
2.3634+1.1384i
I2C=
1.1384-0.3634i
I3R=
0.7966-0.5355i
I3C=
0.4284+2.0373i
2、含电感的电路:
复功率
如图,已知R1=4,R2=R3=2,XL1=10,XL2=8,XM=4,Xc=8,Us=10∠0°V,Is=10∠0°A.求电压源,电压源发出的复功率。
R1=4;R2=2;R3=2;XL1=10;XL2=8;XM=4;XC=8;US=10;IS=10;
Y1=1/R1+1/(-j*XC);Y2=1/(j*(XL1-XM));Y3=1/(j*XM);Y4=1/(R2+j*(XL2-XM));Y5=1/R3;
a11=1/Y1+1/Y2+1/Y3;a12=-1/Y3;
a21=-1/Y3;a22=1/Y3+1/Y4+1/Y5;
A=[a11,a12;a21,a22];
B=[US/(Y1*R1);-IS/Y5];
I=inv(A)*B;
ua=US/(R1*Y1)-I
(1)/Y1;
uc=IS/Y5+I
(2)/Y5;
Pus=US*(US-ua)/R1
Pis=uc*IS
程序运行结果:
Pus=
-4.0488+9.3830i
Pis=
1.7506e+02+3.2391e+01i
3、正弦稳态电路:
求未知参数
如图3-6所示电路,已知Us=100V,I1=100Ma,电路吸收功率P=6W,XL1=1250Ω,Xc=750Ω,电路呈感性,求R3及XL3。
ZL1=1250;ZC=750;
US=60+j*80;I1=0.1;
U1=I1*j*ZL1;
U2=US-U1;
I2=U2/(-j*ZC);
U3=U2;
I3=I1-I2;
Z3=U3/I3
R3=real(Z3)
XL3=imag(Z3)
程序运行结果:
Z3=
7.5000e+02+3.7500e+02i
R3=
750
XL3=
375
4、正弦稳态电路,利用模值求解
如图所示电路,已知IR=10A,Xc=10Ω,并且U1=U2=200V,求XL。
clear
U2=200;IR=10;R=U2/IR;XC=10;
U=[200*exp(-150j*pi/180);200*exp(-30j*pi/180)];
I=(U-200)./(-j*XC);
X=200./(I-10);
XL=imag(X)
仿真结果:
XL=
5.3590
74.6410
实验四交流分析和网络函数
一、实验目的
1、学习交流电路的分析方法。
2、学习交流电路的MATLAB分析方法。
二、实验示例
1、如图,如果R1=20Ω,R2=100Ω,R3=50Ω,并且L1=4H,L2=8H以及C1=250Uf,求v3(t),其中w=10rad/s。
Y=[0.05-0.0225*j0.025*j-0.0025*j;
0.025*j0.01-0.0375*j0.0125*j;
-0.0025*j0.0125*j0.02-0.01*j];
c1=0.4*exp(pi*15*j/180);
i=[c1;0;0];
V=inv(Y)*i;
v3_abs=abs(V(3));
v3_ang=angle(V(3))*180/pi;
fprintf('voltagev3,magnitude:
%f\nvoltagev3,angleindegree:
%f',v3_abs,v3_ang)
仿真结果:
voltagev3,magnitude:
1.850409
voltagev3,angleindegree:
-72.453299
三、实验内容
1、电路显示如图所示,求电流i1(t)和电压uc(t)
Y=[11-1;6-5*j04-2.5*j;6-5*j-10-8*j0];
c2=5;c3=2*exp(pi*75*j/180);
v=[0;c2;c3];
i=inv(Y)*v;
it_abs=abs(i(3));
it_ang=angle(i(3))*180/pi;
Vc_abs=abs(i
(1)*-10*j);
Vc_ang=angle(i
(1)*-10*j)*180/pi;
fprintf('voltageit,magnitude:
%f\nvoltageit,angleindegree:
%f',it_abs,it_ang)
voltageit,magnitude:
0.387710
voltageit,angleindegree:
15.019255
fprintf('voltageVc,magnitude:
%f\nvoltageVc,angleindegree:
%f',Vc_abs,Vc_ang)
voltageVc,magnitude:
4.218263
voltageVc,angleindegree:
-40.861691
2、如图,显示一个不平衡wye-wye系统,求相电压VAN,VBN和VCN。
Y=[6+13*j00;04+6*j0;006-12.5*j];
c1=110;c2=110*exp(pi*(-120)*j/180);c3=110*exp(pi*120*j/180);
v=[c1;c2;c3];
i=inv(Y)*v;
Van_abs=abs(i
(1)*(5+12*j));
Van_ang=angle(i
(1)*(5+12*j))*180/pi;
Vbn_abs=abs(i
(2)*(3+4*j));
Vbn_ang=angle(i
(2)*(3+4*j))*180/pi;
Vcn_abs=abs(i(3)*(5-12*j));
Vcn_ang=angle(i(3)*(5-12*j))*180/pi;
Y=[6+13*j00;04+2*j0;006-12.5*j];
c1=110;c2=110*exp(pi*(-120)*j/180);c3=110*exp(pi*120*j/180);
i=inv(Y)*v;
Van_abs=abs(i
(1)*(5+12*j));
Van_ang=angle(i
(1)*(5+12*j))*180/pi;
Vbn_abs=abs(i
(2)*(3+4*j));
Vbn_ang=angle(i
(2)*(3+4*j))*180/pi;
Vcn_abs=abs(i(3)*(5-12*j));
Vcn_ang=angle(i(3)*(5-12*j))*180/pi;
fprintf('voltageVan,magnitude:
%f\nvoltageVan,angleindegree:
%f',Van_abs,Van_ang);
voltageVan,magnitude:
99.875532
voltageVan,angleindegree:
2.155276
fprintf('voltageVbn,magnitude:
%f\nvoltageVbn,angleindegree:
%f',Vbn_abs,Vbn_ang);
voltageVbn,magnitude:
122.983739
voltageVbn,angleindegree:
-93.434949
fprintf('voltageVcn,magnitude:
%f\nvoltageVcn,angleindegree:
%f',Vcn_abs,Vcn_ang);
voltageVcn,magnitude:
103.134238
voltageVcn,angleindegree:
116.978859
实验五动态电路
一、实验目的
1、学习动态电路的分析方法。
2、学习动态电路的MATLAB
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电气 matlab 电路 仿真 实验 报告 90 精品